Ingegneria Meccanica

Il Corso si propone di inquadrare in modo sistematico le conoscenze degli studenti nel settore delle fonti energetiche, della loro conversione e trasformazione in energia utile, del loro uso razionale e dell’impatto ambientale e sociale dei sistemi energetici. Lo studio parte dall’analisi delle forme primarie e secondarie di energia, per passare allo studio della termodinamica applicata, ed arrivare all’esame delle tecnologie di conversione da fonte convenzionale e rinnovabile. Obiettivo fondamentale è la costruzione di metodi per l’analisi delle prestazioni e delle tecniche di miglioramento delle stesse. Particolare enfasi sarà data allo studio delle condizioni operative reali delle tecnologie di conversione dell’energia. Si analizzano anche i criteri e le soluzioni per l’uso razionale, il recupero, il risparmio di energia. OBIETTIVI SPECIFICI 1. Conoscere e comprendere gli approcci impiegati nell’analisi dei processi e delle tecnologie di conversione dell’energia. 2. Saper utilizzare i modelli appresi nella soluzione di casi studio reali. 3. Saper scegliere l’approccio metodologico (matematico e fisico) più appropriato nella risoluzione di problemi legati a processi di conversione dell’energia. 4. Saper presentare e difendere le conoscenze e competenze acquisite durante un colloquio orale. 5. Saper utilizzare i modelli termo-fluidodinamici per valutare le prestazioni ed i limiti di processi di conversione dell’energia. Introduzione Il problema energetico. Fonti energetiche e sistemi di conversione e tecnologie. Gli usi finali energetici. Termodinamica delle macchine a fluido Richiami di termodinamica delle macchine. Primo principio della termodinamica, equazione di conservazione dell'energia per sistemi termodinamici chiusi ed aperti. Secondo principio della termodinamica. Cenni di analisi entropica. Trasformazioni tecniche dei fluidi. Cicli di conversione ideali, limite e reali. Rendimenti dei cicli e degli impianti. Processo di combustione, bilanci di massa e di energia. Impianti di conversione dell’energia Motori alternativi a combustione interna. Grandezze geometriche principali. Classificazione dei MCI. Cicli termodinamici ideali. Diagramma della distribuzione. Diagramma indicato di un motore aspirato. Curve caratteristiche coppia-potenza, curve di consumo. Modalità di tracciamento delle curve caratteristiche al banco prova. Emissioni inquinanti di un M.C.I, cenni. Esercitazione di laboratorio: la misura delle curve caratteristiche di un MaCI. Turbogruppo a gas. Componenti, stato dell’arte. Applicazioni del turbogruppo. Cicli termodinamici in sede ideale e metodo di calcolo del ciclo termodinamico reale. Prestazioni del turbogruppo, studio della loro variazione in funzione dei principali parametri operativi. Analisi entropica del ciclo e linee di miglioramento delle prestazioni. Impianti motore a vapore. Proprietà termodinamica dell’acqua. Componenti ed analisi del circuito elementare. Cicli termodinamici nelle sedi limite e reale. Studio del ciclo Rankine con il metodo del rendimento locale ed analisi della variazione delle prestazioni in funzione dei parametri operativi. Condizioni al condensatore. Ottimizzazione delle condizioni al generatore di vapore. Tecniche di surriscaldamento, e risurriscaldamento. Teoria della rigenerazione termica. Rigeneratori a miscela ed a superficie. Studio termodinamico della rigenerazione a miscela con uno spillamento, criteri di ottimizzazione della portata spillata e del punto di prelievo. Impianti motore a ciclo combinato. Sistemi di conversione di fonti energetiche rinnovabili Biomasse. Eolico. Idroelettrico. Energia dal mare.

Termodinamica, fluidodinamica e elettrotecnica.

Impianti convertitori di energia, C. Caputo, ESA, Roma. La turbina a gas e i cicli combinati, G. Lozza, Ed. Pitagora, Milano. Note dalle lezioni del corso.

3 lezioni settimanali.

La valutazione consiste nella verifica del raggiungimento dei risultati attesi. In particolare la prova scritta prevede la verifica degli obiettivi specifici 2, 3 e 5, oltre all'obiettivo specifico 4. Dopo il superamento della prova scritta, la prova orale prevede una verifica del livello di padronanza degli argomenti (ob. spec. 1) oltre alla capacità di discutere problemi nuovi (ob. spec. 5).

Le lezioni frontali saranno dedicate all'introduzione degli elementi di base matematici e metodologici, con riferimento al settore della conversione dell'energia e delle relative tecnologie. Saranno, poi, introdotti casi pratici al fine di fornire strumenti per l'impostazione dei bilanci energetici ed il calcolo delle prestazione degli impianti di potenza. La frequenza del corso è fortemente consigliata.

