Dipartimento Diten - Dsa Corso di Studi

Dipartimento Diten - Dsa Corso di Studi

Anno di corso/semestre

Laurea triennale in Ingegneria Nautica 2/ II semestre

Denominazione insegnamento Codice insegnamento

Macchine 1 72377 Crediti formativi insegnamento

Settore scientifico disciplinare 6

ING-IND/08 Tipo insegnamento

Docente titolare

monodisciplinare Alessandro Bosio

Obiettivi formativi

Fornire le nozioni per la conoscenza e la comprensione dei principi di funzionamento delle macchine motrici ed operatrici e dei relativi impianti, e delle tipologie impiegate a bordo.

Fornire i criteri di scelta e di corretta installazione delle macchine, illustrare gli aspetti funzionali relativi alla regolazione.

Programma

Elementi di termodinamica e di fluidodinamica applicata alle macchine, combustione e trasmissione del calore.

Lavoro scambiato; Significato tecnico del I° e II° principio della termodinamica;

Ciclo termodinamico e circuito; circuito chiuso ed aperto; combustione interna ed esterna; principali cicli; rendimenti; frazione utilizzabile ed utilizzata; molteplicità delle sorgenti termiche;

espansione(recupero) e compressione(controrecupero).

Sistemi aperti; flusso assiale o radiale; velocità assoluta, relativa e di trascinamento, equazioni dell’energia e del lavoro in forma termodinamica o meccanica per macchine motrici od operatrici.

Grado di reazione.

Elementi di combustione.

Scambiatori di calore.

Capitoli di riferimento

: 3.1, 3.3-4.1, … , 4.12-5.1, 5.2, 5.5, 5.6-6.1, … , 6.4-7.1, … , 7.9

Conversione da energia chimica ad energia cinetica: i motori alternativi a combustione interna.

Schema meccanico generale e cicli termodinamici di riferimento.

Motori a quattro ed a due tempi; motori a combustione interna ad accensione comandata e ad accensione spontanea; i grandi motori marini.

Espressioni del rendimento termodinamico.

Confronto tra ciclo Beau de Rocha e ciclo Diesel.

Carburazione ed iniezione; pompa Bosch e “common rail”; distribuzione ideale e reale.

Combustioni anormali, detonazione e preaccensione. Valutazione della potenza erogata e sua regolazione.

Cenni ai sistemi di sovralimentazione.

Capitoli di riferimento

: 18.1, … , 18.8

Conversione da energia chimica ad energia cinetica : gli impianti e le turbine a vapore Generalità; il circuito elementare, i generatori di vapore.

La turbina : statore e rotore, macchina assiale o radiale, equazioni di Eulero e Hugoniot, soluzioni

monostadio e pluristadio; turbina ad azione e reazione e relativo confronto; condizioni di massimo

rendimento.

Condensatore.

Capitoli di riferimento

: 14.1, … , 14.4

Conversione da energia chimica ad energia cinetica : gli impianti e le turbine a gas.

Il circuito elementare; rendimento e lavoro utile; lavoro di compressione e lavoro di espansione; la rigenerazione.

Elementi di confronto tra turbine a gas e turbine a vapore.

Cogenerazione, impianti combinati e ibridi con fuel cells.

Capitoli di riferimento

: 16.1, 16.2, 16.7, 16.8 – 17.1, … , 17.3

Conversione da energia meccanica ad energia di pressione : le pompe volumetriche e le pompe centrifughe.

Elementi teorici generali.

Diagramma piezometrico; altezza di aspirazione (NPSH); cavitazione.

Pompe volumetriche alternative e rotative.

Pompe centrifughe.

Curve caratteristiche ideali e reali; scelta di una pompa.

Stabilità.

Pompe in serie e parallelo

Principali sistemi di regolazione della portata delle pompe centrifughe.

Capitoli di riferimento

: 22.1, … , 22.5 – 23.1, … , 23.6

Conversione da energia meccanica ad energia di pressione : i compressori volumetrici ed i compressori centrifughi.

Loro costruzione e diagramma delle fasi.

Lavoro limite.

Rendimento volumetrico; diagramma reale; spazio nocivo.

Compressori alternativi a più stadi.

L’inter-refrigerazione.

Compressori volumetrici rotativi a vite.

I più importanti sistemi di regolazione della portata.

Descrizione e funzionamento dei compressori centrifughi; curve caratteristiche.

Il compressore nel circuito.

I compressori assiali.

Capitoli di riferimento

: 24.1, 24.3 , 24.4 – 25.1, … , 25.5

*

I capitoli di riferimento sono relativi alla raccolta di appunti didattici “ Sistemi Energetici”

Attività didattiche Ore previste

Lezione 60

Organizzazione del corso e modalità d’esame

Lezioni frontali con discussione di quesiti e problemi nel corso delle lezioni.

L’esame consiste in una sola prova orale.

Propedeuticità

Richiami di termodinamica e trasmissione del calore.

Capitoli di riferimento

: 3,4 e 7 .

Riferimento bibliografici

ACTON O., CAPUTO C. – (1) Introduzione allo studio delle macchine; (2) Impianti motori;

(3) Compressori ed espansori volumetrici;

(4) Turbomacchine – UTET

BONACINA C., CAVALLINI A., MATTAROLO L. – Trasmissione del calore CLEUP

CAPUTO C. – (1) Gli impianti convertitori di energia; (3) Le turbomacchine;

(4) Le macchine volumetriche; (5) Motori alternativi a combustione interna – Masson

CASCI C. – Macchine a fluido incomprimibile – Masson It. Ed.

CLUP A. – Principles of energy conversion – McGraw-Hill CORNETTI G. – Macchine a fluido – Capitello

DELLA VOLPE R. – Principi di macchine a fluido – Liguori DELLA VOLPE R. – Macchine – Liguori

DIXON S.L. – Thermodynamics of Turbomachinery – Pergamon EL-WAKIL M.M – Powerplant Technology – McGraw-Hill

FAGGIANI D. – Lezioni di fisica tecnica – Di Stefano Editore FERRARI G. – Motori a combustione interna – Il capitello

KARLEKAR B.V. – Thermodynamics for Engineers – Prentice-Hall LEFEBVRE A.H. – Gas Turbine Combustion – Hemisphere

LOZZA G. – Turbine a gas e cicli combinati – Progetto Leonardo MEDICI M. – Le pompe – Hoepli

MORAN, SHAPIRO – Fundamentals of Thermodynamics – J.Wiley SANDROLINI S, NALDI G. – Macchine – Ed. Pitagora

TAYLOR C. – The Internal Combustion Engine – MIT

VAN WYLEN, SONNTAG – Fundamentals of Thermodynamics – Wiley VARDY A. – Fluid Principles – McGraw-Hill

VIVIER L. – Turbines a vapeur et a gaz – Ed.Albin Michel

VOCCA O. – Lezioni di Macchine - Liguori