Vengono trattati gli aspetti di carattere termodinamico, fluidodinamico e costruttivo, necessari per una corretta comprensione e valutazione quantitativa del funzionamento delle macchine termiche ed idrauliche, con particolare riferimento alle turbomacchine e agli impianti nei quali esse sono inserite, nonche dei sistemi oleodinamici.

Le competenze acquisite consentiranno al futuro ingegnere di sviluppare le valutazioni quantitative e i calcoli necessari ad assumere le decisioni scientificamente, tecnicamente ed economicamente piu corrette per le macchine e per gli impianti in cui queste sono inserite. Lo studente conoscera i principi fisici di base ed i fenomeni fluidodinamici e termodinamici di maggior interesse per le macchine a fluido termiche ed idrauliche e sara in grado di identificare i principali componenti oleodinamici, interpretando correttamente e criticamente il loro ruolo e funzionamento in un sistema motore od operatore, in relazione al suo uso finale. Ne derivera un esperto in grado di operare le scelte piu opportune sia per gli impianti sia per le macchine che li compongono sotto diversi aspetti: funzionale, energetico, economico ed ambientale.

Sono propedeutiche conoscenze di base di analisi matematica, geometrica differenziale, meccanica newtoniana, termodinamica classica e fluidodinamica. Esse vengono tradizionalmente impartite nei precedenti insegnamenti del corso di laurea.

- Generalita e classificazione delle macchine: macchine idrauliche e termiche; macchine motrici ed operatrici; macchine volumetriche e turbomacchine. - Fondamenti di termodinamica applicata alle macchine: leggi di conservazione della massa e dell'energia in forma lagrangiana ed euleriana; entropia e leggi di evoluzione dell'energia; legge di conservazione della quantita di moto e del momento della quantita di moto per la valutazione del lavoro tecnico di una turbomacchina. Formulazione integrale, unidimensionale e locale delle leggi di conservazione. - Triangoli delle velocita per lo studio unidimensionale di una turbomacchina. Flussi bidimensionali in profili in schiera e meccanismo di generazione della coppia nelle palettature. - Flussi compressibili unidimensionali. Calcolo di ugelli e diffusori in condizioni nominali di funzionamento, analisi del loro comportamento in condizioni diverse da quelle di progetto. Flussi compressibili con attrito (flussi di Fanno) e flussi compressibili con scambio termico (flussi di Rayleigh) in condotti a sezione costante. Caratterizzazione del choking. - Impianti di turbina a vapore. Ciclo Rankine-Hirn. Mezzi per aumentare il rendimento del ciclo a vapore. Valutazione delle prestazioni degli impianti a ciclo semplice, rigenerativi e cogenerativi. - Impianti di turbina a gas. Ciclo Joule-Brayton. Valutazione delle prestazioni degli impianti a ciclo semplice reale. Cenni alle metodologie utilizzate per aumentare il rendimento ed il lavoro utile. Impianti di turbina a gas cogenerativi e impianti a ciclo combinato gas-vapore. - Teoria della similitudine fluidodinamica e sua applicazione alle turbomacchine. - Turbomacchine. Classificazione e principi generali di funzionamento. − Turbine. Perdite fluidodinamiche in uno stadio di turbina. Rendimento total-to-total e total-to-static di uno stadio di turbina. Rendimento di una turbina multistadio e fattore di recupero. Studio unidimensionale di uno stadio di turbina. Grado di reazione. − Turbocompressori. Classificazione e principi di funzionamento. Lavoro di compressione; rendimento isentropico ed idraulico. Compressore centrifugo e compressore assiale, triangoli delle velocita e determinazione della caratteristica manometrica. Cenni alle instabilita di funzionamento dei turbocompressori. − Turbopompe. Definizione delle grandezze caratteristiche di funzionamento e dei rendimenti delle macchine idrauliche. Curve caratteristiche delle turbopompe, caratterizzazione del funzionamento in condizioni di similitudine fluidodinamica. - Oleodinamica. Modello del flusso incompressibile, equazioni di base per i flussi laminari e per la lubrificazione (teoria di Reynolds), coefficiente di efflusso. Gruppi di alimentazione. Principi di funzionamento delle valvole per il controllo della direzione, per il controllo della pressione e per il controllo della portata. Cenni a pompe e ad attuatori.

Oltre alle lezioni, l'insegnamento prevede esercitazioni svolte in aula ed in laboratorio, atte ad approfondire tramite esercizi ed esperienze i concetti illustrati durante le lezioni.

Materiale di studio (bibliografia generale per i tre corsi) : - A. Ferrari, ?Fondamenti di termofluidodinamica per le macchine?, Citta Studi, De Agostini, 2021. - A. E. Catania, "Complementi di Macchine", Levrotto & Bella, 1979. - Fotocopie fornite dai docenti (materiale non disponibile in commercio) tratte da: - A. E. Catania, "Turbocompressori", Appunti dai corsi seminariali di Vercelli, 1990. - A Mittica, "Turbomacchine idrauliche operatrici", Appunti dai corsi seminariali di Vercelli, 1991. - A. Capetti, "Motori termici", UTET, 1967. Per ulteriori approfondimenti di alcuni argomenti si puo fare riferimento a: - G. Lozza, ?Turbine a gas e cicli combinati?, Terza Edizione, Societa Editrice Esculapio, 2016. - V. Dossena, G. Ferrari, P. Gaetani, G. Montenegro, A. Onorati, G. Persico, ?Macchine a fluido?, Citta Studi Edizioni, 2015. - N. Nervegna, ?Oleodinamica e Pneumatica?, Politeko, ed. 2003. - Fotocopie fornite dai docenti (materiale non disponibile in commercio).

