33927 - MACCHINE M

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente approfondisce i temi relativi ai sistemi di produzione di energia.

Programma/Contenuti

MODULO I

Gruppi a vapore a n spillamenti. Formula del rendimento e determinazione del grado di rigenerazione ottimale.

Analisi e ottimizzazione delle prestazioni di gruppi a vapore complessi mediante codici di calcolo professionali. Scambiatori a miscela e a superficie: il TTD e il DCA. Equazioni che regolano il funzionamento di un gruppo a vapore a tre spillamenti e loro utilizzo in un risolutore informatico ottimizzato. Espressione della portata al condensatore e potenza spesa sulle pompe di estrazione e di alimento.

Equazioni del moto dei fluidi per condotti fissi. Le grandezze totali e la velocità del suono, regimi di moto. L'efflusso di un fluido comprimibile da un ambiente a stato fisico definito. Ellisse di Stodola. Il chocking. Portata massima e parametro di flusso.

L'andamento delle aree di passaggio attraverso un condotto di portata assegnata a seconda del regime di moto: equazione di Hugoniot. Condotto convergente e convergente divergente.  Andamento della portata e del parametro di flusso in un condotto in funzione del rapporto tra la pressione a valle e la pressione totale a monte.

Perdite nello statore. Diagramma h,s nello statore. Diagramma h,s per un condotto convergente e convergente divergente.

Equazione di Eulero per uno stadio. Equazione alle differenze di energia cinetica. Grado di reazione. Rendimento total tot total e total to static. Gli stati fisici di uno stadio a reazione nel diagramma h,s. Perdite nel rotore.

Lo stadio a reazione delle turbine assiali; triangoli di velocità. Proporzionamento normale. Lavoro massimo e relativi triangoli di velocità. Rendimento total to total dello stadio a reazione e condizione massima.

Lo stadio ad azione: i triangoli di velocità, il lavoro massimo, rappresentazione degli stati fisici ingresso/uscita statore/rotore sul diagramma entalpico. Rendimento total to static. Confronto tra le perdite dello stadio ad azione e quelle dello stadio a reazione.

Schema e principio di funzionamento di una turbina di De Laval ad azione semplice. Limiti della turbina di De Laval relativi al salto entalpico massimo smaltibile.

Turbina a due salti di velocità, schema e principio di funzionamento. Triangoli di velocità nelle due giranti e raddrizzatore.

 

MODULO II

Valutazione del lavoro massimo di una turbina a due salti di velocità. Rendimento total to static. Confronto con il rendimento di una turbina ad azione semplice.

Turbina a salti di pressione; schema e principio di funzionamento. Rendimento total to static e fattore di recupero di una turbina a salti di pressione.

Turbina a reazione; schema e principio di funzionamento. La funzione del tamburo equilibratore. Limiti della portata in ingresso e in uscita alla turbina a reazione. Espressione analitica della portata in ingresso e in uscita alla turbina a reazione. La turbina mista e la turbina a doppio flusso.

La regolazione in una turbina a vapore. Ellisse di Stodola per la macchina a numero finito di stadi e per la macchina a numero infinito dio stadi. Il blocco sonico della macchina.

Turbina Pelton. Schema, e principio di funzionamento. Valutazione della velocità d'uscita dal distributore e della portata di una turbina Pelton. Triangoli di velocità ingresso e uscita dalla girante. Lavoro massimo raccoglibile. Rendimento totale e rendimento idraulico. Schema di spina doble con azionamento manuale e oleodinamico. Determinazione del numero minimo e massimo di pale di una macchina Pelton. Regolazione e curve caratteristiche portata in funzione della velocità di rotazione e rendimento in funzione della portata.

Similitudine meccanica, cinematica, dinamica e geometrica: la similitudine idraulica: Indice caratteristico.Diametro specifico e velocità specifica. Uguaglianza del rendimento idraulico per macchine in condizione di similitudine idraulica. Pelton a più getti, schema e principio di funzionamento.

Turbina Francis. Schema, principio di funzionamento, equilibramento delle spinte assiali. Grado di reazione. Triangoli di velocità ingresso e uscita dalla girante di una turbina Francis. Lavoro raccoglibile. Deformazione dei triangoli di velocità in ingresso alla girante per effetto della regolazione del distributore Fink. Importanza del condotto di scarico di una Francis e andamento della pressione allo scarico della girante in funzione dei parametri progettuali e operativi. Lavoro con e senza diffusore allo scarico. Pressione allo scarico di una turbina Francis. Il problema della cavitazione e la cifra di Thoma. Problema del brusco distacco di carico e sua soluzione. Regolazione e curve caratteristiche di una Turbina Francis. Evoluzione della forma della girante in funzione dell'aumento dell'indice caratteristico (alte portate e bassi salti).

Turbina ad elica e Kaplan generalità. Schema, e principio di funzionamento di una turbina ad elica.Triangoli di velocità ingresso e uscita dalla girante, al centro e al mozzo. Regolazione e curve caratteristiche di una turbina ad elica. La turbina Kaplan, principio di funzionamento e curve di regolazione.

Regolazione di un gruppo a vpaore. Generalità e schema di massima del sistema di regolazione. Il tachimetro di Watt. Equazioni di equilibrio statico e punto di funzionamento nel caso di precarico positivo e negativo. Equazioni che regolano il funzionamento di un Tachimetro in condizioni dinamiche. Trasformata di Laplace e funzioni di trasferimento. Schema a blocchi. Diagramma jw,s con rappresentazione dei poli della funzione di trasferimento. Cassetto a due spigoli. Schema, principio di funzionamento ed equazioni che ne regolano il funziuonamento. Trasformata di Laplace delle equazioni di funzionamento e funzione di trasferimento del sistema cessetto motore.

Sistema di regolazione di un gruppo vapore: Tachimetro, cassetto-motore, valvola e turboalternatore. Equazioni del sistema in catena chiusa, funzione di trasferimento in catena chiusa e analisi di stabilità.

 

Testi/Bibliografia

"Sistemi Energetici" 1 – MACCHINE A FLUIDO, G: Negri di Montenegro, M. Bianchi A. Peretto – Pitagora Editore

"Sistemi Energetici" 2 – COMPLEMENTI, M. Bianchi, F. Melino, A. Peretto – Pitagora Editore

Appunti di Macchine Idrauliche

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame

Orale, con in genere tre domande sul programma svolto.

 

Diagrammi richiesti (lo studente deve saper tracciare in maniera realistica):

-                T,s dell'acqua con andamento delle isobare dentro e fuori della curva limite

-                h,s dell'acqua con andamento delle isobare  e isoterme dentro e fuori della curva limite

 

Schemi richiesti:

-               Gruppi a vapore, sistema di controllo gruppo a vapore e in generale gli schemi impiantistici trattati a lezione.

 

Disegni richiesti:

-                Turbina Pelton, distributore oleodinamico e meccanico.

-                Turbina Francis

-                Turbina Elica

-                Tachimetro

-  Cassetto a 2 spigoli

Strumenti a supporto della didattica

Parti di Macchine portate a lezione e spiegate agli studenti

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Antonio Peretto