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Anno Accademico 2007/08
12BNIGC
Macchine
Corso di L. Specialistica in Ingegneria Meccanica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Catania Andrea ORARIO RICEVIMENTO     42 14 3 0 7
Ferraro Carlo Vincenzo ORARIO RICEVIMENTO     42 14 0 0 11
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/08
ING-IND/08
5
5
B - Caratterizzanti
B - Caratterizzanti
Ingegneria meccanica
Ingegneria meccanica
Obiettivi dell'insegnamento
Il corso, a carattere essenzialmente formativo, tratta le problematiche delle macchine a fluido, idrauliche e termiche, nonchŔ dei sistemi di conversione dell'energia e di trasmissione di potenza in cui esse sono inserite, con particolare riferimento agli impianti motori a gas, a vapore e a ciclo combinato gas-vapore, ai compressori di gas, ai sistemi idraulici per la produzione e trasmissione di energia, ai motori alternativi a combustione interna. Esso parte sia dai principi di termodinamica-energetica applicata, esaminata dal punto di vista che pi¨ interessa nello studio dei sistemi e delle macchine a fluido funzionanti in condizioni di progetto e 'fuori progetto', sia dai concetti fondamentali della fluidodinamica e dei suoi aspetti applicativi. Oltre all'approfondimento delle conoscenze necessarie per le opportune scelte e calcolazioni richieste ad un utilizzatore, il corso intende fornire le basi per la progettazione termofluidodinamica delle macchine e per l'approfondimento di settori pi¨ specialistici, quali, ad esempio, combustione, modelli dinamici, regolazione, impatto ambientale.
Competenze attese
Applicando sistematicamente i principi della termofluidodinamica-energetica a sistemi di conversione dell'energia e a loro componenti, il corso presenta quegli aspetti formativi necessari non solo per consentire la scelta di una turbomacchina e di una soluzione impiantistica, in relazione alla rispettiva utilizzazione, ma anche per affrontare e risolvere problematiche specifiche di progetto.
Prerequisiti
Sono propedeutiche le nozioni acquisite nei corsi: Termodinamica applicata e trasmissione del calore, Meccanica Applicata alle Macchine, Meccanica dei Fluidi, Fondamenti di Macchine.
Programma
- 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.
- Trasformazioni nei condotti delle turbomacchine; ugelli e diffusori.
- Bilancio exergetico e suoi aspetti applicativi.
- Combustione a volume costante e a pressione costante. Combustione in flusso stazionario.
- Organizzazione delle turbine a vapore multistadio. Condensatori di vapore; torri evaporative.
- 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.
- Turbomacchine: palettature e perdite fluidodinamiche; analisi del flusso in uno stadio di turbina. Similitudine fluidodinamica, parametri adimensionati caratteristici di funzionamento; mappe delle prestazioni; punto di funzionamento; anomalie di funzionamento. Criteri di scelta. Mezzi di tenuta.
- Analisi delle prestazioni 'fuori progetto' di una palettatura. Calcolo e rilievo del campo di funzionamento di turbomacchine. InstabilitÓ di funzionamento e regolazione dei turbocompressori.
- Campo delle prestazioni di una turbina e formule semplificate per il suo calcolo; cono dei consumi.
- Metodi di regolazione delle turbine a vapore. Campo di regolazione di turbine a contropressione e ad estrazione. Regolazione delle turbine a gas e degli impianti a ciclo combinato gas-vapore.
- Turbine idrauliche; turbopompe radiali ed assiali; turbomacchine reversibili, pompe-turbine.
- Pompe e motori volumetrici idraulici; trasmissioni idrostatiche di coppia; giunti idraulici e convertitori idrodinamici di coppia.
- Compressori alternativi, rotativi a palette e Roots.
- Motori alternativi a combustione interna: architettura dei principali motori, diagramma della distribuzione, analisi dei rendimenti 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. Combustibili e loro caratteristiche.
- Analisi di rilascio termico e diagnostica della combustione in motori alternativi.
- Emissioni inquinanti da motori a combustione interna: formazione e tecniche per la loro riduzione ed abbattimento.
Laboratori e/o esercitazioni
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 delle sale prova motori e relative attrezzature di rilievi dinamometrici e di emissioni inquinanti; banco prova iniettori presso il laboratorio di Macchine del Dipartimento di Energetica. Rilievo caratteristica di una pompa-turbina Kaplan e visualizzazione della cavitazione. Rilievo della caratteristica meccanica di un motore alternativo a combustione interna.
Bibliografia
a) testi di riferimento:
- A.E. Catania, Complementi di Macchine, Ed. Levrotto & Bella, Torino, 1979.
- G. Ferrari, Motori a combustione interna, Il Capitello, 1995.
b) appunti disponibili presso il Centro Stampa del Politecnico:
- 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.
Controlli dell'apprendimento / ModalitÓ d'esame
L'esame consiste in una prova scritta ed una orale.
Prova scritta: si svolge in due ore e mezza. Consiste nello svolgimento di due esercizi numerici sugli argomenti trattati nel corso.
Prova orale: Consiste in una possibile discussione della prova scritta e nel rispondere a domande su generalmente due argomenti trattati nel corso.
Il voto di esame Ŕ determinato in base al risultato delle prove sostenute.
Sono previsti inoltre due accertamenti scritti durante il corso (il primo al termine del primo semestre, il secondo al termine del corso) che permettono l'esonero dalla prova scritta.
Note

Programma trasmesso dal Prof. Mittica Antonio (DENER)
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

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