Video lezioni tratte da anni precedenti;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;

Exam: Written test; Optional oral exam;

... L'esame si prefigge di accertare la capacita di analizzare quantitativamente le prestazioni delle macchine a fluido termiche e idrauliche (includendo i componenti oleodinamici) e la conoscenza dei relativi fenomeni fluidodinamici e termodinamici di maggior interesse. Verranno inoltre valutate le capacita di effettuare le scelte più opportune, sia per gli impianti sia per le macchine che li compongono, sotto i diversi aspetti (tecnici ed economici). La prenotazione all'esame tramite il portale della didattica e obbligatoria. L'esame consta di una parte scritta e di una parte orale. Quest'ultima parte può essere obbligatoria o facoltativa, in base al punteggio della parte scritta. I° e II° corso. Esame scritto (durata massima: 2.5 ore) L'esame scritto e suddiviso in due parti: - la prima parte (con durata di circa 30-45 minuti) consta di 9/10 domande a scelta multipla. Questa parte sarà relativa principalmente agli argomenti di teoria del corso, tuttavia potrebbero essere presenti alcune domande che richiedono veloci calcoli. Per ogni risposta corretta e assegnato 1 punto, per ogni risposta non data sono assegnati 0 punti, per ogni risposta errata sono assegnati da -0.25 a -0.5 punti; - la seconda parte (con durata di 105-120 minuti), consta di due esercizi che presentano difficolta analoghe a quelle degli esercizi proposti durante le esercitazioni svolte in aula. Il voto finale dell'esame scritto risulta determinato da una media delle valutazioni delle due parti. L'esame risulta non superato se il voto finale dell'esame scritto e inferiore a 18/30. Durante l'esame scritto gli studenti possono utilizzare esclusivamente una calcolatrice scientifica, il diagramma entalpico di Mollier e le tabelle delle curve limiti. Un formulario verrà fornito dai docenti per la seconda parte dell'esame scritto. L'uso di appunti, libri, telefoni cellulari o altri strumenti elettronici di qualsiasi tipo e assolutamente proibito. Allo studente trovato in possesso di materiale non autorizzato o strumenti elettronici (siano essi accesi, spenti o in modalità offline) verrà immediatamente annullato il compito e sarà deferito alla commissione disciplinare del Politecnico. Il candidato può ritirarsi dall'esame scritto in qualsiasi momento. In tal caso l'esame non verrà corretto e la bocciatura non verrà registrata. Una volta che l'esame scritto viene corretto, e ancora possibile ritirarsi, ma sarà registrata la bocciatura. Esame orale L'esame orale e facoltativo ; l'eventuale colloquio verte sul programma del corso, esercitazioni comprese, consta solitamente di 2-3 domande e ha una durata di 30-45 minuti. Nel caso in cui il voto dell'esame scritto sia compreso tra 18 e 26, lo studente può decidere di confermare come voto finale il voto dello scritto senza sostenere l'orale. Nel caso in cui il voto dell'esame scritto sia compreso tra 27 e 30, lo studente può decidere di accettare il voto finale di 26/30 senza sostenere l'orale. In caso di esame orale, il voto finale sarà una media pesata tra l'esame scritto e l'esame orale. III° corso Esame scritto (durata massima: 2.5 ore) L'esame scritto e diviso in due parti: - la prima parte consta di 12 domande a scelta multipla. Questa prima parte e relativa agli argomenti di teoria del corso ma potrebbero essere anche presenti alcune domande che richiedono la soluzione di brevi esercizi numerici. Per ogni risposta corretta viene assegnato 1 punto, per ogni risposta non data sono assegnati 0 punti, per ogni risposta errata sono assegnati -0.25 punti. Il punteggio massimo della prima parte e 12/10; - la seconda parte consta di 2 esercizi relativi all'intero programma del corso (voto massimo 20/20). La difficolta degli esercizi di esame e analoga a quelli proposti durante le esercitazioni svolte in aula. L'esame risulta NON superato se il punteggio della prima parte scritta (risposte multiple) e strettamente inferiore a 6/10 o il punteggio della seconda parte scritta (esercizi) e strettamente inferiore a 10/20. Le due parti concorrono per il relativo peso al voto d'esame. Durante l'esame scritto gli studenti possono utilizzare esclusivamente una calcolatrice scientifica, il diagramma entalpico di Mollier e le tabelle delle curve limite. Un formulario verrà fornito dai docenti per la seconda parte dell'esame scritto. L'uso di appunti, libri, telefoni cellulari o altri strumenti elettronici di qualsiasi tipo e assolutamente proibito. Allo studente trovato in possesso di materiale non autorizzato o strumenti elettronici (siano essi accesi, spenti o in modalità offline) verrà immediatamente annullato il compito e sarà deferito alla commissione disciplinare del Politecnico. Il candidato può ritirarsi dall'esame scritto in qualsiasi momento. In questo caso l'esame non verrà corretto e l'eventuale bocciatura non verrà registrata. Una volta che l'esame scritto venga corretto, l'esito dell'esame verrà registrato. Lo studente che non si ritiene soddisfatto della votazione della parte scritta può decidere di ritirarsi dall'esame. Esame orale La parte orale può essere obbligatoria o facoltativa, in base al punteggio della parte scritta: e obbligatoria se quest'ultima ha dato esito compreso tra 15/30 e 17/30, e facoltativa nel caso in cui l'esito della parte scritta sia pari o superiore a 18/30, fermo restando che senza il colloquio orale non sarà possibile conseguire un voto finale superiore a 26/30. Lo studente può decidere di ritirarsi dall'esame ad ogni passaggio ma il voto non può essere rifiutato una volta che l'esame si è concluso: l'esito verrà comunque registrato.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.