Vai al Contenuto Vai alla navigazione del sito

COMPLEMENTI DI MACCHINE (198MI)

A.A. 2019 / 2020

Docenti 
Periodo 
Secondo semestre
Crediti 
6
Durata 
48
Tipo attività formativa 
A scelta dello studente
Percorso 
[PDS0-2016 - Ord. 2016] comune
Syllabus 
Lingua insegnamento 

Italiano

Obiettivi formativi 

Conoscenza e capacità di comprensione: completare la conoscenza di base delle macchine termiche con approfondimenti riguardanti le moderne applicazioni nel campo del risparmio energetico e gli sviluppi dei motori alternativi a combustione interna.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate: capacità di scegliere il tipo di macchina più adatta ad una applicazione specifica. Capacità di calcolare le caratteristiche fondamentali e il livello di prestazioni atteso da una macchina, tenendo conto dei vincoli tecnici e normativi.
Autonomia di giudizio: capacità di integrare i dati disponibili con assunzioni tecnicamente fondate e motivate.
Capacità di apprendere: capacità di approfondire gli argomenti trattati nel corso con una analisi critica della letteratura tecnico-scientifica.

Prerequisiti 

Propedeuticità: Macchine

Contenuti 

1. Macchine a combustione esterna per la generazione distribuita e il recupero energetico
1.1 Motori Stirling
Il ciclo termodinamico, classificazione funzionale, soluzioni costruttive, caratteristiche operative.
1.2 Gruppi con ciclo Rankine a fluido organico (ORC)
Il ciclo termodinamico e i fluidi operativi. Studio dei componenti in funzione della taglia dell’impianto: espansori scroll e altri tipi di espansori volumetrici e dinamici, pompe per fluidi organici. Principi di regolazione.
2. Microturbine a gas e turbo sovralimentatori
2.1 Turbomacchine radiali termiche
Aspetti progettuali e operativi di compressori centrifughi e turbine termiche centripete.
2.2 Microturbine a gas
Soluzioni costruttive, possibili architetture, camere di combustione, il rigeneratore.
2.3 I turbo gruppi di sovralimentazione
Soluzioni costruttive, curve caratteristiche e accoppiamento con il motore.
3. Complementi di motori alternativi a combustione interna
3.1 Il ricambio della carica nel cilindro
Le valvole dei motori a quattro tempi e il moto nei condotti di aspirazione e di scarico: parametri geometrici, fenomenologia del flusso instazionario, cenni teorici, la determinazione del rendimento volumetrico. Il lavaggio nei motori a due tempi: definizione dei parametri di valutazione del processo e modelli fenomenologici di base.
3.2 Modelli di simulazione e di analisi del ciclo indicato e della combustione
Classificazione dei modelli e campi di applicazione. Modello termodinamico zero-dimensionale di un motore, analisi della combustione, funzione di Wiebe, modelli di scambio termico. Cenno ai modelli multidimensionali.
3.3 L’alimentazione del combustibile e la regolazione del motore, controllo delle emissioni inquinanti
Schemi di alimentazione, criteri e dispositivi di controllo motore e di contenimento delle emissioni inquinanti nei motori ad accensione comandata e ad accensione per compressione.
4. Trasmissioni idrauliche, pneumatiche e oleodinamiche
4.1 Principi di pneumatica
Principi generali, nomenclatura dei circuiti, componenti impianto.
4.2 Principi di oleodinamica
Principi generali, nomenclatura dei circuiti, componenti impianto.

Metodi didattici 

Lezioni teoriche, esercitazioni numeriche.

Programma esteso 

1. Macchine a combustione esterna per la generazione distribuita e il recupero energetico
1.1 Motori Stirling
Il ciclo termodinamico, classificazione funzionale, soluzioni costruttive, caratteristiche operative.
1.2 Gruppi con ciclo Rankine a fluido organico (ORC)
Il ciclo termodinamico e i fluidi operativi. Studio dei componenti in funzione della taglia dell’impianto: espansori scroll e altri tipi di espansori volumetrici e dinamici, pompe per fluidi organici. Principi di regolazione.
2. Microturbine a gas e turbo sovralimentatori
2.1 Turbomacchine radiali termiche
Aspetti progettuali e operativi di compressori centrifughi e turbine termiche centripete.
2.2 Microturbine a gas
Soluzioni costruttive, possibili architetture, camere di combustione, il rigeneratore.
2.3 I turbo gruppi di sovralimentazione
Soluzioni costruttive, curve caratteristiche e accoppiamento con il motore.
3. Complementi di motori alternativi a combustione interna
3.1 Il ricambio della carica nel cilindro
Le valvole dei motori a quattro tempi e il moto nei condotti di aspirazione e di scarico: parametri geometrici, fenomenologia del flusso instazionario, cenni teorici, la determinazione del rendimento volumetrico. Il lavaggio nei motori a due tempi: definizione dei parametri di valutazione del processo e modelli fenomenologici di base.
3.2 Modelli di simulazione e di analisi del ciclo indicato e della combustione
Classificazione dei modelli e campi di applicazione. Modello termodinamico zero-dimensionale di un motore, analisi della combustione, funzione di Wiebe, modelli di scambio termico. Cenno ai modelli multidimensionali.
3.3 L’alimentazione del combustibile e la regolazione del motore, controllo delle emissioni inquinanti
Schemi di alimentazione, criteri e dispositivi di controllo motore e di contenimento delle emissioni inquinanti nei motori ad accensione comandata e ad accensione per compressione.
4. Trasmissioni idrauliche, pneumatiche e oleodinamiche
4.1 Principi di pneumatica
Principi generali, nomenclatura dei circuiti, componenti impianto.
4.2 Principi di oleodinamica
Principi generali, nomenclatura dei circuiti, componenti impianto.

Modalità di verifica dell'apprendimento 

L’esame è volto ad accertare una adeguata conoscenza degli argomenti teorici discussi nel corso e la capacità di applicarli per la risoluzione di problemi ingegneristici di base riguardanti le macchine.
L’esame consiste in una prova orale, articolata in tre domande estese. Queste riguardano aspetti della teoria (Conoscenza e capacità di comprensione), la discussione di argomenti trattati nelle esercitazioni in aula e in laboratorio (Conoscenza e capacità di comprensione applicate). A questo proposito, il candidato deve portare all'esame la raccolta scritta delle esercitazioni svolte durante il corso (Autonomia di giudizio e abilità comunicative).
La valutazione dell’esame è espressa in trentesimi. L’esame è considerato sufficiente con una votazione di almeno 18/30.

Altre informazioni 

Materiale didattico di supporto alle lezioni sarà a disposizione degli studenti su moodle (https://moodle2.units.it/course/index.php?categoryid=25).

Testi di riferimento 

Vincenzo Naso “La macchina di Stirling” Casa Editrice Ambrosiana 2004.
Whitfield, N.C. Baines “Design of radial Turbomachines”, Longman Ed. 1990.
G. Ferrari “Motori a combustione interna”, Il Capitello Torino 2008.
J.B. Heywood “Internal Combustion Engine Fundamentals”, McGraw-Hill, 1988.


Torna all'elenco insegnamenti