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Francesco Melino

Professore associato

Dipartimento di Ingegneria Industriale

Settore scientifico disciplinare: ING-IND/08 MACCHINE A FLUIDO

Direttore CIRI FRAME (FONTI RINNOVABILI, AMBIENTE, MARE ED ENERGIA)

Contenuti utili

A.A. 2019/2020 - MACCHINE E SISTEMI ENERGETICI T-1 - Programma del Modulo 2

Gruppo Combinato a Due Livelli di Pressione Cogenerativo (Turbina In Derivazione)

Schema, diagramma Ts, espressione della potenza elettrica e termica prodotta, bilancio delle portate, bilancio entalpico al collettore e al degasatore, diagramma potenza termica in funzione della potenza elettrica, espressione del rendimento elettrico e del rendimento termico.

Gruppo a Vapore Cogenerativo (Turbina in Derivazione)

Schema, diagramma Ts, espressione della potenza elettrica e termica prodotta, bilancio delle portate, bilancio entalpico al collettore e al degasatore, diagramma potenza termica in funzione della potenza elettrica, espressione del rendimento elettrico e del rendimento termico.

Classificazione delle Macchine Operatrici

Distinzione tra macchine operatrici a fluido comprimibile ed incomprimibile e tra macchine operatrici dinamiche e volumetriche, diagramma pressione di mandata/portata volumetrica per le macchine a fluido comprimibile e per le macchine a fluido incomprimibile.

Pompe Centrifughe

Generalità, prevalenza geodetica, calcolo della prevalenza manometrica, calcolo della potenza (idraulica, della girante, meccanica, elettrica), rendimento idraulico, rendimento volumetrico, rendimento organico, rendimento totale; schema semplificato della girante di una pompa centrifuga, schema semplificato della girante e voluta con e senza diffusore; calcolo della curva caratteristica teorica (triangoli di velocità in ingresso e in uscita dalla girante, lavoro secondo Eulero, caratteristica teorica nel caso di pale avanti, indietro e radiali); inserimento perdite di carico concentrate e distribuite, caratteristica reale nel caso di pale indietro, curva caratteristica reale al variare del numero di giri, curve collinari di efficienza; esempi caratteristica di una pompa centrifuga; cavitazione di una pompa centrifuga (calcolo della pressione di aspirazione alla pompa e confronto con la tensione di vapore, descrizione del fenomeno fisico della cavitazione, definizione NPSH, NPSH della pompa e NPSH del circuito, confronto grafico nel caso di pompa sopra battente e sotto battente, andamento della pressione sul ventre e dorso della pala, fenomeni di cavitazione sulle pale); l'adescamento delle pompe centrifughe (problematiche e soluzioni pratiche); connessione di due pompe in serie (uguali o diverse) e connessione di due pompe in parallelo (uguali o diverse); pompe centrifughe multistadio (cenni); accoppiamento tra la caratteristica della pompa centrifuga e quella del circuito (caso circuito aperto e circuito chiuso); regolazione della portata variando la velocità di rotazione della pompa e/o mediante uso di una valvola; valutazione sperimentale della caratteristica di una pompa centrifuga (banco prova in circuito aperto o con serbatoio).

Pompe Volumetriche Alternative

Schema, principio di funzionamento, diagramma pV teorico e reale; definizione della cilindrata, rendimento volumetrico o di carica, espressione della portata volumetrica alla mandata e della portata teorica; espressione del lavoro, della potenza e del rendimento; curva caratteristica, portate di fuga, dipendenza del rendimento volumetrico dalla prevalenza, punto di funzionamento e influenza del numero di giri, andamento della portata alla mandata nel tempo; pompa volumetrica alternativa a doppio effetto (schema, principio di funzionamento, andamento della portata alla mandata nel tempo); pompa volumetrica alternativa a triplo effetto (schema, principio di funzionamento, andamento della portata alla mandata nel tempo).

Pompe Volumetriche Rotanti

Generalità; pompa a palette (schema, principio di funzionamento, portata volumetrica alla mandata, considerazioni sul rendimento volumetrico); pompa a ingranaggi (schema, principio di funzionamento, portata volumetrica alla mandata, considerazioni sul rendimento volumetrico); pompa a lobi (schema, principio di funzionamento) - cenni; pompa a vite (schema, principio di funzionamento) - cenni.

Compressore Volumetrico Alternativo

Generalità, schema semplificato, grandezze caratteristiche; diagramma di indicatore reale (massa aspirata teorica e reale, rendimento di carica, massa inviata reale, coefficiente di fuga); valutazioni sul limite della portata di gas aspirata, compressore a doppio effetto (cenni); comportamento nel caso ideale: calcolo del rendimento di carica e del lavoro; comportamento nel caso reale: diagramma di indicatore semplificato a partire da quello reale, calcolo del rendimento di carica e del lavoro nel caso reale; valutazione del limite sul rapporto di compressione realizzabile, compressione multistadio con intercooler, l'aftercooler (cenni); compressore a doppio effetto con pistone differenziale ed intercooler (schema, funzionamento, diagramma pV).

Compressori Volumetrici Rotanti

Compressore a palette (schema, funzionamento, rapporto di compressione manometrico, rapporto di compressione volumetrico, diagramma pV nel caso di p2<pm e nel caso di p2>pm, calcolo del lavoro nei due casi); compressore a lobi tipo Roots (schema, funzionamento, il reflusso di portata dalla mandata, calcolo del lavoro e del rendimento, influenza del beta sul rendimento e sull'incremento di temperatura, frazionamento della compressione con e senza intercooler, confronto con il caso di compressione monostadio).

Motori a Combustione Interna di Tipo Alternativo

Generalità; ciclo termodinamico Sabathè, espressione del rendimento termodinamico; calcolo del rendimento termodinamico del ciclo Otto e del ciclo Diesel a partire dal ciclo Sabathè; confronto tra ciclo termodinamico Otto e ciclo Diesel; architettura semplificata di un monocilindro; diagramma di indicatore ideale di un ciclo Otto e di un ciclo Diesel; diagramma di indicatore limite di un ciclo Otto; diagramma di indicatore reale di un ciclo Otto, lavoro di pompaggio e lavoro di indicatore; diagramma polare delle fasi (anticipo/ritardo apertura/chiusura valvole di aspirazione/scarico, anticipo accensione, angolo di incrocio delle valvole); rendimento totale (definizione di rendimento termodinamico, di indicatore, meccanico); rendimento volumetrico, rapporto aria/combustibile definizione della tonalità termica, pressione media indicata ed effettiva; espressione di potenza e coppia, consumo specifico e loro andamento in funzione del numero di giri; frazionamento della cilindrata a parità di potenza e a parità di cilindrata, considerazioni sul limite al frazionamento, esempi di architetture a più cilindri (4 cilindri in linea, 4 cilindri contrapposti, cenni sulla configurazione a V); curve caratteristiche in regime regolato di un motore diesel e di un motore a benzina (confronto); impiego stazionario dei motori endotermici alternativi (generalità, taglie, tipologia di cicli impiegati, tipologia di combustibili impiegati), bilancio di un motore endotermico alternativo per uso stazionario, schema del recupero termico per produzione di acqua calda o vapore: (1) produzione acqua calda e recupero circuito IC, olio, acqua, fumi, (2) produzione acqua calda e recupero acqua, fumi, (3) produzione vapore e recupero acqua, fumi, (4) produzione vapore e recupero solo fumi.