MACCHINE A FLUIDO

Attività formativa monodisciplinare
Codice dell'attività formativa: 
23048

Scheda dell'insegnamento

Per studenti immatricolati al 1° anno a.a.: 
2016/2017
Insegnamento (nome in italiano): 
MACCHINE A FLUIDO
Insegnamento (nome in inglese): 
FLUID MACHINERY
Tipo di attività formativa: 
Attività formativa Caratterizzante
Tipo di insegnamento: 
Obbligatoria
Settore disciplinare: 
MACCHINE A FLUIDO (ING-IND/08)
Anno di corso: 
3
Anno accademico di offerta: 
2018/2019
Crediti: 
8
Responsabile della didattica: 
Altri docenti: 

Altre informazioni sull'insegnamento

Modalità di erogazione: 
Didattica Convenzionale
Lingua: 
Italiano
Ciclo: 
Primo Semestre
Obbligo di frequenza: 
No
Ore di attività frontale: 
64
Ambito: 
Ingegneria energetica
Materiali didattici: 
Prerequisiti

Fisica Tecnica

Obiettivi formativi

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.

Contenuti dell'insegnamento

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.

Testi di riferimento

Sono disponibili sulla piattaforma E-learning le Dispense contenenti la traccia delle lezioni svolte in aula su tutti gli argomenti trattati, tranne i motori a combustione interna, di cui sono disponibili fotocopie presso il Centro Stampa. Sempre presso il Centro Stampa è disponibile una raccolta di temi d'esame svolti.

Richiami di Termofluidodinamica applicata alle macchine(E. Macchi, Ed. Clup)

Macchine Idrauliche (G. Cornetti e F. Millo, Ed. Il Capitello Torino)

Compressori di gas (C. Casci,Stampa Tamburini Editore – Milano)

Macchine a fluido bifase, (C. Casci, Masson Italia Editori)

Macchine a gas (G. Cornetti e F. Millo, Ed. Il Capitello Torino)

Scienze Termiche e Macchine a Vapore (G. Cornetti e F. Millo, Ed. Il Capitello Torino)

Turbine a gas (F. Montevecchi, CittàStudi Edizioni)

Macchine a Fluido (V. Dossena et al., CittàStudi Edizioni)

Metodi didattici

La didattica si svolgerà tramite lezioni frontali ed esercitazioni. Sono previste indicativamente 54 ore per le lezioni frontali e 18 ore per le esercitazioni

Modalità verifica profitto e valutazione

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.

Prerequisites

Thermal Physics

Educational goals

Give basic information on energy conversion systems and fluid machinery design and bahaviour.

Course content

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.

Textbooks and reading lists

Sono disponibili sulla piattaforma E-learning le Dispense contenenti la traccia delle lezioni svolte in aula su tutti gli argomenti trattati, tranne i motori a combustione interna, di cui sono disponibili fotocopie presso il Centro Stampa. Sempre presso il Centro Stampa è disponibile una raccolta di temi d'esame svolti.

Richiami di Termofluidodinamica applicata alle macchine(E. Macchi, Ed. Clup)

Macchine Idrauliche (G. Cornetti e F. Millo, Ed. Il Capitello Torino)

Compressori di gas (C. Casci,Stampa Tamburini Editore – Milano)

Macchine a fluido bifase, (C. Casci, Masson Italia Editori)

Macchine a gas (G. Cornetti e F. Millo, Ed. Il Capitello Torino)

Scienze Termiche e Macchine a Vapore (G. Cornetti e F. Millo, Ed. Il Capitello Torino)

Turbine a gas (F. Montevecchi, CittàStudi Edizioni)

Macchine a Fluido (V. Dossena et al., CittàStudi Edizioni)

Teaching methods

Lectures (about 54 hours) and exercises (about 18 hours).

Assessment and Evaluation

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.