Programma di Macchine e Sistemi Energetici - Dimeca - Università ...
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Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Cagliari<br />
Corsi <strong>di</strong> Stu<strong>di</strong>o in Ingegneria Chimica ed Elettrica<br />
Corso <strong>di</strong> <strong>Macchine</strong> e <strong>Sistemi</strong> <strong>Energetici</strong><br />
Docente: Prof. Daniele Cocco --- A.A. 2009-2010<br />
Tel. 070 6755720 E-mail: cocco@<strong>di</strong>meca.unica.it Web: http://<strong>di</strong>meca.unica.it/cocco<br />
Argomenti del corso<br />
Generalità e richiami <strong>di</strong> Termo<strong>di</strong>namica Applicata. Fonti energetiche e produzione <strong>di</strong><br />
energia. Classificazione delle macchine e dei sistemi energetici. Richiami sul principio <strong>di</strong><br />
conservazione dell’energia, sul calcolo delle proprietà termo<strong>di</strong>namiche dei flui<strong>di</strong> e<br />
sull’impiego dei piani termo<strong>di</strong>namici.<br />
Principi <strong>di</strong> funzionamento delle macchine a fluido. Le trasformazioni <strong>di</strong> compressione e<br />
<strong>di</strong> espansione: lavori e ren<strong>di</strong>menti. Principio <strong>di</strong> funzionamento delle macchine a fluido. Lo<br />
sta<strong>di</strong>o <strong>di</strong> una turbomacchina: lo statore ed il rotore. L’equazione <strong>di</strong> Eulero ed i triangoli <strong>di</strong><br />
velocità. Ugelli e <strong>di</strong>ffusori: grandezze <strong>di</strong> ristagno, forma dei condotti e ren<strong>di</strong>menti. Il flusso<br />
nei condotti rotorici: grado <strong>di</strong> reazione, forma delle palettature e ren<strong>di</strong>menti.<br />
<strong>Macchine</strong> motrici. Classificazione e prestazioni. Turbine ad azione e turbine a reazione.<br />
Caratteristiche costruttive delle turbine a vapore e delle turbine a gas. Cenni alle turbine<br />
idrauliche ed alle turbine eoliche.<br />
<strong>Macchine</strong> operatrici. <strong>Macchine</strong> <strong>di</strong>namiche: pompe, compressori e ventilatori. Prestazioni e<br />
principali caratteristiche costruttive. Problemi <strong>di</strong> scelta della macchina operatrice in<br />
relazione al circuito. <strong>Macchine</strong> operatrici in serie e in parallelo. Avviamento e cavitazione<br />
delle pompe. Cenni alle macchine operatrici volumetriche alternative e rotative.<br />
Gli impianti motori termici. Ren<strong>di</strong>mento globale e consumo specifico <strong>di</strong> un impianto<br />
motore termico. Fattore <strong>di</strong> utilizzazione e costo <strong>di</strong> produzione dell’energia elettrica.<br />
Impianti a vapore. Ciclo <strong>di</strong> riferimento, bilancio energetico e ren<strong>di</strong>mento. Influenza dei<br />
parametri operativi sulle prestazioni <strong>di</strong> un ciclo a vapore. Surriscaldamenti ripetuti e<br />
rigenerazione termica. Schemi <strong>di</strong> impianto. I principali componenti <strong>di</strong> impianto: generatore<br />
<strong>di</strong> vapore, condensatore, pompe, degasatore e scambiatori rigenerativi. Cenni alle emissioni<br />
inquinanti.<br />
Turbine a gas. Ciclo <strong>di</strong> riferimento, bilancio energetico e ren<strong>di</strong>mento. Con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong><br />
massimo lavoro utile e <strong>di</strong> massimo ren<strong>di</strong>mento. Turbine a gas rigenerate, con compressione<br />
interrefrigerata e con ricombustione. Tecnologie correnti delle microturbine a gas e delle<br />
turbine a gas per uso industriale. Cenni alle emissioni inquinanti. Gli impianti a ciclo<br />
combinato gas/vapore: schema d’impianto, bilancio energetico e prestazioni.<br />
Impianti combinati. Gli impianti a ciclo combinato gas/vapore: schema d’impianto e<br />
prestazioni. Il bilancio energetico al generatore <strong>di</strong> vapore a recupero.<br />
Impianti <strong>di</strong> cogenerazione. La produzione combinata <strong>di</strong> energia elettrica e termica.<br />
Configurazioni impiantistiche e prestazioni (ren<strong>di</strong>menti e risparmio <strong>di</strong> energia primaria).<br />
Impianti Idroelettrici. Generalità e classificazione degli impianti idroelettrici. Potenza e<br />
ren<strong>di</strong>mento <strong>di</strong> un impianto idroelettrico. Principali caratteristiche degli impianti ad acqua<br />
fluente, a bacino e <strong>di</strong> pompaggio.<br />
Ore<br />
5<br />
8<br />
6<br />
6<br />
3<br />
8<br />
8<br />
4<br />
2<br />
4<br />
Cre<strong>di</strong>ti: 6<br />
Testi consigliati: Renato Della Volpe, “<strong>Macchine</strong>”, Liguori E<strong>di</strong>tore, 2002. Renato Della Volpe, “Esercizi <strong>di</strong><br />
<strong>Macchine</strong>”, Liguori E<strong>di</strong>tore, 2006. Per consultazione sono anche utili: Giorgio Cornetti,<br />
