logo-polimi
Loading...
Risorse bibliografiche
Risorsa bibliografica obbligatoria
Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2015/2016
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 089189 - FISICA TECNICA E MACCHINE
Docente Bombarda Paola Angela
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (349) INGEGNERIA ELETTRICA*AZZZZ089189 - FISICA TECNICA E MACCHINE

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Obiettivi

Il corso di “Fisica tecnica e Macchine” fornisce sia le conoscenze fondamentali sui principi della termodinamica e della trasmissione del calore sia le nozioni fondamentali sui principi di funzionamento e sui criteri di scelta e utilizzo delle macchine a fluido, presentate come componenti di impiego universale in applicazioni del settore energetico. L’obiettivo del corso è lo sviluppo delle competenze necessarie per la descrizione di un sistema termodinamico, per la definizione dei bilanci di massa ed energia e delle equazioni di trasmissione del calore, e l’applicazione delle nozioni di base ricevute a schemi di impianto complessi, dove è necessario capire la funzione e le problematiche dei singoli componenti presenti nello schema. Saranno trattate con particolare attenzione le applicazioni finalizzate alla produzione di energia elettrica in impianti idraulici e termici.

 

Programma dettagliato

Fondamenti di termodinamica:

Introduzione: Sistema termodinamico, pressione, temperatura, energia interna, entalpia ed entropia. Lavoro e calore. Classificazione dei sistemi termodinamici, equilibrio e trasformazioni termodinamiche. Sostanze pure: stati di aggregazione e transizioni di fase; punto triplo e punto critico; diagrammi di stato nei piani p-v, T-s, h-s. Titolo di un vapore. Calori specifici. Relazione fondamentale. Equazioni di Maxwell e coefficienti volumetrici. Equazioni di stato: gas ideali, liquidi e solidi incomprimibili; gas reali.

Primo principio della termodinamica.

Secondo principio della termodinamica. Non decrescita dell’entropia; bilanci entropici.

Cenni di fluidodinamica:Viscosità, regime di moto laminare e turbolento, perdite di carico.

Equazioni di conservazione per i sistemi aperti: introduzione, conservazione della massa, della quantità di moto, dell'energia. Processi stazionari.

Applicazioni: calcolo delle proprietà termodinamiche per i gas perfetti ed i liquidi/solidi incomprimibili. Trasformazioni politropiche per i gas perfetti. Conservazione della massa e dell’energia per i fluidi incomprimibili. Aria umida, torre di raffreddamento. Moto in condotti a sezione variabile.

Cicli termodinamici: introduzione, ciclo di Carnot. Cicli diretti: cicli Rankine e Joule-Brayton; rigenerazione; cenno ad altri cicli. Cicli inversi (frigoriferi e pompe di calore). Rendimenti di primo e secondo principio

 

Trasmissione del calore:

Generalità sui meccanismi di scambio termico.

Conduzione: legge di Fourier; equazione della conduzione; grandezze adimensionali caratteristiche; conduzione in regime stazionario; resistenza termica;  cenni alla trasmissione del calore in superfici alettate.

Convezione: caratteristiche della convezione; introduzione alla similitudine termofluidodinamica; grandezze adimensionali caratteristiche; convezione forzata, naturale e mista. Applicazione al flusso all'interno di condotti, perdite di carico e potenza di pompaggio.

Irraggiamento: cenni sulla trasmissione di calore per irraggiamento

Scambiatori di calore: tipologie degli scambiatori, coefficiente globale di scambio termico, differenza media logaritmica di temperatura, dimensionamento degli scambiatori.

 

 Principi generali di funzionamento delle macchine

Introduzione alle macchine a fluido. Lavoro euleriano. Riferimento assoluto e relativo: triangoli di velocità. Macchine motrici e operatrici.

Macchine a fluido incomprimibile: pompe centrifughe e assiali, turbine Pelton, Francis, Kaplan; rendimento idraulico delle macchine. Teoria della similitudine e classificazione delle macchine idrauliche. Pompe/turbine reversibili (cenni). Cavitazione. Curve caratteristiche e accoppiamento macchina-impianto idraulico, macchine in serie e in parallelo. Regolazione di turbine idrauliche e pompe.

Macchine a fluido comprimibile: Turbocompressori centrifughi ed assiali; curve di funzionamento dei turbocompressori; stadio di turbina assiale ad azione ed a reazione; rappresentazione nel piano h-s, rendimenti isoentropici; configurazioni multistadio. Problematiche delle grandi turbine a vapore multistadio.

Sistemi energetici: Impianti a vapore, cicli termodinamici a vapore saturo, surriscaldato e con spillamenti rigenerativi. Schemi di impianto e generalità sui principali componenti. Regolazione. Turbine a gas: lavoro e rendimento di cicli ideali e reali in diverse configurazioni impiantistiche. Problematiche tecnologiche. Prestazioni al variare delle condizioni ambiente. Cenni ai motori aeronautici. Regolazione. Impianti a ciclo combinato gas-vapore: generatore di vapore a recupero e schemi di impianto. Cicli a recupero e rendimento di recupero. Regolazione. Impianti di cogenerazione: definizioni, rendimenti e schemi di impianto fondamentali.

 Le esercitazioni consistono in una serie di esercizi numerici di applicazione e approfondimento degli argomenti trattati a lezione.


Note Sulla Modalità di valutazione

La verifica dell'apprendimento consiste in una prova scritta, che prevede esercizi numerici e domande di teoria. Su richiesta del docente, la prova scritta può essere eventualmente integrata con una prova orale.

Note for the foreigner studentes: the examination consists of written numerical exercises and questions; the text of the exercises and questions is in italian; it is however possible to answer to the written examination in english.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriamateriale didattico sul portale Beep https://beep.metid.polimi.it/
Note:

Il materiale caricato viene continuamente aggiornato e può essere integrato da opportuni testi scelti nel sottostante elenco. Maggiori informazioni sulla bibliografia vengono fornite durante la prima lezione di presentazione del corso.

Risorsa bibliografica facoltativaMoran. M., Elementi di fisica tecnica per l'ingegneria, Editore: Mc Graw Hill, Anno edizione: 2011, ISBN: 978-88-386-6550-9
Risorsa bibliografica facoltativaGuilizzoni, M, La fisica tecnica e il rasoio di Ockham, Editore: Maggioli, Anno edizione: 2007
Note:

fare riferimento alla II edizione;

Risorsa bibliografica facoltativaV. Dossena, G. Ferrari, P. Gaetani, G. Montenegro, A. Onorati, G. Persico, Macchine a fluido, Editore: CittàStudiEdizioni, Anno edizione: 2015, ISBN: 9788825173970
Risorsa bibliografica facoltativaFerrari , G., Hydraulic and Thermal Machines, Editore: Progetto Leonardo, Bologna
Note:

suggested ONLY for foreigners students


Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
64.0
esercitazione
32.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
2.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
02/04/2020