Macchine 2015/2016

Termofluidodinamica delle macchine. Il principio della conservazione e dell’equivalenza: il 1° Principio della Termodinamica. Il Principio dell’Evoluzione e le irreversibilità: il 2° Principio della Termodinamica. L’equazione dell’energia in termini termodinamici e meccanici. Proprietà dei fluidi tecnici. Le trasformazioni dei fluidi tecnici: lavoro scambiato, rendimento e potenza nelle fasi di compressione ed espansione. Elementi di fluidodinamica applicata allo studio delle macchine: efflusso di fluidi comprimibili e incomprimibili nei condotti, le equazioni cardinali dell’efflusso, espressione termo-fluidodinamica dell’equazione dell’energia, scambio di lavoro fluido-macchina.

Le macchine a fluido. Generalità e classificazione delle macchine a fluido. Principi di funzionamento delle macchine dinamiche. Le macchine dinamiche: macchine motrici (a fluido comprimibile) ed operatrici (pompe). Principi di funzionamento delle macchine volumetriche. Le macchine volumetriche operatrici: pompe e compressori alternativi.

Elementi di scambio termico e scambiatori di calore. Meccanismi di trasmissione del calore. Equazioni cardinali degli scambiatori di calore a superficie. Scambiatori di calore a superficie.

Metodologie di analisi degli impianti di conversione dell’energia. Analisi di primo e secondo principio. Analisi entropica. Sviluppo della metodologia di analisi basata sui “fattori termodinamici”: fattore Carnot, fattore Clausius, fattore di molteplicità delle sorgenti.

Cicli a vapore: analisi termodinamica del ciclo base di riferimento limite e reale. Scelta dei parametri operativi del ciclo: le condizioni al condensatore e al generatore di vapore. Modifiche al ciclo base: il risurriscaldamento del vapore, la rigenerazione termica tramite spillamenti di vapore. Tipologie di rigeneratori, il degassatore. Schema impiantistico di un ciclo a vapore rigenerato e dotato di risurriscaldamento del vapore.

Cicli a gas: analisi termodinamica del ciclo base di riferimento ideale, limite e reale semplificato. Scelta dei parametri operativi del ciclo: rapporto di compressione e temperatura massima. Eventuali modifiche al ciclo base: rigenerazione, frazionamento della compressione e/o della espansione.

Cicli combinati gas-vapore: benefici termodinamici connessi alla combinazione del ciclo a gas con quello a vapore. Il ciclo ideale di riferimento. Criteri di ottimizzazione termodinamica dei cicli a recupero alimentati da sorgenti a temperatura variabile. Il rendimento dei cicli combinati ed il rapporto di potenze tra sezione a gas e sezione a vapore.

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