Fisica Tecnica
Il corso intende fornire allo studente conoscenze di base sulla progettazione e l'esercizio delle macchine a fluido motrici e operatrici e dei principali impianti di produzione/conversione dell’energia.
1 Classificazione delle macchine a fluido e richiami di termodinamica e fluidodinamica Conservazione di portata, quantità di moto e energia per sistemi aperti, trasformazioni nelle macchine, efflusso nei condotti. 2 Introduzione alle Turbomacchine Analisi 1D degli stadi, Lavoro di Eulero, rendimento e grado di reazione. 3 Impianti Idraulici pompe centrifughe, curve caratteristiche di macchina e impianto, accoppiamento macchina/impianto, cavitazione. 4 Teoria della similitudine Criteri di similitudine fluidodinamica, Teorema di Buckingham, analisi dimensionale applicata ad una pompa e ad un compressore, numero di giri e diametro caratteristico, limiti di applicabilità e criteri di scelta della geometria ottima. 5 Impianti idroelettrici Salto motore e coefficiente di velocità periferica, funzionamento, criteri di dimensionamento e regolazione di turbine Pelton, Francis e Kaplan, cavitazione. 6 Compressori Funzionamento e criteri di dimensionamento dei compressori centrifughi e assiali e ciclo di lavoro dei compressori volumetrici alternativi. 7 Impianti a vapore ciclo Rankine semplice, rigenerativo e con risurriscaldamenti (ideale e reale), lay-out e componenti dell’impianto (generatori di vapore, condensatori e rigeneratori a miscela e a superficie). Analisi delle prestazioni al variare dei parametri di esercizio. 8 Turbine a vapore architettura della macchina: stadi di alta pressione e parzializzazione, stadi di bassa pressione. Stadi ad azione semplice e Curtis, stadi a reazione. Criteri di dimensionamento, calcolo degli sforzi agenti sulle pale e Teoria dell’equilibrio radiale. Tipologie di perdite nelle turbine a vapore. 9 Impianti Turbogas ciclo Joule-Bryton ideale per applicazioni stazionarie e aeronautiche. Lavoro specifico e rendimento. Analisi parametrica. Intercooling, Reheat e Rigenerazione 10 Cenni sugli impianti a Ciclo Combinato e Cogenerazione 11 Motori a combustione interna cicli Otto, Diesel e Sabathé: ciclo ideale e indicato.
La didattica si svolgerà tramite lezioni frontali ed esercitazioni. Sono previste indicativamente 54 ore per le lezioni frontali e 18 ore per le esercitazioni
In caso di disposizioni dell’autorità competenti in materia di contenimento e gestione dell’emergenza epidemiologica, l'insegnamento potrebbe subire modifiche rispetto a quanto dichiarato nel syllabus per rendere il corso e gli esami coerenti con quanto disposto.
scritto + orale
Per poter sostenere l'esame è necessario consegnare una settimana prima dello scritto copia delle esercitazioni svolte in aula. L'esame consiste di due parti: una prova scritta che prevede la soluzione di due esercizi numerici relativi al progetto/verifica di macchine a fluido e impianti energetici, superata la quale si accede all'orale, che consiste nella discussione di argomenti trattati durante il corso. L'ammissione all'orale richiede l'ottenimento di una votazione maggiore o uguale a 15/30 nello scritto. I risultati dello scritto vengono pubblicati in internet, insieme alla conferma della data degli orali, data che normalmente coincide con quanto pubblicato sul sito dell'Ateneo. Il voto finale risulta dalla media tra scritto e orale.
Thermal Physics
Give basic information on energy conversion systems and fluid machinery design and bahaviour.
1 Classification of fluid machines. Conservation equations; expansion and compression processes; flow through channels; 2 Introduction to Turbomachinery: 1D stage analysis, Euler equation, efficiency and degree of reaction. 3. Hydraulic circuits: centrifugal pumps, characteristic curves, pump/circuit behavior, cavitation. 4. Similarity Theory. Bukingham Theorem; Non dimensional analysis. Limits of validity. 5. Hydroelectric power plants. Design, operation and control of Pelton, Francis and Kaplan turibnes. 6. Compressors: centrifugal, axial and alternative. 7. Steam power plants: simple, regenerative and reheated Rankine cycle, major cycle components (steam generator, condenser, deaerator), cycle performances. 8. Steam turbine: turbine configuration, zero reaction and positive reaction stages, radial equilibrium theory. 9. Turbogas: simple, regenerative, reheated and intercooled Joule Cycle, cycle performances. 10. Introduction to Combined Cycle power plants and Cogeneration. 11. Internal combustion engines: Otto and Diesel ideal and real cycles.
Lectures (about 54 hours) and exercises (about 18 hours).
In the event of provisions of the competent authority regarding the containment and management of epidemiological emergencies, the teaching may be modified from what is stated in the syllabus in order to make the course and examinations consistent with the provisions.
written + oral
Reports about exercises must be delivered at least one week before the written part of the examination. The written part consists in the solution of two exercises about fluid machinery components evaluation or design and cycles; oral part consists in the discussion af all course contents. To be admitted to the oral exam, the student has to collect at least 15/30 on the written exam. The results of written part are published on line, together with the date of the oral part. The final marks is the average between written and oral results.