Ingegneria Energetica - Heating and cooling systems
Produzione di energia termica e frigorifera

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Produzione di energia termica e frigorifera

Codice identificativo insegnamento: 089780
Programma sintetico: l’insegnamento mira a fornire le competenze teoriche e pratiche relative ai principi di funzionamento ed ai metodi di dimensionamento dei dispositivi utilizzati per la produzione, la distribuzione e l’utilizzo di potenza termica e/o frigorifera. L’approccio seguito prevede l’illustrazione teorica dei principi e delle leggi di funzionamento dei diversi sistemi discussi (lezioni ex-cathedra) e la presentazione dei criteri generali di progettazione e dimensionamento di tali sistemi e la loro applicazione numerica (esercitazioni).
Macchine frigorigene e pompe di calore a compressione di vapore. Principio di funzionamento. Ciclo di Carnot, di Evans-Perkins e perdite intrinseche di efficienza energetica. Cicli di lavoro avanzati. Ciclo di Lorentz. Cicli transcritici. Influenza delle condizioni di funzionamento sulle prestazioni energetiche. Inversione del ciclo di lavoro della macchina. Sorgenti termiche. Prestazioni stagionali. Fluidi refrigeranti per macchine a compressione di vapore. Classificazione dei fluidi refrigeranti. Proprietà dei fluidi refrigeranti in relazione all’efficienza energetica ed alla funzionalità dei componenti della macchina. Confronti e campi tipici di applicazione di fluidi refrigeranti diversi. Compressori per macchine a compressione di vapore. Classificazione dei compressori. I compressori volumetrici e centrifughi: parametri principali, rendimenti ed efficienza energetica. Metodi di regolazione della portata. Macchine frigorigene e pompe di calore ad assorbimento. Principio di funzionamento. Miscele di lavoro per macchine ad assorbimento. Macchine a singolo, doppio e triplo effetto. Macchine GAX e trasformatori di calore. Prestazioni e campi di impiego. Confronto con macchine a compressione di vapore. Caldaie e generatori di calore. Classificazione delle caldaie. Richiami di combustione. Perdite di efficienza energetica in funzionamento continuo ed in funzionamento intermittente. Caldaie a temperatura costante, a temperatura scorrevole ed a condensazione Scambiatori di calore. Metodo di dimensionamento del ΔT medio logaritmico. Analisi del coefficiente globale di scambio termico in geometria piana e cilindrica. Alettatura. Analisi del funzionamento fuori progetto con il metodo ε-NTU. Calcolo dei coefficienti di scambio termico e delle cadute di pressione. Fattori di sporcamento. Condensatori ed evaporatori. Torri di raffreddamento. Classificazione. Scambio termico e scambio di massa nelle torri di raffreddamento. Teoria di Merkel e potenziale entalpico. Influenza della temperatura di bulbo umido, del ΔT di approach e del ΔT di range sul dimensionamento di una torre di raffreddamento. Bilancio dell’acqua in una torre di raffreddamento. Sistemi antipennacchio. Centrali termiche e frigorifere e reti di distribuzione della potenza termica e frigorifera. Fluidi termovettori monofase e bifase. Componenti: pompe, valvole, vasi di espansione e contrazione, accumuli di energia. etc. Lay-out impiantistico e reti di distribuzione. Circuito primario e circuiti secondari. Circuiti e pompe a portata costante e a portata variabile.
N.B. L’argomento di cui alla posizione 5 è escluso dal programma dell’insegnamento “Produzione di Energia Termica e Frigorifera B”.