79583 - MACCHINE T

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente acquisisce le conoscenze di base sui principi di funzionamento delle macchine a fluido con particolare riferimento alle modalità di scambio energetico fra fluido operatore e macchina. Inoltre il corso si propone di fornire le nozioni fondamentali sul funzionamento termodinamico delle macchine a fluido volumetriche termiche sia operatrici, i compressori, sia motrici, i motori endotermici alternativi. Al termine del corso, lo studente avrà appreso gli strumenti di base necessari per l'analisi termodinamica delle macchine trattate.

Programma/Contenuti

Le Macchine a Fluido e Richiami di Termodinamica

1. Classificazione delle Macchine a Fluido.

2. Il Primo principio della termodinamica per un sistema chiuso (approccio lagrangiano) e per un sistema aperto: forma termica e forma meccanica.

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

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

 

Macchine volumetriche operatrici a fluido comprimibile

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

2. 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.

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

4. Applicazioni 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

Testi/Bibliografia necessari al superamento della prova d'esame:

  1. Appunti di lezione
  2. Dispense integrative rese disponibili sulla piattaforma Moodle dell'Ateneo di Bologna
  3. Testi: " Sistemi Energetici e Macchine a Fluido" G: Negri di Montenegro, M. Bianchi A. Peretto-Pitagora Editore.

 

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula. La frequenza è consigliata per un migliore apprendimento dei concetti e delle nozioni ma non incide sul processo di valutazione finale.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento controlla 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 dell'apprendimento consiste in un esame scritto di durata pari a 70 minuti in cui sono previste:

- 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.

- due domande a risposta multipla,

Non sono ammessi strumenti ausiliari sia di testo sia elettronici.

La votazione è espressa in trentesimi: la votazione minima è pari a 18/30, al votazione massima è pari a 30/30 con lode. La votazione minima per il superamento dell'esame viene assegnata se è verificata la conoscenza di tutti gli argomenti oggetto di verifica e non sono presenti gravi lacune inerenti, ad esempio, conoscenze fisiche e termodinamiche di base,  conoscenza dei principi minimi funzionali di una macchina o dei diagrammi relativi al ciclo operativo, ecc.).

I punteggi massimi assegnati ad ogni domanda (aperta o chiusa) sono specificati dal docente sui testi d'esame consegnati ad ogni singola prova scritta.

Il calendario delle prove è reso disponibile con ampio anticipo sulla piattaforma web AlmaEsami dell'Ateneo di Bologna. 

Gli studenti che intendono sostenere la prova devono iscriversi preliminarmente nella lista dell'appello scelto e devono esibire un documento di riconoscimento il giorno dell'esame. 

Strumenti a supporto della didattica

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

Eventuali strumenti per studenti con disabilità possono essere concordati con il Servizio Studenti con DSA.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gian Marco Bianchi

Consulta il sito web di Stefania Falfari