Lo scopo del corso è quello di fornire agli allievi criteri e metodi per effettuare lo studio delle macchine elementari e degli impianti di conversione energetica di interesse per le applicazioni in ambito marino basate su fonti energetiche convenzionali e rinnovabili. Al termine del corso l’allievo avrà un quadro aggiornato delle soluzioni impiantistiche disponibili e saprà, a livello metodologico, impostare l’analisi di sistemi per la conversione dell’energia e determinarne le prestazioni in termini di rendimento e potenza. L’allievo conoscerà, per le tipologie delle macchine più importanti, campi di applicazione, aspetti del funzionamento e limiti di prestazione connessi con le particolari condizioni di impiego.
scheda docente
materiale didattico
Macchine volumetriche alternative motrici e operatrici: diagrammi indicati limite e reali. Calcolo della portata e della potenza in relazione alle pressioni di aspirazione e mandata. Cenni sulla regolazione.
Turbomacchine: efflusso nei condotti delle turbomacchine, scambi di lavoro tra fluido e palettatura, triangoli delle velocità, grado di reazione.
Turbomacchine operatrici: pompe e compressori centrifughi e assiali, limiti imposti dalla cavitazione e dalla velocità del suono, curve caratteristiche, accoppiamento tra macchina e circuito. Operazioni con fluidi di interesse per applicazioni marine. Cenni sulla regolazione.
Turbine a fluido comprimibile: stadi assiali ad azione e reazione, rendimento di palettatura, condizioni ottimali, rendimento di stadio. Limiti di potenza, cenni sulla regolazione.
Impianti per produzione di potenza basati su turbina a gas. Analisi del ciclo base di riferimento, influenza dei parametri operativi del ciclo. Caratteristiche degli impianti reali. Impianti Combinati Gas-Vapore. Configurazioni impiantistiche, influenza dei parametri operativi del ciclo, prestazioni. Applicazioni per produzione di potenza in contesti marini.
Impianti per produzione di potenza basati su motori alternativi a combustione interna. Cicli termodinamici di riferimento, influenza dei parametri operativi del ciclo. Prestazioni impianti reali, applicazioni in ambito marino.
Impianti a fluido organico operanti secondo il ciclo di Rankine (ORC). Caratteristiche dei fluidi organici impiegati. Schema elementare di impianto, parametri che ne influenzano le prestazioni, surriscaldamento del vapore, rigenerazione termica. Macchine e apparecchiature impiegate nell’impianto, stato dell’arte, prospettive e linee di sviluppo.
CAPUTO C., “Le turbomacchine”, ed. Masson, Milano, 1994;
CAPUTO C., “Le macchine volumetriche”, ed. Masson, Milano, 1997.
Programma
Classificazione delle macchine, principi di funzionamento delle macchine e degli impianti sede di processi di conversione energetica. Richiami di termodinamica e fluidodinamica applicate alle macchine. Energia e lavoro. Conversioni e trasformazioni energetiche. Equazioni di governo per lo studio delle macchine: conservazione della massa, della energia, della quantità di moto.Macchine volumetriche alternative motrici e operatrici: diagrammi indicati limite e reali. Calcolo della portata e della potenza in relazione alle pressioni di aspirazione e mandata. Cenni sulla regolazione.
Turbomacchine: efflusso nei condotti delle turbomacchine, scambi di lavoro tra fluido e palettatura, triangoli delle velocità, grado di reazione.
Turbomacchine operatrici: pompe e compressori centrifughi e assiali, limiti imposti dalla cavitazione e dalla velocità del suono, curve caratteristiche, accoppiamento tra macchina e circuito. Operazioni con fluidi di interesse per applicazioni marine. Cenni sulla regolazione.
Turbine a fluido comprimibile: stadi assiali ad azione e reazione, rendimento di palettatura, condizioni ottimali, rendimento di stadio. Limiti di potenza, cenni sulla regolazione.
Impianti per produzione di potenza basati su turbina a gas. Analisi del ciclo base di riferimento, influenza dei parametri operativi del ciclo. Caratteristiche degli impianti reali. Impianti Combinati Gas-Vapore. Configurazioni impiantistiche, influenza dei parametri operativi del ciclo, prestazioni. Applicazioni per produzione di potenza in contesti marini.
Impianti per produzione di potenza basati su motori alternativi a combustione interna. Cicli termodinamici di riferimento, influenza dei parametri operativi del ciclo. Prestazioni impianti reali, applicazioni in ambito marino.
Impianti a fluido organico operanti secondo il ciclo di Rankine (ORC). Caratteristiche dei fluidi organici impiegati. Schema elementare di impianto, parametri che ne influenzano le prestazioni, surriscaldamento del vapore, rigenerazione termica. Macchine e apparecchiature impiegate nell’impianto, stato dell’arte, prospettive e linee di sviluppo.
Testi Adottati
CAPUTO C., “Gli impianti convertitori di energia”, ed. Masson, Milano, 1997,CAPUTO C., “Le turbomacchine”, ed. Masson, Milano, 1994;
CAPUTO C., “Le macchine volumetriche”, ed. Masson, Milano, 1997.
Modalità Frequenza
Frequenza non obbligatoria.Modalità Valutazione
Esame orale. La prova prevede domande sugli argomenti illustrati nelle lezioni e la discussione delle esercitazioni assegnate durante il corso.