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Anno Accademico 2007/08
01IHDGC
Controllo delle emissioni di inquinanti
Corso di L. Specialistica in Ingegneria Meccanica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Spessa Ezio ORARIO RICEVIMENTO O2 ING-IND/08 38 9 9 0 16
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/08 5 B - Caratterizzanti Ingegneria meccanica
Obiettivi dell'insegnamento
Il corso si propone di analizzare i processi termofluidodinamici che avvengono nei sistemi energetici a combustione, con particolare riferimento alla formazione delle emissioni inquinanti. Verranno analizzate le emissioni prodotte dai motori alternativi per la trazione, con particolare riferimento alle problematiche relative alle emissioni ed al contenimento degli inquinanti durante le fasi di avviamento e di funzionamento a freddo del motore. Verranno introdotte le nuove tecnologie per lo sviluppo e l'ottimizzazione di motori a basso impatto ambientale.
Competenze attese
Capacità di eseguire una valutazione preliminare delle emissioni allo scarico per le principali tipologie di motori per la trazione e del loro impatto sull'ambiente. Capacità di proporre degli interventi mirati al contenimento di tali emissioni.
Prerequisiti
Macchine, Propulsori termici.
Programma
Principali tipologie di emissioni, loro sorgenti e processi evolutivi. Produzione di emissioni inquinanti nei motori a CI. Stato dell'arte sul controllo delle emissioni inquinanti e di CO2 da motori a CI. Integrazione di tecnologie di controllo emergenti e prospettive future. Riserve, produzione e distribuzione di combustibili per il trasporto; analisi 'well-to-wheel'; controllo delle emissioni inquinanti e di gas ad effetto serra.
Impatto ambientale delle emissioni allo scarico dei motori a CI: effetto serra; smog fotochimico; piogge acide; effetti dell'ozono e del particolato.Effetti sulla salute delle emissioni. Cenni di anatomia del sistema respiratorio e principali danni ad esso causati dall'inalazione di inquinanti e di CO2.
Processi di formazione delle principali sostanze inquinanti e e loro dipendenza dalle variabili di funzionamento: Ossidi di azoto (NOx); Monossido di carbonio (CO); Idrocarburi incombusti (HC); Particolato (PM); Ossidi di zolfo (SOx).
Analisi dei transitori di funzionamento e dinamica delle emissioni nei motori ad accensione comandata; controllo delle emissioni inquinanti durante i transitori veloci e lenti.
Trattamento delle emissioni allo scarico in motori ad accensione comandata. Reattori termici, convertitori catalitici e loro evoluzione tecnologica, tecnologie emergenti. Sistemi di post-trattamento delle emissioni allo scarico in motori ad accensione per compressione. Catalizzatori di ossidazione. Trappole di particolato e loro rigenerazione. Catalizzatori e trappole di ossidi di azoto. Catalizzatori DENOx.
Controllo delle emissioni a bordo del veicolo durante la sua vita utile: On-Board Diagnostics e On-Board Monitoring.
Evoluzione tecnologica dei motori ad accensione comandata: iniezione diretta; tecnologie per la riduzione delle emissioni inquinanti e dei consumi nei motori a benzina; motori a gas naturale ed a combustibili alternativi. Evoluzione tecnologica dei motori ad accensione per compressione: controllo della combustione e della formazione di emissioni inquinanti, nonchè dei consumi mediante sistemi 'Common Rail multijet' e tecnologie emergenti.
Laboratori e/o esercitazioni
Esercitazioni.
Sistemi e tecniche per la misura delle emissioni inquinanti: analizzatori a raggi infrarossi (NDIR); analizzatori a chemiluminescenza (CLD); analizzatori a ionizzazione di fiamma (FID); misura del particolato.
Livelli di emissioni allo scarico e contesto normativo europeo ed internazionale.
Metodologie per il calcolo della dosatura in base ai costituenti dei gas di scarico. Strumentazioni per la misura della portata di combustibile e della dosatura: misuratore 'Coriolis' e sensore UEGO.
Calcolo delle emissioni specifiche. Calcolo del 'Carbon Dioxyde Equivalent'.
Modelli per il calcolo del livello delle principali emissioni inquinanti allo scarico di motori alternativi.

Laboratori.
Misura delle emissioni inquinanti in motori alternativi ad accensione comandata: analisi degli effetti della dosatura e dell'anticipo di accensione sulle emissioni inquinanti.

Gli studenti dovranno realizzare delle brevi relazioni su alcuni argomenti affrontati ad esercitazione e durante i laboratori; tali realazioni costituiranno elemento di valutazione per l'esame finale.
Bibliografia
Il materiale didattico verrà fornito dal docente a lezione e sarà disponibile in formato pdf sul portale della didattica. Oltre a tale materiale si consigliano i seguenti testi di riferimento:

Heywood, J.B. 'Internal Combustion Engine Fundamentals', McGraw Hill, 1989.
Patterson, D.J., Heneim, N.A. 'Emissions from Combustion Engines and Their Control",'Ann Arbor Science Publisher Inc., 1972.
Heck, R.M., Farrauto, R.J., 'Catalytic Air Pollution Control - Commercial Technology', John Wiley & Sons, Inc., 1995
Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
L'esame è orale. Il candidato dovrà rispondere a due o tre domande, sviluppandone i temi attraverso la discussione o lo svolgimento di brevi calcoli, e discutere le relazioni assegnate durante le esercitazioni. Le prove d'esame durano in media circa trenta minuti l'una.
Note

Programma trasmesso dal Prof. Spessa Ezio(DENER)
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2007/08
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