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Macchine

12BNINE

A.A. 2020/21

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 73
Esercitazioni in aula 24
Esercitazioni in laboratorio 3
Tutoraggio 15
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Dongiovanni Claudio - Corso 1 Professore Associato IIND-06/A 73 0 0 0 19
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/08 10 B - Caratterizzanti Ingegneria meccanica
2020/21
L’insegnamento si propone di analizzare gli aspetti costruttivi, i principi di funzionamento e le prestazioni delle macchine a fluido, turbomacchine e macchine volumetriche, in condizioni di funzionamento nominale e ‘fuori progetto’, dei relativi impianti e la loro regolazione. In particolare, saranno trattati gli impianti di turbine a vapore, a gas, a ciclo combinato gas-vapore, ed i relativi componenti statici e dinamici, le macchine idrauliche con relativi impianti, le trasmissioni idrostatiche ed idrodinamiche, i motori alternativi a combustione interna.
The subject aims at analysing the constructive aspects, the operation principles and the performance of fluid-flow machines, turbomachinery and volumetric machinery, with the evaluation of performance and off-design operations of both the single fluid-flow machine and the energy system in which it is inserted. In particular, the subject will cover steam and gas power plants, combined-cycle power plants, hydraulic machinery, hydraulic power transmissions and internal combustion engines.
L’insegnamento parte da complementi di termodinamica e meccanica dei fluidi, esaminati e sottolineati dal punto di vista che più interessa nello studio delle macchine e dei sistemi energetici a fluido. Applicando con sistematicità i principi della termofluidodinamica-energetica ai sistemi di conversione dell’energia ed ai loro componenti, l’insegnamento presenta gli aspetti formativi necessari per consentire allo studente il progetto di massima e/o la scelta di una turbomacchina, di un motore a combustione interna e, più in generale, di un impianto motore oppure operatore, in relazione alla rispettiva utilizzazione. L’insegnamento fornisce non solo le nozioni per affrontare e risolvere autonomamente problematiche specifiche di progetto, di regolazione e controllo delle macchine e dei sistemi energetici, ma anche le conoscenze di base per studiare ed approfondire problematiche di macchine a fluido per impieghi più specialistici.
Sono necessarie le conoscenze di base delle Macchine a Fluido, nonché quelle derivanti dai Corsi che trattano la Termodinamica, la Termocinetica, la Meccanica Applicata alle Macchine e la Meccanica dei Fluidi.
- Leggi di conservazione per processi reali in sistemi a fluido e applicazioni ai motori termici e alle turbomacchine. Interazione entropica e legge di evoluzione dell’energia per sistemi chiusi e aperti. - Combustione a volume costante e a pressione costante. Combustione in flusso stazionario. - Instabilità di funzionamento e regolazione dei turbocompressori di gas. - Compressori alternativi, rotativi a palette e Roots e loro regolazione. - Turbine idrauliche; turbopompe radiali ed assiali; turbomacchine reversibili. - Pompe e motori volumetrici idraulici; trasmissioni idrostatiche di coppia; giunti idraulici e convertitori idrodinamici di coppia. - Organizzazione delle turbine a vapore multistadio. - Analisi delle prestazioni ‘fuori progetto’ di una palettatura. Calcolo e rappresentazione del campo di funzionamento di una turbomacchina. Formule semplificate per calcolo delle prestazioni di una turbomacchina; cono dei consumi. - Metodi di regolazione delle turbine a vapore. Campo di regolazione di turbine a contropressione e ad estrazione. - Prestazioni di impianti di turbine a gas. Impianti avanzati di turbine a gas. Impianti a ciclo combinato gas-vapore; generatori di vapore a ricupero ad una e a due pressioni. - Regolazione delle turbine a gas e degli impianti a ciclo combinato gas-vapore. - Motori alternativi a combustione interna: analisi dei rendimenti ideale, limite, interno e organico. Ciclo di lavoro indicato. Coefficiente di riempimento. Influenza delle condizioni ambiente sulle prestazioni. Caratteristica meccanica e regolazione di motori ad accensione comandata e ad accensione per compressione. Sovralimentazione di motori a combustione interna. - Combustione e gasdinamica in motori ad accensione comandata e in motori Diesel. Sistemi di iniezione per motori Diesel. - Emissioni inquinanti da motori a combustione interna: formazione e tecniche per la loro riduzione.
Esercitazioni: le esercitazioni in aula consistono nello svolgimento di esercizi e problemi pratici in applicazione dei concetti trattati a lezione, con lo scopo sia di fornire gli ordini di grandezza dei parametri, sia di migliorare il grado di apprendimento. Laboratori: Visita ai laboratori di Macchine. Le esercitazioni proposte richiedono l’uso di calcolatrici tascabili, del diagramma di Mollier del vapor d’acqua (in forma grafica, che può essere integrato da software commerciale). I testi degli esercizi numerici saranno forniti preliminarmente agli allievi e resi disponibili sul portale WEB dell’insegnamento. Gli studenti utilizzano i testi di riferimento solo per quegli aspetti coperti dall’insegnamento.
