ID:
011683
Tipo Insegnamento:
Obbligatorio
Durata (ore):
60
CFU:
6
SSD:
SISTEMI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE
Url:
INGEGNERIA MECCANICA/PERCORSO COMUNE Anno: 3
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (19/09/2024 - 17/12/2024)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso si propone di fornire le conoscenze di base e gli strumenti fisico-matematici e metodologici per l'analisi dei principali sistemi per la produzione di energia da fonti fossili e rinnovabili, come cicli a vapore, cicli turbogas, cicli combinati, motori alternativi a combustione interna e sistemi cogenerativi.
Tali conoscenze sono finalizzate a fornire le capacità necessarie per l’analisi e l’ottimizzazione delle prestazioni dei sistemi energetici considerati.
Tali conoscenze sono finalizzate a fornire le capacità necessarie per l’analisi e l’ottimizzazione delle prestazioni dei sistemi energetici considerati.
Prerequisiti
Per sostenere l’esame è obbligatorio aver superato gli esami dei corsi di “Analisi matematica” e “Fisica generale I”; è necessario inoltre avere acquisito e assimilato le conoscenze fornite dal corso di “Fisica Tecnica”.
Metodi didattici
Il corso è organizzato con lezioni ed esercitazioni numeriche in aula sugli argomenti del corso (60 ore).
Verifica Apprendimento
L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati.
L’esame si svolge in 2 parti:
- prova scritta (con domande di tipo sia teorico sia numerico), su tutti gli argomenti trattati nel corso e sui concetti fondamentali, con lo scopo di valutare lo studio della materia e la comprensione degli argomenti di base. Di norma, vengono posti due o tre quesiti;
- prova orale, nella quale sarà valutata la capacità di collegare e confrontare aspetti diversi trattati durante il corso.
Per superare l’esame è necessario dimostrare di possedere le conoscenze di base su tutti gli argomenti del corso; la gradazione del voto positivo da 18 a 30 è funzione dell’approfondimento e del rigore con cui il candidato dimostra di conoscere gli argomento trattati.
L’esame si svolge in 2 parti:
- prova scritta (con domande di tipo sia teorico sia numerico), su tutti gli argomenti trattati nel corso e sui concetti fondamentali, con lo scopo di valutare lo studio della materia e la comprensione degli argomenti di base. Di norma, vengono posti due o tre quesiti;
- prova orale, nella quale sarà valutata la capacità di collegare e confrontare aspetti diversi trattati durante il corso.
Per superare l’esame è necessario dimostrare di possedere le conoscenze di base su tutti gli argomenti del corso; la gradazione del voto positivo da 18 a 30 è funzione dell’approfondimento e del rigore con cui il candidato dimostra di conoscere gli argomento trattati.
Testi
Testi consigliati
- Negri di Montenegro G., Bianchi M., Peretto A., 2008, “Sistemi Energetici 1 – Macchine a fluido”, Pitagora Editrice, Bologna.
- Cantore G., 1996, “Macchine”, Progetto Leonardo (Ed. Esculapio).
- Morandi G., 1974, “Macchine ed apparecchiature a vapore e frigorifere”, Pitagora Ed., Bologna.
Testi di consultazione
- Dossena V., Ferrari G., Gaetani P., Montenegro G., Onorati A., Persico G., 2015, “Macchine a fluido”, CittàStudi Edizioni.
- Lozza G., 2016, “Turbine a gas e cicli combinati”, Edizioni Esculapio (3a edizione).
- Cornetti G., Millo F., 2015, “Scienze termiche e macchine a vapore - Vol. 2A”, Ed. Il Capitello.
- Cornetti G., Millo F., 2015, “Macchine a gas - Vol. 2B”, Ed. Il Capitello.
- Bettocchi R. , Spina P. R. , "Propulsione aerospaziale con turbogas", Pitagora Editore.
- Cocco D., Palomba C., Puddu P., 2010, “ Tecnologie delle energie rinnovabili”, S.G.E., Padova
- Ferrari G., “ Motori a combustione interna ”, Ed. Il Capitello.
- Cohen H., Rogers G.F.C., Saravanamuttoo H.I.H., 1996, “Gas Turbine Theory”, Longman.
