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Francesco Melino

Associate Professor

Department of Industrial Engineering

Academic discipline: ING-IND/08 Fluid Machinery

Head of CIRI FRAME (FONTI RINNOVABILI, AMBIENTE, MARE ED ENERGIA)

Useful contents

AA 2020/2021 – 28658 – MACCHINE E SISTEMI ENERGETICI T-1 – Programma del Modulo 2

GRUPPO TURBOGAS COGENERATIVO

considerazioni generali (produzione vapore o acqua calda sanitaria); schema turbogas cogenerativo per produzione vapore surriscaldato, diagramma Ts; calcolo potenza termica inviata all'utenza, piano potenza termica/potenza elettrica prodotta e considerazioni sull'adozione del bypass al camino e della post combustione, piano rendimento termico/ rendimento elettrico; schema turbogas cogenerativo per produzione acqua calda sanitaria, calcolo della potenza termica prodotta

GRUPPO A VAPORE COGENERATIVO CON TURBINA IN CONTROPRESSIONE

layout, diagramma Ts, espressione della potenza elettrica e della potenza termica prodotta, diagramma di scambio termico scambiatore utenza, bilancio entalpico al collettore; calcolo della potenza elettrica massima e della potenza termica minima; calcolo della potenza elettrica minima e della potenza termica massima; calcolo dei rendimenti elettrici e termici massimi e minimi corrispondenti; rappresentazione sul piano Pel-Qth e sul piano ETAel e ETAth; considerazioni generali.

GRUPPO A VAPORE COGENERATIVO CON TURBINA IN DERIVAZIONE

layout, diagramma Ts, espressione della potenza elettrica e della potenza termica prodotta, bilancio entalpico al collettore e al degasatore; calcolo della potenza elettrica massima e della potenza termica minima; calcolo della potenza elettrica minima e della potenza termica massima; calcolo dei rendimenti elettrici e termici massimi e minimi corrispondenti; rappresentazione sul piano Pel-Qth e sul piano ETAel e ETAth; considerazioni generali.

GRUPPO COMBINATO DUE LIVELLI DI PRESSIONE COGENERATIVO CON TURBINA IN DERIVAZIONE

layout, diagramma Ts, espressione della potenza elettrica e della potenza termica prodotta, bilancio entalpico al collettore e al degasatore; calcolo della potenza elettrica massima e della potenza termica minima; calcolo della potenza elettrica minima e della potenza termica massima; calcolo dei rendimenti elettrici e termici massimi e minimi corrispondenti; rappresentazione sul piano Pel-Qth e sul piano ETAel e ETAth; considerazioni generali.

POMPE CENTRIFUGHE

classificazione delle macchine operatrici; definizione della prevalenza geodetica e della prevalenza manometrica; espressione della prevalenza manometrica; applicazione dell'equazione generalizzata del moto dei fluidi in forma meccanica al circuito di riferimento; calcolo della potenza della pompa, definizione del rendimento idraulico, volumetrico, meccanico, del motore elettrico e totale; architettura semplificata di una pompa centrifuga (girante, voluta, eventuale diffusore); triangoli di velocità in ingresso e in uscita; espressione del lavoro di Eulero; calcolo della caratteristica teorica, considerazioni sulla forma delle pale (indietro, radiali, avanti) e perdite di carico; calcolo della caratteristica reale; caratteristica reale al variare della velocità di rotazione; cavitazione: principio fisico, definizione NPSH, NPSH della pompa e NPSH disponibile, caso sotto battente e sopra battente, cavitazione sulle pale della girante; adescamento (cenni); connessione tra più pompe (serie tra due pompe uguali, serie tra due pompe diverse, parallelo tra due pompe uguali, parallelo tra due pompe diverse); determinazione del punto di funzionamento (caso circuito aperto e caso circuito chiuso); regolazione (controllo velocità, valvola di strozzamento); pompe centrifughe multicellulari (cenni).

