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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 086469 - SISTEMI ENERGETICI L
Docente Romano Matteo Carmelo
Cfu 5.00 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 ENERGETICAE4NAZZZZ086469 - SISTEMI ENERGETICI L
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - BV (353) INGEGNERIA MECCANICA*AZZZZ086469 - SISTEMI ENERGETICI L

Obiettivi dell'insegnamento

Questo insegnamento è mirato ad approfondire le diverse tematiche progettuali ed operative degli impianti per la produzione di energia elettrica e termica, con attenzione al contenimento dell'impatto ambientale ad esse correlato.

Il corso intende fornire gli strumenti fondamentali per affrontare i problemi progettuali e gestionali dei processi di conversione dell’energia, tenendo conto delle leggi di funzionamento dei componenti, delle prestazioni anche in condizioni non nominali, del controllo delle emissioni inquinanti e degli aspetti economici, fornendo una conoscenza dello stato dell'arte e dello sviluppo tecnologico di macchine e impianti energetici.


Risultati di apprendimento attesi

 - Conoscenza e capacità di comprensione dei principali processi di conversione dell'energia, in particolare dei processi di conversione termodinamica.

 - Conoscenza, capacità di comprensione e capacità di applicazione delle equazioni di bilancio di massa ed energia per macchine, scambiatori di calore e combustori.

 - Conoscenza degli aspetti tecnologici e dello stato dell'arte di impianti di conversione dell'energia per via termodinamica (centrali a vapore, centrali a gas, cicli frigoriferi) e dei sistemi di riduzione delle emissioni inquinanti.

 - Conoscenza, capacità di comprensione e di calcolo del funzionamento dei componenti di un impianto (macchine, scambiatori di calore, combustori, etc...) quando integrati in un impianto completo, anche soggetti a condizioni di funzionamento fuori progetto.

 - Conoscenza, capacità di comprensione e applicazione dei principi base di analisi economica per i sistemi energetici.


Argomenti trattati

Criteri generali di ottimizzazione dei sistemi energetici. Il costo di produzione dell'elettricità. Importanza dell'ottimizzazione dei processi termodinamici e del rendimento.

Combustione e impatto ambientale dei processi di combustione. Combustione: richiami e generalità. Unità di misura della concentrazione di inquinanti in miscele gassose, diluizione, conversioni. Sistemi primari e secondari per il controllo delle emissioni inquinanti da combustione. Linea di trattamento fumi di centrali elettriche. Confronto tra le varie tecnologie di produzione di elettricità.

Le centrali elettriche con ciclo Rankine a vapor d’acqua. Analisi del ciclo termodinamico in relazione allo status tecnologico. Bilancio termico. Generatori di vapore: tipologie, circolazione, controllo della combustione, perdite e rendimento, combustibili impiegati. Scambiatori di calore. Smaltimento del calore in ambiente. Fondamenti di regolazione.

Le centrali elettriche con turbine a gas e cicli combinati. Analisi del ciclo e dei suoi componenti. Combustibili e combustori. Influenza delle condizioni ambientali, regolazione e funzionamento a carico parziale. Cicli combinati: assetto e ottimizzazione del recupero termico. Caldaie a recupero. Prestazioni. Ripotenziamento di centrali a vapore esistenti in cicli combinati.

Cicli frigoriferi. Fluidi, applicazioni, configurazioni e componenti di impianto di cicli frigoriferi a compressione di vapore. Nozioni fondamentali sui cicli frigoriferi ad assorbimento.

La cogenerazione. Motivazione termodinamica. Indici di merito. Tecnologie impiantistiche. Curve di funzionamento ai vari carichi elettrici e termici. Accoppiamento con cicli frigoriferi ad assorbimento: trigenerazione.


Prerequisiti

L'insegnamento presuppone la conoscenza degli argomenti tipici degli insegnamenti di fisica tecnica, macchine e fondamenti di chimica, ovvero: (i) funzioni di stato (energia interna, entalpia, entropia) e capacità termica specifica a pressione e volume costante; (ii) equazioni di stato di gas ideali e liquidi ideali; (iii) equazioni di bilancio di massa ed energia di sistemi aperti e chiusi; (iv) equazioni di bilancio energetico per trasformazioni quasistatiche fondamentali (isoentropiche, isoterme, isobare); (v) indici di prestazioni delle macchine (rendimento isentropico, idraulico, meccanico, elettrico); (vi) cicli termodinamici fondamentali (Carnot, Rankine, Joule-Brayton); (vii) bilanciamento stechiometrico di reazioni chimiche semplici di ossidoriduzione.


Modalità di valutazione

La verifica della preparazione dello studente è basata su una prova scritta e una prova orale.

La prova scritta è costituita da uno o due esercizi numerici e due domande aperte di teoria. La valutazione della prova scritta porta ad un voto in trentesimi. Voti superiori o uguali a 18 possono aessere registrati senza sostenere la prova orale (che diventa quindi facoltativa).

Il massimo voto conseguible con la sola prova scritta è 29. Per ottenere valutazioni superiori, è quindi necessario sostenere la prova orale.

Valutazioni della prova scritta comprese tra 15 e 17 non sono sufficienti per il superamento dell'esame, ma consentono di accedere alla prova orale con la quale è possibile ottenere una valutazione complessiva sufficiente per il superamento dell'esame.

La prova orale consente un aumento massimo di 3 punti rispetto al voto ottenuto nella prova scritta.

Durante il corso è possibile partecipare a lavori di gruppo facoltativi che dà diritto ad un incremento del voto dell'esame fino a 3 punti.

La prova d'esame ha l'obiettivo di verificare la conoscenza, la comprensione e la capacità di applicazione degli argomenti del corso. Le domande di teoria e l'eventuale prova orale sono finalizzate a verificare anche la capacità di ragionamento dello studente. I lavori di gruppo facoltativi sono intesi a verificare la capacità di applicazione delle nozioni apprese nel corso a problemi originali e a sviluppare spirito critico e capacità di ragionamento.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaGiovanni Lozza, Turbine a gas e cicli combinati, Editore: Esculapio, Bologna, Anno edizione: 2006
Risorsa bibliografica facoltativaReference Document on Best Available Techniques (BREF) for Large Combustion Plants http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/lcp_bref_0706.pdf

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
32:30
48:45
Esercitazione
15:30
26:15
Laboratorio Informatico
2:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 50:00 75:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.2 / 1.6.2
Area Servizi ICT
04/06/2020