Macchine e Sistemi Energetici

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Codice identificativo insegnamento: 086470
Programma sintetico: elementi di teoria delle macchine e loro classificazione. Teoria della similitudine delle turbomacchine. Macchine idrauliche, curve caratteristiche e criteri di scelta. Controllo della cavitazione. Compressori di gas. Macchine a vapore e relativi impianti, cicli termodinamici, configurazione delle turbine multistadio; generatori di vapore; cessione di calore all'ambiente. Macchine frigorigene. Turbine a gas, ciclo termodinamico ideale e reale, effetto della temperatura massima, impianti a ciclo combinato. Motori a combustione interna, ciclo ideale, limite, indicato; rendimenti e potenze specifiche, campi di impiego. Impianti di cogenerazione, fondamenti termodinamici, schemi di impianto.

Elementi di teoria delle macchine: Fonti e fabbisogni di energia. Principi generali. Moto nei condotti di fluidi comprimibili e incomprimibili, velocità del suono. Riferimento assoluto e relativo: triangoli di velocità. Lavoro euleriano. Classificazione delle macchine. Macchine idrauliche (turbine, pompe): Energia idraulica, salto motore e prevalenza. La teoria della similitudine idraulica. Classificazione delle macchine idrauliche. Controllo della cavitazione nelle pompe e nelle turbine. Turbine Pelton, Francis e Kaplan. Pompe centrifughe, pompe volumetriche, curve caratteristiche. Accoppiamento macchina-impianto e stabilità.
Turbine Eoliche (*): Classificazione, teoria di Betz, prestazioni e rendimenti.
Compressori di gas: Compressione dei gas: rendimenti ed interrefrigerazione. Compressori centrifughi, assiali e volumetrici. Curve caratteristiche di prestazioni. Funzionamento anomalo.
Macchine a vapore e relativi impianti: Cicli termodinamici e schemi d'impianto: a vapor saturo, a vapore surriscaldato, a surriscaldamenti ripetuti. Preriscaldamento rigenerativo dell'acqua. Uso del diagramma di Mollier e delle tavole del vapor d'acqua. Stadi assiali ad azione e reazione. Turbine multi-stadio. I generatori di vapore: generalità e principi di funzionamento. Condensatori e rigeneratori, confronti e schemi di impianto.
Turbine a gas e relativi impianti: Rendimento e lavoro del ciclo a gas semplice ideale e reale. Influenza della temperatura massima del ciclo. Possibili schemi di impianto. Cicli con interrefrigerazione, con ricombustione, con rigenerazione. Cicli combinati turbina a gas - turbina a vapore, caldaie a recupero.
Motori a combustione interna (*): Ciclo ideale, ciclo limite, ciclo indicato. Rendimenti e potenze. Motori sovralimentati. Caratteristiche d'impiego del motore ad accensione comandata e del motore Diesel. Problemi di combustione e controllo delle emissioni inquinanti.
Impianti di cogenerazione (*): Rendimenti caratteristici e risparmio di energia primaria. Schemi di impianto con turbina a vapore, turbina a gas e motore a combustione interna.
Impatto ambientale dei sistemi energetici (*): Meccanismi di formazione dei principali inquinanti. Valutazione dell'impatto ambientale delle diverse tecnologie e descrizione dei principali sistemi per l'abbattimento delle emissioni nocive.
(*) gli argomenti contrassegnati dall’asterisco sono opzionali per gli allievi che inseriscono nel piano di studi l’insegnamento di 5 CFU.

Temi d'esame svolti: