Sistemi Energetici e Fonti Rinnovabili

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Informazioni generali

  • Anno di corso: 3
  • Semestre: 2
  • CFU: 6

Docente responsabile

da assegnare

Programma del corso

Introduzione

Classificazione delle fonti di energia primaria e degli usi finali dell'energia.

Combustibili fossili e combustione

Potere calorifico, rapporto stechiometrico, composizione e proprietà termodinamiche dei gas combusti, tonalità termica, temperatura adiabatica di fiamma, rendimento di un generatore di calore, emissioni specifiche di CO2. Caratteristiche e proprietà dei principali combustibili fossili.

Proprietà dei fluidi tecnici

Approfondimento sulle proprietà termofisiche dei fluidi agenti nelle macchine (gas, miscele di gas, gas umidi e saturi, prodotti di combustione, liquidi, vapori) e correlazioni per il loro utilizzo nel calcolo delle macchine a fluido, dei sistemi di conversione dell'energia e delle relative apparecchiature di scambio termico. Impiego di software per il calcolo delle proprietà termodinamiche dei fluidi tecnici.

Turbomacchine motrici ed operatrici

Triangoli di velocità, lavoro di stadio, grado di reazione; elementi di dimensionamento; architettura di macchine multistadio e problematiche di progetto.

Turbine a vapore

Stadio ad azione (ruota Curtis e Rateau) e a reazione, profili delle palettature, confronto tra i rendimenti di stadio; criterio del vortice libero nella progettazione delle pale svergolate; equilibramento della spinta assiale, tenute a labirinto; layout di macchina, determinazione del numero degli stadi; linea di espansione e rendimento.

Turbine a gas

Layout di un impianto di turbina a gas, caratteristiche e configurazione del compressore e dell'espansore.

Turbine idrauliche

Classificazione; caratteristiche e prestazioni; funzione del diffusore nelle turbine a reazione; cavitazione nelle turbine idrauliche.

Motori alternativi a combustione interna

Classificazione; cicli termodinamici e cicli di lavoro ideali e reali; potenza utile, rendimenti, coefficiente di riempimento e parametri caratteristici delle prestazioni; alimentazione dell'aria e del combustibile nei motori a quattro tempi; curve caratteristiche; accoppiamento del motore all'utilizzatore (propulsione, generazione di energia elettrica); emissioni inquinanti.

Fonti rinnovabili di energia

  • Energia idroelettrica: centrali idroelettriche; impianti idraulici di accumulazione dell'energia.
  • Energia eolica: caratteristiche e disponibilità della fonte, producibilità potenziale, principi fondamentali di funzionamento delle turbine e delle centrali eoliche.
  • Energia solare: caratteristiche e disponibilità della fonte, fondamenti dei processi di conversione fotovoltaica e termodinamica.
  • Energia geotermica: caratteristiche e disponibilità della fonte, classificazione e principi fondamentali di funzionamento di impianti geotermici.
  • Biomasse: caratteristiche e disponibilità della fonte, classificazione dei processi di conversione termochimica.

Risultati d'apprendimento previsti

Conoscenze fondamentali sulle fonti di energia fossili e rinnovabili; elementi fondamentali di calcolo e progetto di turbomacchine motrici ed operatrici; conoscenze di base nell'ambito delle centrali idroelettriche, dei motori alternativi a combustione interna e dei processi di conversione dell'energia da fonti rinnovabili.

Eventuali propedeuticità

Anche se non sono previste propedeuticità formali, prima di frequentare il corso di è fortemente consigliato di aver sostenuto gli esami di Fisica Tecnica e Macchine.

Testi di riferimento

  • Dispense fornite dal docente (disponibili su DidatticaWeb).
  • R. della Volpe, Macchine, Liguori Editore, Napoli, 2002.

Per ulteriori approfondimenti:

  • Proprietà dei fluidi e termodinamica di base
    • A. Bejan, Advanced Engineering Thermodynamics, John Wiley & Sons Ltd, New York, 3a edizione, 2006.
    • M.J. Moran et al., Fundamentals of Engineering Thermodynamics, John Wiley & Sons Inc., 2010.
  • Turbomacchine
    • R.I. Lewis, Turbomachinery Performance Analysis, Butterworth-Heinemann, Oxford (UK), 1996.
    • A.S. Rangwala, Turbo-Machinery Dynamics, McGraw-Hill Professional, 2005.
  • Motori alternativi a combustione interna
    • G. Ferrari, Internal Combustion Engines, Progetto Leonardo, 2011.
    • R. Stone, Introduction to Internal Combustion Engines, Palgrave Macmillan, 2012
Impiego di software per il calcolo delle proprietà termodinamiche dei fluidi tecnici.

Ultimo aggiornamento Mercoledì 13 Febbraio 2019 14:21

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