Anno:peri odo4:I Lezioni,esercitazioni,laboratori:6(4)+2+(4)(ore settimanali) Docente :Leonardo Reyneri
Il corso si propone di fornire le conoscenze di base per la comprensione del funziona-mento di apparecchiature elettroniche elementari sia di tipo analogico sia di tipo digitale. Può venire grosso modo divisoin tre parti principali,corrispondenti approssi-mativamente all'analisi dei componenti e circuiti elementari,aisistemi di elaborazione analogica dei segnaliedinfineaisistemi numerici di trattamento dell'informazione.
REQUISITI.Elettrotecnica,Fisica2.
PROGRAMMA
Richiamidielettrot ecnicae teoriadellereti,ecenni difisica dello statosolido. [\0ore]
Struttura dell'atomo e diagrammi a bande. Conduzione nel semiconduttori. Leggi di Kirchhoff e circuiti equivalentidi Thévénine Norton. Reti in regime continuo, sinusoi-dale e transitorio. Funzione di rete,diagrammi di Bode,poli e zeri.
Dispositiviattivi elementari. [IOore]
Diodo a semiconduttore e circuiti raddrizzatori. Diodi Zener e circuiti limitatori.
Modello del diodo per piccolo segnale. Fotodiodi. Transistore bipolare, principiodi funzionamento e caratteristiche. Modelli del transistore in continuae per piccolo segnale. Transistore in alta frequenza e amplificatori elementari a transistori. Transi-stori FET e MOSFET.
Amplificatori basea transisto ri. [8ore]
Stadio ad emettitorecomune. Stadi finali. Dinamica e rendimento. Stadi multipli in cascata.
Amplificatoriope razionali. [12ore]
Modello completo. Effetti su guadagno,banda,linearità della controreazione. Ampli-ficatori di tensione e dicorrente. Sommatori. Diodi ideali. Standard4-20mA. Con-dizionamentodi sensori. Stabilità,compensazione. Oscillatori astabili e sinusoidali.
Elaborazione digitale dei segnali. [\0ore]
Algebradi Boole. Circuiticombinatori e sequenziali.
Convenitorie senso ri. [8 ore]
Convertitori analogico / digitali. Convertitoridigitali / analogici. Panoramica sui prin-cipali tipi disensori,
ESERCITAZIONI
Le esercitazioni in aula corrispondono allo svolgimentodi esercizi di verifica e in qual-checaso di progetto disemplici circuiti. In particolare sono svolteesercitazioni sui
seguenti argomenti:
-- Circuiti a diodi.
- Circuiticon amplificatorioperazionali.
- Oscillatori. LABORATORIO
Il programmadel laboratorioconsistenel montaggio e nella misura dei parametri
elet-tricidi un certo numerodi circuiti. .
46
l. Circuiti RCpassa-alto epassa-basso. 2. Circuitiadiodi raddrizzatorie limitatori. 3. Amplificatore a transistorecon guadagno lO.
4. Amplificatorea guadagno lO con operazionale.
5. Generatore diformad'ondaquadrae triangolare. 6. Circuiti logici.
Corsidilaurea.Torino
BIBLIOGRAFIA
J.Millman,A. Grabel,Microelectroni cs,McGraw-Hill.
ESAME. Scritto convoto massim odi 27/30,con orale integrativofacoltativo.
83110
Macchine
Anno:periodo4:l Lezioni.esercitazioni,laboratori:6+4(ore settimanali);++6(nell'intero periodo) Docente:Patrizio Nuccio
Il corsofornisceagliallievi aeronautici gli elementi di base per lo studio delle macchine afluido termi che edidrauliche. Vengono illustrati iprincipi di funzionamento ed i metodi usati per regolare le principali macchine motrici ed operatrici. Particolare attenzione è dedicat aallo studio del motore alternativo a combustione interna per impiegoaeronautico.
REQUISITI. FisicatecnicaeMeccanicaapplicata alle macchine.
PROGRAMMA
1. Richiamidi termodinamica. [4ore]
Clas sifica zione delle macchine a fluido. I Principio della termodinamica in forma lagrangianaed espre ssion edel lavoro "esterno". I Principio della termodinamica in form aeulerian a e sua espressionein forma "mista". II Principio della termodinamica;
calcolo delle variazioni di entropia tra statidi equilibrio. Legge di evoluzione;gas ideali e quasi-ideali:variazione delle capacità termiche massiche a pressione ed a volume costante con la temperatura. Correlazione tra le linee e le aree nei pianip,ve T,s. Esempi applicativi del I Principio della termodinamica in forma lagrangiana.
