Scopi

Il corso intende fornire le nozioni di base per l'analisi dei sistemi energetici a fluido, sia in condizioni nominali di funzionamento, sia in condizioni diverse da quelle di progetto, ed è rivolto essenzialmente alle problematiche degli impianti motori a vapore e a gas, degli impianti di compressione, dei sistemi energetici idraulici e dei motori alternativi a combustione interna. Oltre all'applicazione dei principi di termodinamica-energetica e di fluidodinamica a tali sistemi, saranno illustrati anche i criteri di scelta ed elementi per la valutazione dell'influenza del singolo componente sulle loro prestazioni.

Sono previste le seguenti precedenze di acquisto:

• Fisica Tecnica

• Classificazione dei sistemi energetici a fluido e loro applicazioni
• Principi di termodinamica-energetica e fluidodinamica applicate ai sistemi energetici
• Turbomacchine: principi generali di funzionamento
• Impianti a vapore: cicli termodinamici e loro realizzazione; mezzi per migliorarne le prestazioni; impianti a cogenerazione; regolazione delle turbine a vapore
• Turbocompressori: caratteristica e regolazione
• Impianti idroelettrici e di pompaggio: prestazioni di turbine idrauliche e turbopompe
• Turbine a gas: impianti e cicli termodinamici; caratteristiche di funzionamento e regolazione
• Motori alternativi a combustione interna: cicli termodinamici e di lavoro; caratteristica meccanica e di regolazione

Testi consigliati dal docente reponsabile del corso:

• A. Beccari, Macchine, Vol. I, CLUT, Torino, 1980
• G. Ferrari, Motori a combustione interna, Ed. Il Capitello, Torino,1992

Questa raccolta di materiale, prodotta ad uso interno, è stata realizzata per i moduli del Politecnico di Torino. Ne è vietata la riproduzione e qualsiasi forma di commercializzazione.

Sono disponibili le seguenti dispense:

• ESERCITAZIONE 1 ( 358 KB)
• ESERCITAZIONE 2 ( 144 KB)
• ESERCITAZIONE 3 ( 54 KB)
• ESERCITAZIONE 4 ( 108 KB)
• RISULTATI ( 42 KB)

Videocorso utilizzato: Sistemi Energetici

• Prof. Catania, Politecnico di Torino
• Prof. Ferraro, Politecnico di Torino

• [1.] Generalità sui sistemi di conversione dell'energia
• [2.] Legge di conservazione dell'energia di un sistema fluido e suoi esempi applicativi, parte I
• [3.] Legge di conservazione dell'energia di un sistema fluido e suoi esempi applicativi,parte II
• [4.] Trasformazioni di un sistema omogeneo. Legge di conservazione della massa per un sistema aperto
• [5.] Applicazione della legge di conservazione dell'energia a sistemi aperti, parte I
• [6.] Applicazione della legge di conservazione dell'energia a sistemi aperti, parte II
• [7.] Richiami sulle proprietà dei gas. Trasformazioni cicliche e bilanci energetici in impianti termici
• [8.] Analisi della combustione, parte I
• [9.] Analisi della combustione, parte II
• [10.] Analisi della combustione, parte III
• [11.] Entropia e legge dell'evoluzione dell'energia
• [12.] Bilancio exergetico e suoi bilanci applicativi
• [13.] Legge di conservazione del momento della quantità di moto ed applicazioni alle turbomacchine
• [14.] Triangoli di velocità, principi di funzionamento e valutazione delle prestazioni di una turbomacchina
• [15.] Trasformazione nei condotti delle turbomacchine: analisi unidimensionale del flusso stazionario adiabatico ed isentropico
• [16.] Calcolo di ugelli e diffusori. Funzionamento fuori progetto di un ugello semplicemente convergente
• [17.] Funzionamento fuori progetto di un ugello convergente-divergente. Analisi unidimensionale del flusso di una turbomacchina
• [18.] Rendimenti interni delle turbomacchine
• [19.] Rendimenti e consumi specifici di impianti motori termici. Ciclo di Rankine-Hirn
• [20.] Analisi energetica ed exergetica di un impianto a ciclo Rankine
• [21.] Mezzi per aumentare il rendimento del ciclo Rankine. Impianti di potenza avanzati con turbina a vapore
• [22.] Recupero energetico negli impianti motori termici. Impianti a cogenerazione
• [23.] Diagramma caratteristico di una turbomacchina. Relazione fra portata e pressioni in una turbina
• [24.] Copertura dei fabbisogni di una rete elettrica. Regolazione degli impianti di turbine a vapore
• [25.] Repowering di impianti motori termici. Caratteristiche di funzionamento di un turbocompressore di gas
• [26.] Scelta di un compressore di gas. Impianti idroelettrici: caduta utile; caratteristiche di funzionamento delle turbine idrauliche
• [27.] Scelta di una turbina idraulica. Prevalenza, caratteristiche di funzionamento e scelta di una turbopompa. Cavitazione.
• [28.] Esperienza di laboratorio: rilievo della caratteristica manometrica di una turbopompa assiale
• [29.] Impianti di turbine a gas: generalità, cicli ideali e reali, rendimento del ciclo ideale
• [30.] Impianti di turbine a gas: rendimenti e lavori dei cicli ideali e reali
• [31.] Impianti di turbine a gas: rendimenti e lavori dei cicli reali, compressione interrefrigerata
• [32.] Impianti di turbine a gas: ricombustione e rigenerazione
• [33.] Impianti di turbine a gas: rigenerazione, differenze fra cicli chiusi ed aperti, esempio numerico applicativo
• [34.] Impianti di turbine a gas: esempi numerici applicativi, cenni sui cicli combinati gas-vapore, regolazione degli impianti
• [35.] Motori alternativi a combustione interna: generalità, classificazioni, cicli limite Otto, Diesel e Sabathè
• [36.] Motori alternativi a combustione interna: cicli reali, diagrammi delle distribuzioni e differenze rispetto ai cicli limite, costituzione dei motori
• [37.] Motori alternativi a combustione interna: costituzione dei motori, analisi delle prestazioni e del rendimento limite
• [38.] Motori alternativi a combustione interna: rendimento limite, confronto fra i cicli Otto-Diesel-Sabathè, rendimento termofluidodinamico interno
• [39.] Motori alternativi a combustione interna: rendimento termofluidodinamico interno, cenni sulla combustione, rendimento organico, rendimento utile
• [40.] Motori alternativi a combustione interna: rendimento utile, caratteristica diregolazione, coefficiente di riempimento, caratteristica meccanica, rilievi sperimentali sui motori

L'esame si compone di una prova scritta sugli argomento trattati nelle esercitazioni (lo studente ha la possibilità di consultare appunti e formulari), ed una prova orale sugli argomenti del programma.