a) Materiale fornito dal docente; b) Testi di riferimento: - A.E. Catania, Complementi di Macchine, Ed. Levrotto & Bella, Torino, 1979. - G. Ferrari, Motori a combustione interna, Il Capitello, 1995. - G. Lozza, Turbine a gas e cicli combinati, Progetto Leonardo, 2007. c) Appunti disponibili presso il Centro Stampa del Politecnico di Torino: - A.E. Catania, Turbocompressori, ACSV (Appunti dai Corsi Seminariali di Vercelli), Ed. CGVCU (Comitato per la Gestione in Vercelli dei Corsi Universitari), 1990. - A.E. Catania, Compressori volumetrici, ACSV, Ed. CGVCU, 1991. - A.E. Catania, Turbine idrauliche, ACSV, Ed. CGVCU, 1992. - A. Mittica, Turbomacchine idrauliche operatrici, ACV, Ed. CGVCU, 1994.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
L'esame ha l'obiettivo di verificare che lo studente abbia acquisito la capacità di selezionare una macchina a fluido o una tipologia di impianto di conversione energetica, valutarne le prestazioni in condizioni di progetto e di fuori progetto L'esame consistete in una prova scritta ed in una eventuale prova orale. Prova scritta (110 minuti): la prova scritta si divide in due parti. Prima Parte (30/30): lo studente deve rispondere a 10 domande a risposta multipla riguardante gli argomenti sviluppati durante le lezioni teoriche. Ad ogni domanda possono essere associate più risposte corrette e possono prevedere anche semplici calcoli. La valutazione di ogni singola domanda è fatta in accordo alle seguenti regole: . +3 punti quando tutte e solo le risposte corrette sono selezionate; . 0 punti quando tutte o nessuna risposta viene selezionata; .-3 punti quando tutte e solo le risposte sbagliate vengono selezionate; . quando si selezionano sia risposte corrette che sbagliate, la valutazione viene effettuata con i pesi definiti affinché si rispettino i punti precedenti. Seconda Parte (30/30): Lo studente deve risolvere 2 esercizi numerici riguardanti gli argomenti discussi durante le esercitazioni in aula. Il punteggio assegnato ad ogni esercizio è pari a 15/30. Il voto finale dell'esame è valutato come media aritmetica tra i voti della Prima e della seconda Parte. L'esame sarà superato quando i seguenti limiti vengono rispettati: - La prima parte è stata superata con un voto pari o superiore a 12/30; - La seconda parte è stata superata con un voto pari o superiore a 12/30; - Il voto finale (media della prima e seconda parte) è pari o superiore a 18/30. Il voto massimo è pari a 30/30. Il superamento con Lode è eventualmente concesso dopo l'esame orale. Durante la prova scritta lo studente può utilizzare unicamente una calcolatrice, il diagramma di Mollier per il vapore d'acqua e le tabelle del vapore d'acqua saturo. Inoltre, può utilizzare un formulario, redatto dallo studente stesso, su un unico fogli A4. Esame Orale: l'esame orale è ad assoluta discrezione della Commissione. La selezione degli studenti che devono essere sottoposti ad esame orale è fatta sulla base degli esiti della prova scritta e in base delle indicazioni del sistema di monitoraggio. Il voto finale, in presenza dell'esame orale, viene definito sulla base di un'opportuna media pesata tra esame scritto ed orale.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;
L'esame ha l'obiettivo di verificare che lo studente abbia acquisito la capacità di selezionare una macchina a fluido o una tipologia di impianto di conversione energetica, valutarne le prestazioni in condizioni di progetto e di fuori progetto L'esame consistete in una prova scritta ed in una prova orale. Prova scritta (130 minuti - 30/30): lo studente deve risolvere 2 esercizi numerici riguardanti gli argomenti discussi durante le esercitazioni in aula. Il punteggio assegnato ad ogni esercizio è pari a 15/30. Durante la prova scritta lo studente può utilizzare unicamente una calcolatrice, il diagramma di Mollier per il vapore d'acqua e le tabelle del vapore d'acqua saturo. Inoltre, può utilizzare un formulario, redatto dallo studente stesso, su un unico fogli A4. Esame Orale (30/30): l'esame orale è obbligatorio e può essere sostenuto solo quando la prova scritta ha avuto un esito pari o superiore a 12/30. Gli argomenti su cui l'esame orale si concentra si riferiscono a tutte le tematiche discusse durante le lezioni teoriche e le esercitazioni. Il voto finale dell'esame è valutato come media aritmetica tra i voti della prova scritta e della prova orale. L'esame è superato quando: - La prova scritta è stata superata con un voto pari o superiore a 12/30; - La prova orale è stata superata con un voto pari o superiore a 12/30; - Il voto finale (media di prova scritta e orale) è pari o superiore a 18/30. Il voto massimo è pari a 30/30. Il superamento con Lode è concesso quando lo studente ha superato entrambe le prove, scritta ed orale, con voto pari a 30/30.
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