2,.Motodei fluidi nei condotti.
[ 8
ore]Classi ficaz ione dei rendimenti e deilavori per le macchinemotricied operatrici; con-sumispecifici di calore e di combustibile. Lavoro di recupero e dicontrorec upero e loro evidenziazionenei diagrammip,ve T,s. Definizionedi velocità del suono e delle grandezze totali di una corrente. Correlazione tra le proprietà di un fluido e l'andamento delle aree delle sezioni trasversali delcondotto. Determinazione dei para-. metricriticidi una corrente. Determinazionedella portata in un ugello;andamento del prodotto,c,del numero di Mach e dellavelocità in un condotto alvariare del rapporto di espansi one. Dimen sionamento diuncondotto a fissatiparametri di progetto; anda-mentodellaportata in uncondottosemplicementeconvergente alvariare del rapporto di espansione. Determinazione della portata in un condotto semplicemente convergente.
.Ugello di De Laval: comportamento al variare delle condizioni di valle .
Determina-zione della pressione limite e di adattamento nell'ugellodi De Laval ;metodi per la determinazionedel tipodi flussoin un condotto convergente-divergente. Appros sima-zione ellittica. Flussonon isoentropicodi un diffusore e di un effusore.
1995196DL B(aer) 47
3. Impianti a vapore. [7orc]
Simbologia degli impianti a vapore. Confronto tra la turbina a vapore e la turbina a gas.
Ciclo avapore Rankine-Hirn sui diagrammi T,se sul diagramma di Mollier; espres-sione del rendimento limite,del lavoro e del calore scambiato. Metodi per aumentare il rendimento del ciclo Rankine. Impianti a vapore in condizioni fuori progetto;influenza della pressionedi ammissione,della pressione di scarico e del numero di giri. Regola-zione per larninaRegola-zione e parzializzaRegola-zione. RegolaRegola-zione degli impianti a recupero par-ziale. Condensatori: partiéolaritàcostruttive del condensatore a superficie;superficie necessaria per unità di potenza installata. Organizzazione degli impianti a vapore.
4. Turbine. [IOore]
Espressionedel lavoro in una turbomacchina;triangoli di velocità: Turbina assiale semplice ad azione;descrizione della macchina,triangoli di velocità, profili delle palet-tature;espressione del lavoro e del rendimento nel caso ideale e reale;variazione dei coefficienti di perdita in condizioni di progetto e fuori progetto. Perdite caratteristiche di una turbina ad azione; linea delle condizioni effettive del vapore. Turbina assiale a salti di velocità;descrizione della macchina, triangoli di velocità e profili delle paletta-ture; espressione del lavoro e del rendimento nel caso ideale. Rendimento della turbina a salti di velocità nel caso reale e confronto con la turbina semplice. Turbina a salti di pressione: fattore di recupero. Turbina assiale semplice a reazione;grado di reazione;
triangoli di velocità e profili delle palettature;espressione del lavoro e del rendimento nel caso ideale e reale;confronto con la turbina ad azione. Perdite caratteristiche delle turbine a reazione. Studio bidimensionale delle palettature;equilibrioradiale semplice e criterio di svergolamento a "vortice libero". Cenni sulle turbine radiali semplici e multiple:salto entalpico elaborabile, espressione del lavoro e triangoli di velocità.
5. Turbocompressori. [Il ore]
Lavoro di compressione ideale e reale con scambi termici. Compressione.isoterma e interrefrigerata; calcolo del minimo lavoro di compressione. Rendimento isoentropico ed idraulico. Compressore centrifugo:triangoli di velocità,lavoro di compressione e sua espressione in funzione dei coefficienti adimensionati. Determinazione della carat-teristica manometrica del compressore centrifugo. Grado di reazione e suo andamento al variare dell'angolo di uscita delle palettature. Compressore assiale: triangoli di velocità e profili delle palettature. Espressione del lavoro di compressione e sua espressione in funzione dei coefficienti adimensionati;caratterstica manometrica del compressore assiale. Instabilità di funzionamento del compressore:ciclo di pompaggio e stallo rotante. Problematiche relative all'avviamento dei turbocompressori assiali.
