MACCHINE A FLUIDO

Crediti: 
9
Settore scientifico disciplinare: 
MACCHINE A FLUIDO (ING-IND/08)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Il corso fornisce le conoscenze sulla teoria delle Macchine, necessarie all'Ingegnere meccanico, completando la preparazione fornita dal corso di Macchine AB (laurea). Le Macchine, secondo la tradizione nazionale, comprendono sia le macchine a fluido (componenti) che gli impianti motori (convertitori di energia primaria). Si introducono criteri di calcolo adeguati al rigore richiesto all'ingegnere moderno.

Prerequisiti

Macchine (corso di base)

Contenuti dell'insegnamento

Equazioni fondamentali del moto dei fluidi.
Macchine operatrici.
Macchine motrici.
Turbine idrauliche
Motoria a combustione interna.

Programma esteso

Classificazione degli impianti di potenza. Definizioni di macchina, stadio, corpo, flusso, gruppo. Equazioni fondamentali. Applicazione eq. quantita di moto e energia . Equazione di Eulero per i rotori delle turbomacchine, entalpia tot rotorica. Forze di flusso . Equazione di De St Venant. Equazione di Hugoniot, ugelli e diffusori. Equazione della portata negli ugelli convergenti . Ugello de Laval. Il cono delle portate. Eq. dell'orifizio per fluidi incomprimibili. Eq. di stato per fluidi incomprimibili - modulo di comprimibilità. Tipi di macchine operatrici, campi di applicazione, scelta, diagrammi a mosaico. Definizione di prevalenza. Compressori alternativi: generalità, descrizione, aspetti meccanici e costruttivi, interrefrigerazione, rapporto di compressione limite, curve caratteristiche, funzionamento reale, regolazione, suddivisione in stadi, potenza richiesta. Compressori volumetrici rotativi, tipi e funzionamento, teoria dei trasferitori. Compressori volumetrici rotativi, teoria delle macchine con compressione interna, caratteristica interna. Pompe alternative: descrizione, funzionamento, regolarizzazione della portata, casse d'aria Pompe volumetriche per oleodinamica: tipi, descrizione, curve caratteristiche. La similitudine applicata alle macchine a fluido. Teoria euleriana dello stadio di turbo-operatrice radiale. Curve caratteristiche euleriane, e per numero finito di pale. Curve caratteristiche reali per macchine centrifughe. Il diffusore nelle turbo-operatrici radiali, NPSH, adescamento delle pompe. Spinta radiale. Caratteristica delle pompe sui 4 quadranti. Pompe in serie e parallelo. Ventilatori , effetti della comprimibilità, rappresentazione del processo sul piano entalpico: macchine senza diffusore. Descrizione delle turboperatrici assiali. Teoria euleriana delle turbo-operatrici assiali, grado di reazione. Funzionamento reale dei compressori assiali; Funzionamento anomalo dei turbocompressori, stallo. Pompaggio per i turbocompressori. Pompe speciali: ad anello liquido, peristaltiche, a membrana. Eiettori.Sistemi di miscelamento: carburatore. Richiami di combustione: rapporto aria/combustibile esteso agli ossigenati. Dissociazione ad alta temperatura, equilibri chimici. Caldaie: classificazione, rendimento, architettura e temp. di combustione . Caldaie tempo di combustione particelle solide. Modello evaporazione. Circolazione dell'acqua nelle caldaie. Circolazione dei fumi, tiraggio. Impianti idraulici: definizioni; criteri di dimensionamento degli impianti idraulici a bacino; dimensionamento degli impianti idraulici ad acqua fluente. Turbina Pelton e Banki. Cenni alle Turbine a reazione (Francis e Kaplan). Diagramma di carico e ripartizione nelle reti elettriche. Impianti a vapore: cifra di merito; indice di molteplicità delle sorgenti, grado di reversibilità.Applicazioni della teoria della cifra di merito al ciclo Hirn e Rankine. Esempi di impianti cogenerativi .Lo pseudociclo limite dei MCI, il problema della Temperatura iniziale (gas residui). Temperatura fine espansione e Temperatura gas di scarico. Pressione media effettiva e dipendenza dai parametri motoristici. Motori a 2 tempi, lavaggio, diagramma polare della distribuzione, diagramma indicato, pressione media indicata. Diagramma aperto, lavoro indicato e pmi per 4T (lorda e netta). Bilancio termico. Ricambio della carica. Le valvole a fungo, geometria, coefficienti di efflusso. Sistemi di aspirazione e scarico. Combustione reale nei motori accenione comandata (regolare e anomale). Combustione reale nei motori Diesel, proprietà dei combustibili per MCI, NO, NC. Sovralimentazione - accoppiamento con compressore volumetrico e turbo compressore. Sistemi di iniezione diesel e benzina. Curve caratteristiche. Accoppiamento del motore all’utilizzatore. Curva di carico strada .

Bibliografia

Testi consigliati
Dossena, Ferrari, Gaetani, et al. - Macchine a Fluido - Città Studi Edizioni
Caputo C. - Gli impianti convertitori di energia - Masson, Milano
Caputo C. - Le macchine volumetriche - Masson, Milano
Caputo C. - Le turbomacchine - Masson, Milano
Ferrari-Motori a combustione interna - Il Capitello
Testi di approfondimento
Acton O. & Caputo C. - Collana di Macchine a fluido, 4 voll.- UTET, Torino
Lozza G. - Turbine a gas e cicli combinati - Progetto Leonardo, Bologna
Heywood - Internal combustion engines - McGraw Hill

Metodi didattici

lezioni

Modalità verifica apprendimento

Prova scritta: esercizio + domanda a risposta aperta.
Prova orale: per accedere alla prova orale è necessario aver sostenuto la prova scritta negli appelli in calendario.

Altre informazioni

Si consiglia di frequentare le lezioni