- Heywood J. B., “ Internal combustion engine fundamentals”, McGraw-Hill.
Altro materiale didattico
Le immagini proiettate durante il corso sono disponibili al link:
http://www.unife.it/ing/meccanica/insegnamenti/Sistemi_energetici/materiale-didattico-prof-m-venturini
- Negri di Montenegro G., Bianchi M., Peretto A., 2008, “Sistemi Energetici 1 – Macchine a fluido”, Pitagora Editrice, Bologna.
- Cantore G., 1996, “Macchine”, Progetto Leonardo (Ed. Esculapio).
- Morandi G., 1974, “Macchine ed apparecchiature a vapore e frigorifere”, Pitagora Ed., Bologna.
Testi di consultazione
- Dossena V., Ferrari G., Gaetani P., Montenegro G., Onorati A., Persico G., 2015, “Macchine a fluido”, CittàStudi Edizioni.
- Lozza G., 2016, “Turbine a gas e cicli combinati”, Edizioni Esculapio (3a edizione).
- Cornetti G., Millo F., 2015, “Scienze termiche e macchine a vapore - Vol. 2A”, Ed. Il Capitello.
- Cornetti G., Millo F., 2015, “Macchine a gas - Vol. 2B”, Ed. Il Capitello.
- Bettocchi R. , Spina P. R. , "Propulsione aerospaziale con turbogas", Pitagora Editore.
- Cocco D., Palomba C., Puddu P., 2010, “ Tecnologie delle energie rinnovabili”, S.G.E., Padova
- Ferrari G., “ Motori a combustione interna ”, Ed. Il Capitello.
- Cohen H., Rogers G.F.C., Saravanamuttoo H.I.H., 1996, “Gas Turbine Theory”, Longman.
- Heywood J. B., “ Internal combustion engine fundamentals”, McGraw-Hill.
Altro materiale didattico
Le immagini proiettate durante il corso sono disponibili al link:
http://www.unife.it/ing/meccanica/insegnamenti/Sistemi_energetici/materiale-didattico-prof-m-venturini
Contenuti
Il corso prevede 60 ore di didattica frontale in aula tra lezioni ed esercitazioni.
Gli argomenti sviluppati durante le lezioni in aula sono i seguenti.
Sistemi energetici a vapore (18 ore)
Cicli di Rankine e di Hirn; influenza sul rendimento del ciclo termodinamico della pressione di condensazione, della pressione di vaporizzazione, della temperatura di surriscaldamento e delle pressione di risurriscaldamento. Cicli a vapore rigenerativi. Circuito termico a tre spillamenti. Cicli Rankine a fluido organico (ORC - Organic Rankine Cycle).
Generatore di vapore (6 ore)
Potere calorifico di un combustibile e determinazione dell’aria necessaria per la combustione. Temperatura di combustione. Fenomeno della rugiada acida. Evoluzione dei generatori di vapore: dalla caldaia Cornovaglia alla caldaia Babcok. Separatore di vapore. Disposizione degli scambiatori lungo il percorso dei fumi. Surriscaldatore parzialmente irraggiato e in equi-corrente. Diagramma di scambio termico in presenza dell’economizzatore e del preriscaldatore dell’aria. Carico termico. Caldaia ad irraggiamento: geometria, componenti, disposizione degli scambiatori. Rendimento del generatore di vapore per via diretta e per via indiretta.
Turbogas (10 ore)
Ciclo di Brayton: influenza sul rendimento e sul lavoro specifico della temperatura di ingresso in turbina e del rapporto di compressione; raffreddamento delle pale della turbina. Componenti di turbogas e mappe di prestazione. Regolazione della potenza. Influenza del punto di funzionamento e della temperatura ambiente. Cicli turbogas rigenerativi. Cicli a compressione frazionata e interrefrigerata e ad espansione frazionata e interriscaldata.
Impianti a ciclo combinato (8 ore)
Impianti a ciclo combinato ad un livello di pressione: influenza sul rendimento della postcombustione, del risurriscaldamento e degli spillamenti di vapore. Ciclo combinato a due livelli di pressione: bilanci di potenza negli scambiatori, ottimizzazione della ripartizione della portata, ottimizzazione delle pressioni. Ciclo combinato a tre livelli di pressione: schema di impianto, diagramma termodinamico. Dimensionamento e regolazione degli impianti a ciclo combinato.