Regolazione dei turbocompressori:vari metodi di regolazione di tipo industriale ed aeronautica; confronto tra i vari metodi di regolazione.
6. Compressori volumetrici. [8ore] .
Compressori alternativi:ciclo della macchina ed espressione del lavoro nel caso ideale e con perdite. Vari metodi di regolazione dei compressori alternativi. Compressore rotativo a palette: ciclo della macchina ed espressione del lavoro. Regolazione del compressore a palette per larninazione all'aspirazione. Compressore Roots:ciclo della macchina ed espressione del lavoro. Compressione interrefrigerata. Andamento del rendimento volumetrico in funzione del numero di giri_e del rapporto di compressione.
7. Turbopompe. [40reJ
Definizioni delle grandezze caratteristiche di funzionamento e dei rendimenti delle macchine idrauliche operatrici. Caratteristica di una turbopompa centrifuga e assiale.
Problematiche relative all'installazione delle turbopompe:cavitazione ed NPSH. Rego-lazione e avviamento delle turbopompe. Funzionamento in similitudine delle turbo-pompe: numero di giri caratteristico.
48 Corsidi laurea. Torino
8. Motorialternati viacombustione interna. [22ore]
Scelta del ciclo ideale per motori ad accensione comandata e ad accensione per com-pressione;espressione del rendimento ideale per i cicli Otto,Diesel e Sabath. Espre s-sione della potenzautile e della pressione media effettiva di un motore alternativo a combustione interna. 'Rendimento limite. rendimento termofluidodinamico e rendi-mento organico. Rendimento utile e suo andamento al variare del numero di giri del motore.
Apparato della distribuzione nei motori alternativi. Coefficiente di riempimento dei motori alternativi a quattro tempi;espressione semplificata del coefficiente di riempi-mento e suo andariempi-mento al variare del numero di giri del motore. Caratteristica mecca-nica,di regolazione e cubica di utilizzazione dei motori ad accensione comandata ed ad accensione per compressione. Combustione nei motori ad accensione comandata:
velocità di combustionee di propagazione della fiamma;cenni sulla teoria di Nusselt e sulle anomalie di combustione.
Variazione dei rendimenti e della pressione media effettiva con la dosatura nei motori ad accensione comandata e del rendimento utile in funzione della pressione media effettivain un motore ad accensione comandata;regolazione di "tipo aeronautico ".
Variazione della potenza utile del motore con la quota di volo. Motori "alleggeriti" e
"surcompressi". Problematiche relative alla sovralimentazione dei motori. Determina-zione della potenza utile del motore sovralimentato mediante compressore mosso da turbina a gas di scarico e a "comando meccanico". Apparati di alimentazione per mo-tori ad accensione comandata:carburatore elementare.
ESERCITAZIONI [40ore]
Vengono sviluppati esercizi numericisulle prestazioni delle macchine a fluido trattate a lezione negli otto capitoli indicati. Gli esercizi verranno forniti dal docente durante le lezioni precedenti la relativa esercitazione. Altri esercizi relativi aitesti d'esame degli anni precedenti saranno resi disponibili durante il semestre.
LABORATORIO [6ore]
Determinazione della caratteristica si una turbopompa assiale ed individuazione delle condizioni di cavitazione. Determinazione della caratteristica meccanica di un motore alternativo ad accensione comandata. Visita alla raccolta dei motori aeronautici del Dipartimento di Energetica e descrizione delle principali caratteristiche costruttive. Il corsoverrà suddiviso in un numero di squadre sufficiente a permettere una fattiva par-tecipazione dello studente a tali esercitazioni.
-BIBLIOGRAFIA
Testidi riferimento:
A.Beccari,Macchine.lvol.,CLUT, Torino. 1980.
A.Beccari,C.Caputo,Motori termicivolumetrici, UTET.1987.
Testi ausiliari:
A.E.Catania.Complementidi Macchine.Levrotto& Bella,Torino,1979.
A.Capetti,Motori termici,UTET,1967.
A.Capetti,Compressoridi gas,Giorgio,Torino, 1971.
A.Dadone,Macchineidrauliche,CLUT,Torino 1980.
ESAME. L'esameconsta di una prova scritta della durata di tre ore e di una successiva parte orale.
1995/96DL B(aer) 49