“<strong>Macchine</strong> idrauliche” e “<strong>Macchine</strong> termiche”, E<strong>di</strong>zioni il Capitello, Torino, 1994.<br />
Prerequisiti: Nozioni <strong>di</strong> base <strong>di</strong> termo<strong>di</strong>namica.<br />
Modalità <strong>di</strong> svolgimento dell’esame: Una prova scritta più una prova orale. Durante il corso sono previste<br />
due prove scritte <strong>di</strong> valutazione interme<strong>di</strong>a, la prima inerente alle <strong>Macchine</strong> a Fluido e la seconda inerente ai<br />
<strong>Sistemi</strong> <strong>Energetici</strong>. Il superamento delle due prove interme<strong>di</strong>e esonera dal sostenere la prova scritta finale.<br />
Durante il corso verranno inoltre svolte 8-10 esercitazioni strutturate sulla falsariga dei problemi proposti<br />
nelle prove <strong>di</strong> valutazione interme<strong>di</strong>a e nella prova scritta finale. La presentazione <strong>di</strong> tali esercitazioni in sede<br />
<strong>di</strong> valutazione finale consente <strong>di</strong> ottenere un “bonus” massimo <strong>di</strong> 2 punti sulla votazione finale.<br />
Per l’A.A. 2009/2010 le prove <strong>di</strong> valutazione interme<strong>di</strong>a sono previste per Venerdì 13 Novembre 2009<br />
(<strong>Macchine</strong> a Fluido) e Venerdì 8 Gennaio 2010 (<strong>Sistemi</strong> <strong>Energetici</strong>). Gli esoneri ottenuti a seguito del<br />
superamento delle prove interme<strong>di</strong>e sono vali<strong>di</strong> fino al 30 Settembre 2010.<br />
<strong>Macchine</strong> e <strong>Sistemi</strong> <strong>Energetici</strong> A.A. 2009-2010 <strong>Programma</strong> del corso
Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Cagliari<br />
Corsi <strong>di</strong> Stu<strong>di</strong>o in Ingegneria Chimica ed Elettrica<br />
Competenze acquisite: A conclusione del corso <strong>di</strong> <strong>Macchine</strong> e <strong>Sistemi</strong> <strong>Energetici</strong> lo studente acquisirà le<br />
seguenti competenze:<br />
1. Saper impostare il bilancio <strong>di</strong> energia e <strong>di</strong> massa <strong>di</strong> semplici componenti<br />
(caldaia, condensatore, pompa, turbina, scambiatore <strong>di</strong> calore, etc.);<br />
2. Saper definire e valutare il ren<strong>di</strong>mento <strong>di</strong> una macchina motrice (turbina) o <strong>di</strong><br />
una macchina operatrice (pompa, compressore, ventilatore);<br />
3. Saper <strong>di</strong>segnare i triangoli <strong>di</strong> velocità e schematizzare la forma delle palettature<br />
<strong>di</strong> uno sta<strong>di</strong>o <strong>di</strong> turbomacchina assiale (sta<strong>di</strong>o <strong>di</strong> turbina a vapore, sta<strong>di</strong>o <strong>di</strong><br />
compressore).<br />
4. Saper scegliere la pompa o il ventilatore in accordo alla prevalenza ed alla<br />
portata richiesta dall’utenza (circuito idraulico, impianto <strong>di</strong> aerazione, etc.).<br />
5. Saper illustrare il significato del ren<strong>di</strong>mento globale, del consumo specifico e del<br />
costo <strong>di</strong> produzione dell’energia <strong>di</strong> un impianto <strong>di</strong> termoelettrico.<br />
6. Saper descrivere lo schema impiantistico e il ciclo termo<strong>di</strong>namico <strong>di</strong> un<br />
impianto termoelettrico a vapore, unitamente ai meto<strong>di</strong> utilizzati per migliorare<br />
il ren<strong>di</strong>mento (rigenerazione, risurriscaldamento, aumento temperatura vapore,<br />
<strong>di</strong>minuzione temperatura condensatore, etc.)<br />
7. Saper descrivere lo schema impiantistico e il ciclo termo<strong>di</strong>namico <strong>di</strong> un<br />
impianto <strong>di</strong> turbina a gas, unitamente ai meto<strong>di</strong> utilizzati per migliorare il<br />
ren<strong>di</strong>mento (rigenerazione, aumento temperatura massima, etc.).<br />
8. Saper descrivere lo schema impiantistico e valutare le prestazioni (potenza e<br />
ren<strong>di</strong>mento) <strong>di</strong> un impianto combinato gas/vapore.<br />
9. Saper descrivere lo schema impiantistico e valutare le prestazioni (potenza e<br />
ren<strong>di</strong>mento) <strong>di</strong> un impianto idroelettrico.<br />
10. Saper definire le prestazioni fondamentali (ren<strong>di</strong>menti e in<strong>di</strong>ce <strong>di</strong> risparmi<br />
energetico) <strong>di</strong> un impianto per la produzione combinata <strong>di</strong> energia elettrica e<br />
termica (impianto <strong>di</strong> cogenerazione).<br />
<strong>Macchine</strong> e <strong>Sistemi</strong> <strong>Energetici</strong> A.A. 2009-2010 <strong>Programma</strong> del corso
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