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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 090856 - MACCHINE
Docente Onorati Angelo
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) - BV (352) INGEGNERIA ENERGETICAE1NAM090856 - MACCHINE
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Obiettivi dell'insegnamento

L’insegnamento fornisce conoscenze fondamentali sui principi di funzionamento, le prestazioni e i criteri di scelta delle macchine a fluido. Vengono esaminate in dettaglio macchine motrici e operatrici, a fluido incomprimibile e comprimibile, a flusso continuo e periodico, considerando il loro impiego nell’industria, nella trazione, nel settore energetico. Si studiano i principali impianti di generazione di potenza, valutandone le prestazioni e gli aspetti caratteristici.


Risultati di apprendimento attesi

- Lo studente conosce i principi fondamentali delle macchine a fluido, distinguendo le caratteristiche delle macchine idrauliche e termiche, operatrici e motrici.

- Lo studente è in grado di scrivere i bilanci energetici per le macchine a fluido, valutando il lavoro meccanico scambiato; conosce i triangoli di velocità che descrivono l’elaborazione del fluido nei canali della macchina.

- Lo studente è in grado di dimensionare gli elementi principali delle macchine, nell’ambito di una progettazione semplificata.

- Lo studente è in grado di descrivere il funzionamento e le caratteristiche delle macchine nei principali impianti energetici per la generazione di potenza.

 

Lo studente è capace di applicare le conoscenze di base sopra descritte per:

- valutare i bilanci di massa, lavoro ed energia nelle macchine motrici ed operatrici;

- tracciare i triangoli di velocità per macchine radiali, assiali e a flusso misto;

- analizzare le principali macchine motrici per la produzione di potenza meccanica ed elettrica;

- eseguire il dimensionamento semplificato dei componenti delle macchine a fluido.


Argomenti trattati

Principi fondamentali delle macchine a fluido. Fonti di energia. Classificazione delle macchine ed indici caratteristici. Equazioni fondamentali di conservazione della massa e dell’energia per sistemi a flusso periodico e a flusso continuo. Equazione di Eulero per le turbomacchine. Triangoli di velocità.

Macchine idrauliche (pompe, turbine, ventilatori).  Energia idraulica, salto motore, prevalenza, rendimento idraulico. La cavitazione nelle macchine idrauliche motrici e operatrici. Le turbine Pelton, Francis, Kaplan. Le turbine eoliche. Pompe centrifughe, comportamento e prestazioni. Pompe assiali e a flusso misto. Pompe volumetriche alternative e rotative. Ventilatori.

Compressori di gas. Compressori volumetrici alternativi e rotativi, tipologie e caratteristiche operative. Compressori centrifughi ed assiali, triangoli di velocità e prestazioni. Forme di instabilità di funzionamento, stallo e pompaggio.

Combustibili e combustione. Combustibili solidi, liquidi e gassosi. Bilancio stechiometrico elementare, eccesso d’aria, potere calorifico. Bilancio energetico del combustore.

Macchine a vapore e relativi impianti. Cicli termodinamici Rankine e schemi di impianto. Rigenerazione. Turbine assiali ad azione e a reazione. Turbina Curtis. Turbine multi-stadio: architettura e problematiche di progetto.

Turbine a gas e relativi impianti. Termodinamica del ciclo Brayton ideale e reale: semplice, con interrefrigerazione, con ricombustione, con rigenerazione. Prestazioni e rendimenti in funzione dei parametri principali. Applicazioni industriali ed aeronautiche.

Impianti di cogenerazione. La cogenerazione di calore e lavoro. Ciclo Rankine, impianti a derivazione e a contropressione, teleriscaldamento. Cogenerazione mediante turbine a gas; generatori di vapore a recupero.

Impianti a ciclo combinato. Cicli combinati turbina a gas-turbina a vapore, impianti e prestazioni.

Motori a combustione interna (Otto e Diesel). Ciclo ideale, ciclo indicato. Motori a ciclo Otto e a ciclo Diesel, a due e quattro tempi: caratteristiche e campi di impiego.

 


Prerequisiti

L’insegnamento presuppone la conoscenza dei fondamenti di Fisica sperimentale e di Chimica (precedenze di composizione), nonché degli argomenti principali dell’insegnamento di Fisica Tecnica.


Modalità di valutazione

Sono previste due prove scritte in itinere, collocate rispettivamente nel periodo di sospensione e in occasione del primo appello ufficiale. Le prove in itinere sono facoltative e, in caso di superamento, concorrono alla valutazione finale. Il voto finale sarà dato dalla media aritmetica delle due prove. In caso di mancato raggiungimento della soglia di sufficienza (18/30) in una delle due prove in itinere, l’esame non sarà considerato superato. Il mancato superamento della prima prova in itinere preclude la possibilità di svolgere la seconda prova. In questo caso lo studente potrà svolgere la prova completa a partire dal primo appello disponibile della sessione d’esame. Il mancato superamento della seconda prova in itinere comporta il rinvio al successivo appello disponibile. E’ prevista una prova finale orale facoltativa, alla quale possono accedere solamente coloro che abbiano conseguito un voto superiore a 28 o inferiore a 20.

Ciascuna prova d’esame (appello o prova in itinere) è composta da tre parti: parte A, 10 quiz a risposta multipla; parte B, 2 esercizi numerici; parte C, due domande aperte di teoria. Il voto finale è dato dalla somma delle tre parti.

Le prove d’esame consentono di accertare la capacità dello studente di:

- impostare i bilanci di massa, lavoro ed energia nelle macchine motrici ed operatrici;

- tracciare i triangoli di velocità per macchine radiali, assiali e a flusso misto;

- calcolare le prestazioni delle macchine motrici e operatrici nei principali impianti per la produzione di potenza meccanica ed elettrica;

- eseguire il dimensionamento semplificato dei componenti delle macchine a fluido.

L’eventuale prova orale consente di verificare ulteriormente il grado di comprensione dei principali argomenti da parte dello studente, a partire dai risultati della prova scritta.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaSlides su argomenti trattati a lezione, files pdf https://beep.metid.polimi.it/
Risorsa bibliografica obbligatoriaV. Dossena, G. Ferrari, P. Gaetani, G. Montenegro, A. Onorati, G. Persico, Macchine a Fluido, Editore: Città Studi Edizioni, Anno edizione: 2015, ISBN: 9788825173970

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
70:00
105:00
Esercitazione
30:00
45:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
25/11/2020