Macchine (Propedeutico)

Synthetic program:

elementi di teoria delle macchine e loro classificazione. Teoria della similitudine delle turbomacchine. Macchine idrauliche (turbine Pelton, Francis e Kaplan; pompe centrifughe, assiali e volumetriche) ed impianti idraulici: curve caratteristiche, criteri di progetto e di scelta. Controllo della cavitazione. Compressori di gas: caratteristiche operative e problemi di instabilità (pompaggio e stallo). Macchine a vapore e relativi impianti, cicli termodinamici, configurazione delle turbine multi-stadio; generatori di vapore; cessione di calore all'ambiente. Macchine frigorigene. Turbine a gas: criteri di progetto dei principali componenti (compressore, turbina, camera di combustione), effetto della temperatura massima e del rapporto di compressione, impianti a ciclo combinato. Motori a combustione interna; rendimenti e potenze specifiche, campi di impiego. Alimentazione aria e sovralimentazione; combustibili, iniezione di combustibile e processi di combustione; controllo delle emissioni inquinanti.

Proprietà dei fluidi e principi fondamentali: Fonti e fabbisogni di energia. Principi generali e proprietà termodinamiche dei fluidi. Principio di conservazione dell'energia in sistemi aperti e chiusi. Moto nei condotti di fluidi comprimibili e incomprimibili, numero di Mach.
Elementi di teoria delle macchine: Classificazione delle macchine. Lavoro euleriano. Riferimento assoluto e relativo: triangoli di velocità. Forze aerodinamiche sui profili.
Macchine idrauliche (turbine, pompe): Energia idraulica, salto motore, prevalenza, rendimento idraulico. Teoria della similitudine idraulica e parametri adimensionali. Diagrammi statistici. Cavitazione in pompe e turbine, NPSH. Pompe a flusso continuo e volumetriche: campi di applicazione, elementi di progetto, curve caratteristiche. Accoppiamento macchina-impianto, regolazione e stabilità. Turbine Pelton, Francis e Kaplan: campi di applicazione, elementi di progetto, regolazione. Diffusori.
Aerogeneratori : Generalità sull’energia eolica e tipiche architetture. Teoria del disco attuatore. Coefficienti di potenza e di spinta.
Compressori di gas: Termodinamica della compressione dei gas: effetti delle irreversibilità, controrecupero, rendimenti, interrefrigerazione. Compressori centrifughi, assiali e volumetrici: elementi di progetto, curve di funzionamento. Instabilità e funzionamento anomalo dei compressori.
Turbine assiali: Stadi assiali tipici ad azione e reazione e loro prestazioni. Turbine a vapore multi-stadio: architettura e problematiche di progetto delle palettature di alta e bassa pressione.
Turbine a gas: Rendimento e lavoro. Influenza della temperatura massima e del rapporto di compressione. Componenti: compressore, turbina e camera di combustione. Schemi di impianto delle principali applicazioni stazionarie e propulsive. Principali variazioni impiantistiche al ciclo semplice. Cenni ai cicli combinati.
Motori a combustione interna: Ciclo ideale, ciclo limite, ciclo indicato. Motori ad accensione spontanea e comandata a due e quattro tempi: caratteristiche e campi di impiego, proprietà dei combustibili. Pressione media effettiva e potenza utile. Sovralimentazione.