79583 - MACCHINE T

Conoscenze e abilità da conseguire

Introduzione alla analisi termo-fluidodinamica dei Motori a Combustione Interna Alternativi con l'obiettivo di fornire le conoscenze dei principi funzionali con particolare riferimento a: architettura, classificazione e campi di impego, analisi dei cicli termodinamici, principali parametri operativi e di efficienza, regolazione del carico, formazione della miscela, processo di combustione di motori a carica premiscelata e non-premiscelata con accenno alla formazione delle emissioni inquinanti.

Contenuti

Le Macchine a Fluido e Richiami di Termodinamica

Classificazione delle Macchine a Fluido.

Il Primo principio della termodinamica per un sistema chiuso (approccio lagrangiano) in forma termica.

Il secondo principio della termodinamica. L'entropia come funzione di stato. Derivazione della forma meccanica del I principio della termodinamica per un sistema chiuso (approccio lagrangiano).

Il Primo Principio della termodinamica per un sistema aperto (approccio Euleriano). Ipotesi preliminari. Valutazione dei termini dell'equazione di bilancio energetico. Il lavoro di introduzione ed estrazione. Forma termica e forma meccanica.

Definizione di gas perfetto ed ideale. Le trasformazioni dei gas perfetti. Applicazione dei principi della termodinamica a sistemi ingegneristici reali.

Derivazione delle equazioni energetiche per lo studio dello scambio di energia nelle macchine fluido dinamiche.

Definizione e determinazione del rendimento isoentropico e politropico della compressione e dell'espansione.

 

Macchine volumetriche operatrici a fluido comprimibile

Introduzione alle macchine operatrici a fluido comprimibile: compressori alternativi e rotative e pompe per vuoto.

Il compressore volumetrico alternativo. Schema della macchina. Parametri caratteristici. Diagramma di indicatore del compressore volumetrico alternativo. Influenza del volume nocivo e del rapporto di compressione sul volume di fluido aspirato. Il rendimento di carica ed il rendimento volumetrico. Il lavoro di compressore ideale e reale. Lavoro per ciclo, lavoro per unità di massa e potenza. Caso ideale: diagramma di indicatore, rendimento di carica, lavoro per ciclo, lavoro per unità di massa. Limiti alla portata aspirata. La compressione frazionata.

I compressori rotativi: compressori a palette e a lobi. Principio di funzionamento. Il diagramma di Indicatore.

Applicazioni alle macchine per vuoto: cenni.

 

Motori a Combustione Interna:

1. Introduzione ai motori a combustione interna alternativi. La architettura di un motore a combustione interna. Considerazioni generali sul rendimento del motore e ripartizione dell'energia liberata durante la combustione fra lavoro meccanico, calore ai liquidi di raffreddamento ed entalpia sensibile dei gas allo scarico. Individuazione delle principali grandezze geometriche e cinematiche.

2. Classificazione: criteri Fluidodinamici e criteri specifici. Campi di applicazione.

3. Sistemi di combustione ad accensione comandata e ad accensione per compressione: comparazione e descrizione. Limiti alla potenza erogabile da un motore endotermico alternato ad accensione comandata.

4. Il diagramma di indicatore ideale per un motore ideale a ciclo Otto operante con un fluido ideale. Il Diagramma di indicatore reale. Perdita di carico in aspirazione. Perdita di cilindrata utile. Attuazione reale delle valvole di aspirazione e scarico ed effetto sul ciclo. la combustione reale: anticipo della accensione (Otto) o dell'iniezione (Diesel) per tenere conto della durata della combustione. Apertura della valvola di scarico. Effetto legato all'interruzione dell'espansione. Lavoro di scarico. Valutazione del Lavoro positivo e di pompaggio.

5. Cicli Termodinamici dei motori: ipotesi e limiti. Il Ciclo Otto ideale. Il Ciclo Diesel Ideale. Il Ciclo Sabathè. Calcolo del rendimento del ciclo Sabathè. Confronto del ciclo Otto e del ciclo Diesel a parità di calore introdotto a parità di rapporto di compressione e nelle reali condizioni operative.

6. Derivazione del lavoro per ciclo, della potenza e della coppia di un motore. Definizione di rapporto di miscela e di indice d'aria. Il rapporto di miscela stechiometrico. L'efficienza volumetrica: effetti quasi-stazionari e dinamici.

7. La pressione media indicata ed effettiva. Il concetto di downsizing.

8. Curve caratteristiche: Coppia, potenza e consumo specifico

9. La regolazione nei motori: la regolazione per quantità e per qualità. La regolazione per quantità nei motori a ciclo otto. La regolazione per qualità nel ciclo Diesel

 

 

Testi/Bibliografia

1. Appunti di lezione
2. Dispense integrative rese disponibili su AMS Campus
3. Testi:

3.1 " Sistemi Energetici e Macchine a Fluido" G: Negri di Montenegro, M. Bianchi A. Peretto-Pitagora Editore.

3.2 " Macchine" G. Cantore, Esculapio Bologn

Metodi didattici

Lezioni in aula

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento mira a controllare la qualità del conseguimento degli obbiettivi formativi del corso con particolare riguardo a:

1. Conoscenza dei principi termodinamici applicati alla conversione di energia o al trasferimento di energia nelle macchine a fluido.

2. Conoscenza dei principi funzionali ed operativi e dei campi di applicazione delle macchine a fluido trattate

3. Accuratezza e rigore nella derivazione di principi o relazioni con particolare attenzione nella chiarezza di esposizione e definizione di obiettivi, ipotesi e risultati.

La verifica di apprendimento consiste in:

Esame scritto con tre domande a risposta aperta in cui lo studente è chiamato ad esporre concetti, dimostrazioni e principi funzionali delle macchine integrandoli con diagrammi termodinamici e di layout  delle stesse.

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni si avvalgono di strumenti integrativi visivi basati su proiezioni di slide da proiettore

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gian Marco Bianchi