POMPE VOLUMETRICHE ALTERNATIVE

schema, principio di funzionamento, diagramma di indicatore ideale e reale, espressione della cilindrata, portata volumetrica teorica e reale, rendimento volumetrico, velocità media del pistone, lavoro teorico, lavoro di indicatore, rendimento di indicatore, potenza meccanica e elettrica prodotta, rendimento totale della pompa; caratteristica teorica e reale, portate di fuga e dipendenza dalla prevalenza; caratteristica reale al variare della velocità di rotazione e punto di funzionamento; considerazioni sull'andamento della portata alla mandata nel tempo; pompa volumetrica alternativa a doppio effetto (schema e considerazioni sull'andamento della portata alla mandata nel tempo); pompa volumetrica alternativa a triplo effetto (schema e considerazioni sull'andamento della portata alla mandata nel tempo).

POMPE VOLUMETRICHE ROTANTI

caratteristiche generali; pompa a palette (schema, principio di funzionamento, calcolo della portata volumetrica elaborata); pompa a ingranaggi (schema, principio di funzionamento, calcolo della portata volumetrica elaborata); pompa a lobi (schema, principio di funzionamento, calcolo della portata volumetrica elaborata); pompa a vite (cenni).

COMPRESSORE VOLUMETRICO ALTERNATIVO

schema, volume cilindrata, volume nocivo, coeff. di spazio nocivo, rapporto di compressione manometrico e geometrico, diagramma indicatore reale, rendimento di carica, coefficiente di fuga, calcolo della massa di aria alla mandata, definizione lavoro specifico per ciclo e lavoro totale; espressione della potenza e considerazioni sui limiti circa la portata alla mandata; calcolo del rendimento di carica, del lavoro di ciclo e del lavoro specifico nel caso ideale (macchina ideale, fluido ideale);

calcolo del rendimento di carica, del lavoro di ciclo e del lavoro specifico nel caso reale (macchina reale, fluido reale), definizione del rendimento interno; limite al rapporto di compressione manometrico realizzabile, compressione frazionata inter-refrigerata, esempi e considerazioni.

MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA

definizioni; diagramma termodinamico del ciclo Sabathè, definizione del grado di combustione a volume costante e a pressione costante; definizione del rapporto di compressione, espressione del rendimento termodinamico del ciclo Sabathè, del ciclo Otto e del ciclo Diesel; confronto del rendimento termodinamico tra ciclo Otto e ciclo Diesel; architettura semplificata di un quattro tempi monocilindrico; diagramma di indicatore ideale per un ciclo Otto;

diagramma di indicatore ideale per un ciclo Diesel; diagramma di indicatore limite per un ciclo Otto; diagramma di indicatore reale per un ciclo Otto, definizione di lavoro di indicatore e lavoro di pompaggio; diagramma della distribuzione (anticipo apertura aspirazione, ritardo chiusura aspirazione, anticipo accensione, anticipo apertura scarico, ritardo chiusura scarico, incrocio valvole); rendimento totale (rendimento termodinamico, di indicatore, meccanico); espressione del lavoro totale per un motore a ciclo Otto e per uno a ciclo Diesel; definizione della tonalità termica, della pressione media indicata e della pressione media effettiva; espressione di potenza, coppia e consumo specifico e andamento in funzione del numero di giri, considerazione sulla stabilità del punto di funzionamento; frazionamento della cilindrata a potenza costante e a volume di cilindrata costante; architettura 4 cilindri in linea (schema e considerazioni) e 4 cilindri contrapposti (schema e considerazioni); impiego stazionario dei motori endotermici alternativi (caratteristiche generali, caso motori a ciclo Otto e a ciclo Diesel, sovralimentazione con turbocompressore e intercooler, combustibili impiegati); diagramma di Sankey per un motore endotermico alternativo stazionario, schema per produzione di ACS (recupero da circuito IC, olio, acqua, fumi) e vapore (recupero da circuito acqua e fumi).