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Anno Accademico 2009/10
01CINDR
Sistemi energetici
Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica - Vercelli
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Nuccio Patrizio ORARIO RICEVIMENTO     32 24 0 0 11
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/09 5 B - Caratterizzanti Ingegneria energetica
Obiettivi dell'insegnamento
Scopo del corso è fornire gli elementi necessari per l'analisi degli impianti utilizzati per la produzione di energia elettrica per quanto riguarda la loro valutazione in termini di potenza fornita e di rendimento. Particolare attenzione è dedicata alla determinazione delle prestazioni dei sistemi energetici analizzati in condizioni fuori-progetto. È esaminata inoltre l'influenza del singolo componente sulle prestazioni dell'intero sistema energetico.
Competenze attese
Lo studente acquisirà le necessarie conoscenze che gli permetteranno di effettuare un progetto di massima di un impianto a vapore d'acqua e di turbina a gas e di determinarne le prestazioni sia in condizioni di progetto, sia in regolazione.
Prerequisiti
Sono propedeutiche le seguenti materie: Fondamenti e applicazioni di termodinamica; Trasmissione del calore, acustica e illuminotecnica; Macchine.
Programma
Impianti motore a vapore: simbologia. Ciclo Rankine e Rankine'Hirn: rappresentazione dei cicli sui diagrammi T,s e h,s (Mollier). Ciclo Rankine limite: rendimento del ciclo. Ciclo Rankine reale: rendimento del ciclo, rendimento utile e globale. Lavoro delle pompe e rendimento organico. Consumi specifici di combustibile, di calore e di vapore. Metodi per aumentare il rendimento del ciclo. Rankine: diminuzione della pressione di condensazione; aumento della pressione di evaporazione; cicli rigenerativi: calcolo degli spillamenti. Metodi per migliorare il rendimento del ciclo Rankine: impianti a recupero totale e parziale; cicli binari. Regolazione degli impianti a vapore: laminazione all'ammissione e parzializzazione. Cono dei consumi. Particolarità costruttive di turbine assiali a salti di velocità. Determinazione dei risparmi energetici ed economici mediante cogenerazione rispetto alla produzione separata. Regolazione degli impianti a recupero parziale: campo di regolazione potenza utile-portata estratta. Condensatore a superficie: particolari costruttivi di un condensatore. Relazione tra le temperature dei fluidi e le caratteristiche del condensatore; calcolo del rapporto Superficie/Potenza interna. Torri di evaporazione. Condensatori a miscela (barometrici). Estrazione dell'aria: degasatori ed eiettori. Tenute a liquido, in grafite e tenute a labirinto: calcolo del numero di labirinti per ridurre le fughe di vapore al valore minimo desiderato. Cenni sui particolari costruttivi dei generatori di vapore: generatori a tubi di fumo e generatori a tubi d'acqua. Organizzazione complessiva delle turbine multiple a vapore.
Impianti motore con turbina a gas: ciclo Joule. Rendimento e lavoro ideale del ciclo Joule al variare del rapporto di compressione e della temperatura di ingresso in turbina. Ciclo reale: lavoro utile e rendimento globale al variare del rapporto di compressione e della temperatura di ingresso in turbina. Descrizione di un combustore per turbina a gas. Ciclo di turbina a gas con interrefrigerazione e ricombustione: confronto dei rendimenti del ciclo addizionale e del ciclo base. Cicli di turbina a gas rigenerativi ideali con efficacia della rigenerazione unitaria e non: andamento del rendimento in funzione del rapporto di compressione nel caso ideale e reale. Regolazione degli impianti di turbina a gas monoalbero a ciclo aperto: variazione della temperatura di ingresso in turbina e con laminazione all'aspirazione del compressore. Regolazione di un impianto di turbina a gas bialbero.


Laboratori e/o esercitazioni
Le esercitazioni in aula consistono nello svolgimento di esercizi ed applicazione dei concetti sviluppati a lezione ed hanno lo scopo sia di fornire gli ordini di grandezza dei vari parametri, sia di migliorare il grado di approfondimento.
Argomenti delle esercitazioni:
Determinazione delle prestazioni degli impianti di turbina a vapore in condizioni di progetto e fuori progetto (regolazione). Condensatori e generatori di vapore. Determinazione delle prestazioni degli impianti di turbina a gas in condizioni di progetto e fuori progetto (regolazione). Impianti a ciclo combinato gas-vapore.
E' prevista una visita guidata ad un impianto per la produzione di energia elettrica.





Bibliografia
A. Capetti: Motori Termici. Ed. UTET, 1967. A.E. Catania: Complementi di macchine. Ed. Levrotto & Bella, 1979. G. Lozza: Turbine a gas e cicli combinati. Ed Esculapio, 1997. G Cornetti: Macchine termiche. Ed. Il Capitello,1991. I testi saranno inoltre integrati con materiale didattico fornito dal docente.
Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
L'esame si svolge in forma scritta sia per la prima parte riguardante gli esercizi, sia per la seconda parte inerente alla teoria, per la quale le domande sono poste in forma aperta. Il tempo complessivo dell'esame è di quattro ore.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2009/10
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