Il Corso si propone di inquadrare in modo sistematico le conoscenze degli studenti nel settore delle fonti energetiche, della loro conversione e trasformazione in energia utile, del loro uso razionale e dell’impatto ambientale e sociale dei sistemi energetici. Lo studio parte dall’analisi delle forme primarie e secondarie di energia, per passare allo studio della termodinamica applicata, ed arrivare all’esame delle tecnologie di conversione da fonte convenzionale e rinnovabile. Obiettivo fondamentale è la costruzione di metodi per l’analisi delle prestazioni e delle tecniche di miglioramento delle stesse. Particolare enfasi sarà data allo studio delle condizioni operative reali delle tecnologie di conversione dell’energia. Si analizzano anche i criteri e le soluzioni per l’uso razionale, il recupero, il risparmio di energia. OBIETTIVI SPECIFICI 1. Conoscere e comprendere gli approcci impiegati nell’analisi dei processi e delle tecnologie di conversione dell’energia. 2. Saper utilizzare i modelli appresi nella soluzione di casi studio reali. 3. Saper scegliere l’approccio metodologico (matematico e fisico) più appropriato nella risoluzione di problemi legati a processi di conversione dell’energia. 4. Saper presentare e difendere le conoscenze e competenze acquisite durante un colloquio orale. 5. Saper utilizzare i modelli termo-fluidodinamici per valutare le prestazioni ed i limiti di processi di conversione dell’energia. Introduzione Il problema energetico. Fonti energetiche e sistemi di conversione e tecnologie. Gli usi finali energetici. Termodinamica delle macchine a fluido Richiami di termodinamica delle macchine. Primo principio della termodinamica, equazione di conservazione dell'energia per sistemi termodinamici chiusi ed aperti. Secondo principio della termodinamica. Cenni di analisi entropica. Trasformazioni tecniche dei fluidi. Cicli di conversione ideali, limite e reali. Rendimenti dei cicli e degli impianti. Processo di combustione, bilanci di massa e di energia. Impianti di conversione dell’energia Motori alternativi a combustione interna. Grandezze geometriche principali. Classificazione dei MCI. Cicli termodinamici ideali. Diagramma della distribuzione. Diagramma indicato di un motore aspirato. Curve caratteristiche coppia-potenza, curve di consumo. Modalità di tracciamento delle curve caratteristiche al banco prova. Emissioni inquinanti di un M.C.I, cenni. Esercitazione di laboratorio: la misura delle curve caratteristiche di un MaCI. Turbogruppo a gas. Componenti, stato dell’arte. Applicazioni del turbogruppo. Cicli termodinamici in sede ideale e metodo di calcolo del ciclo termodinamico reale. Prestazioni del turbogruppo, studio della loro variazione in funzione dei principali parametri operativi. Analisi entropica del ciclo e linee di miglioramento delle prestazioni. Impianti motore a vapore. Proprietà termodinamica dell’acqua. Componenti ed analisi del circuito elementare. Cicli termodinamici nelle sedi limite e reale. Studio del ciclo Rankine con il metodo del rendimento locale ed analisi della variazione delle prestazioni in funzione dei parametri operativi. Condizioni al condensatore. Ottimizzazione delle condizioni al generatore di vapore. Tecniche di surriscaldamento, e risurriscaldamento. Teoria della rigenerazione termica. Rigeneratori a miscela ed a superficie. Studio termodinamico della rigenerazione a miscela con uno spillamento, criteri di ottimizzazione della portata spillata e del punto di prelievo. Impianti motore a ciclo combinato. Sistemi di conversione di fonti energetiche rinnovabili Biomasse. Eolico. Idroelettrico. Energia dal mare.

Termodinamica, fluidodinamica e elettrotecnica.

Impianti convertitori di energia, C. Caputo, ESA, Roma. La turbina a gas e i cicli combinati, G. Lozza, Ed. Pitagora, Milano. Note dalle lezioni del corso.

3 lezioni settimanali.

La valutazione consiste nella verifica del raggiungimento dei risultati attesi. In particolare la prova scritta prevede la verifica degli obiettivi specifici 2, 3 e 5, oltre all'obiettivo specifico 4. Dopo il superamento della prova scritta, la prova orale prevede una verifica del livello di padronanza degli argomenti (ob. spec. 1) oltre alla capacità di discutere problemi nuovi (ob. spec. 5).

Le lezioni frontali saranno dedicate all'introduzione degli elementi di base matematici e metodologici, con riferimento al settore della conversione dell'energia e delle relative tecnologie. Saranno, poi, introdotti casi pratici al fine di fornire strumenti per l'impostazione dei bilanci energetici ed il calcolo delle prestazione degli impianti di potenza. La frequenza del corso è fortemente consigliata.