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Sistemi energetici industriali

01MOQPI

A.A. 2018/19

2018/19

Sistemi energetici industriali

Questo corso si occupa dei fondamenti di termodinamica e della loro applicazione a differenti sistemi energetici. Lo scopo principale del modulo è di migliorare le abilità dello studente nella soluzione di problemi per l’analisi ingegneristica di sistemi energetici.

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This course focuses on the fundamentals of thermodynamics and their application to a number of different energy systems. The main purpose of the module is to improve student’s problem solving skills for the engineering analysis of energy systems.

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Sviluppare la comprensione dei concetti energia, potenza e lavoro. Abilità a comprendere i concetti base della termodinamica come temperatura, pressione, sistema, proprietà, processo, stato, ciclo e equilibrio. Abilità a identificare le proprietà delle sostanze su diagrammi di stato e tabelle. Abilità a definire lo scambio energetico attraverso la massa, il calore e il lavoro sia per i sistemi chiusi che aperti. Abilità ad applicare il primo principio della termodinamica a sistemi chiusi e aperti. Abilità ad applicare il secondo principio della termodinamica nell’analisi del rendimento termodinamico di macchine termiche e frigorifere. Abilità a formulare, modellare e risolvere problemi relativi a sistemi energetici, per esempio, caldaie, pompe, compressori, frigoriferi e impianti di potenza Abilità a valutare le prestazioni e la convenienza economica dei sistemi energetici.

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Develop an understanding of the concepts of energy, power and work Ability to understand the basic concepts of thermodynamic such as temperature, pressure, system, properties, process, state, cycles and equilibrium. Ability to identify the properties of substances on property diagrams and obtain the data from property tables Ability to define energy transfer through mass, heat and work for closed and control volume systems. Ability to apply the first Law of Thermodynamics on closed and control volume systems. Ability to apply Second Law of Thermodynamics and entropy concepts in analyzing the thermal efficiencies of heat engines such as Carnot and Rankine cycles and the coefficients of performance for refrigerators. Formulate, model and solve problems involving a range of energy systems, such as boilers, pumps, compressors, refrigerators, power plants. Ability to assess performance and cost-effectiveness of energy systems.

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Nessuno.

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None.

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Le lezioni includono: Forme di energia, concetti fondamentali e teoremi della termodinamica. Proprietà termodinamiche e concetto di lavoro, calore e energia. Le proprietà dei gas. Applicazione del primo principio ai sistemi chiusi e aperti. La seconda legge della termodinamica con applicazioni a cicli reversibili per la conversione dell’energia. Diagrammi di stato di fluidi di lavoro reali. [27 hours] Introduzione alla combustione e alla stechiometria. Primo principio per i sistemi reagenti. [6.0] Rendimenti nei compressori, turbine e pompe.[4.5] Concetti di base e leggi per la trasmissione del calore e per gli scambiatori di calore. [4.5] Generatori di vapore. [4.5] Flusso viscoso in un condotto. L’equazione di Darcy e il diagramma di Moody. [4.5] L’equazione fondamentale delle turbomacchine. L’equazione di Eulero applicata alla turbina de Laval. [3.0] Pompe e sistemi di pompaggio [7.5] Impianti motori a gas, a vapore e a ciclo combinato [10.5] Impianti cogenerativi [4.5 hours] Motori a combustione interna [3 hours]

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The lecture series includes: Different forms of energy, fundamental concepts and theorems of thermodynamics. Thermodynamic properties, together with concepts of work, heat and energy. The properties of gases. Applications of the first law of thermodynamics about closed and open systems and the energy equation. The second law of thermodynamics, with applications in various reversible cycles for energy conversion. State diagrams for real media. [27 hours] Introduction to combustion and stoichiometry. First principle of reacting systems. [6.0] Efficiency in compressors and turbines and pumps. [4.5] Basic concepts and general laws for heat transfer and for heat exchangers. [4.5] Steam generators. [4.5] Viscous flow in ducts. The Darcy equation and the Moody diagram. [4.5] Basic’ laws of turbomachinery. Euler’s equation applied to the de Laval turbine. [3.0] Pumps and piping systems. [7.5] Gas, steam and combined power plant. [10.5] Cogeneration power plant. [4.5 hours] Internal combustion engines. [3 hours]

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Lezioni e esercizi svolti in classe.

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Lessons and worked examples in classroom.

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Mancò S., Dispense del corso di Sistemi Energetici. Epics, 2017 Cengel Y.A., Boles M. Termodynamics: An Engineering Approach. McGraw-Hill, 2019

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Mancò S., Dispense del corso di Sistemi Energetici. Epics, 2017 Cengel Y.A., Boles M. Termodynamics: An Engineering Approach. McGraw-Hill, 2019

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Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

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Esame scritto della durata di 2 ore volto a valutare separatamente le abilità dello studente nel risolvere problemi (prima parte) e nelle conoscenze teoriche (seconda parte), rispettivamente, sugli argomenti del corso. E’ consentito l’uso del testo Dispense del corso di Sistemi Energetici durante la prima parte dell’esame. Né libri o appunti dell'allievo sono consentiti durante la seconda parte. Un voto minimo è richiesto sulla prima e seconda parte per superare l’esame: 10 su 20/30 per la prima e 8 su 15/30 per la seconda. Il voto massimo è 30 e lode.

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Exam: Written test;

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Two hours written examination to assesses separately student’s problem solving (first part) and theoretical knowledge (second part) skills, respectively, on the content of the course. Only the textbook Dispense del corso di Sistemi Energetici is allowed during the first part of the exam. No textbooks or student notes are allowed during the second part. A minimum mark of 10 out of 20/30 is required on the first part and a minimum mark of 8 out of 15/30 is required on the second part to pass the exam. The highest mark is 30 cum laude.

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