Sistemi cogenerativi (10 ore)
Cogenerazione: definizioni e indici energetici. Gruppi cogenerativi con turbine a gas. Gruppi cogenerativi con turbina a vapore in contropressione. Gruppi cogenerativi con turbina a vapore in derivazione. Gruppi combinati cogenerativi.
Motori alternativi a combustione interna (8 ore)
Cicli termodinamici Sabathè, Otto e Diesel: rendimento ed analisi termodinamica. Valutazione della potenza per “via termica”: definizione di tonalità termica, pressione media indicata e pressione media effettiva, rendimenti. Valutazione della potenza per “via meccanica” e influenza della velocità media. Curve di prestazione dei motori alternativi a combustione interna: influenza della velocità di rotazione, valori tipici per il consumo specifico. Gruppi cogenerativi con motori a combustione interna.
Gli argomenti sviluppati durante le lezioni in aula sono i seguenti.
Sistemi energetici a vapore (18 ore)
Cicli di Rankine e di Hirn; influenza sul rendimento del ciclo termodinamico della pressione di condensazione, della pressione di vaporizzazione, della temperatura di surriscaldamento e delle pressione di risurriscaldamento. Cicli a vapore rigenerativi. Circuito termico a tre spillamenti. Cicli Rankine a fluido organico (ORC - Organic Rankine Cycle).
Generatore di vapore (6 ore)
Potere calorifico di un combustibile e determinazione dell’aria necessaria per la combustione. Temperatura di combustione. Fenomeno della rugiada acida. Evoluzione dei generatori di vapore: dalla caldaia Cornovaglia alla caldaia Babcok. Separatore di vapore. Disposizione degli scambiatori lungo il percorso dei fumi. Surriscaldatore parzialmente irraggiato e in equi-corrente. Diagramma di scambio termico in presenza dell’economizzatore e del preriscaldatore dell’aria. Carico termico. Caldaia ad irraggiamento: geometria, componenti, disposizione degli scambiatori. Rendimento del generatore di vapore per via diretta e per via indiretta.
Turbogas (10 ore)
Ciclo di Brayton: influenza sul rendimento e sul lavoro specifico della temperatura di ingresso in turbina e del rapporto di compressione; raffreddamento delle pale della turbina. Componenti di turbogas e mappe di prestazione. Regolazione della potenza. Influenza del punto di funzionamento e della temperatura ambiente. Cicli turbogas rigenerativi. Cicli a compressione frazionata e interrefrigerata e ad espansione frazionata e interriscaldata.
Impianti a ciclo combinato (8 ore)
Impianti a ciclo combinato ad un livello di pressione: influenza sul rendimento della postcombustione, del risurriscaldamento e degli spillamenti di vapore. Ciclo combinato a due livelli di pressione: bilanci di potenza negli scambiatori, ottimizzazione della ripartizione della portata, ottimizzazione delle pressioni. Ciclo combinato a tre livelli di pressione: schema di impianto, diagramma termodinamico. Dimensionamento e regolazione degli impianti a ciclo combinato.
Sistemi cogenerativi (10 ore)
Cogenerazione: definizioni e indici energetici. Gruppi cogenerativi con turbine a gas. Gruppi cogenerativi con turbina a vapore in contropressione. Gruppi cogenerativi con turbina a vapore in derivazione. Gruppi combinati cogenerativi.
Motori alternativi a combustione interna (8 ore)
Cicli termodinamici Sabathè, Otto e Diesel: rendimento ed analisi termodinamica. Valutazione della potenza per “via termica”: definizione di tonalità termica, pressione media indicata e pressione media effettiva, rendimenti. Valutazione della potenza per “via meccanica” e influenza della velocità media. Curve di prestazione dei motori alternativi a combustione interna: influenza della velocità di rotazione, valori tipici per il consumo specifico. Gruppi cogenerativi con motori a combustione interna.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
INGEGNERIA MECCANICA
Laurea
3 anni
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Persone
Persone (2)
Docenti
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