Progetto di Macchine - Anagrafica della Ricerca, Prodotti della

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Insegnamento
Progetto di Macchine
Livello e corso di studio
Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica LM 33
Settore scientifico
disciplinare (SSD)
ING-IND/08
Anno di corso
1
Numero totale di
crediti
9
Propedeuticità
Fluidodinamica delle Macchine
Docente
Laura Tribioli
Facoltà: Ingegneria
Nickname: laura.tribioli
Email: [email protected]
Orario di ricevimento: consultare calendario videoconferenze
Obiettivi formativi
Il corso si propone di inquadrare e sviluppare i principali aspetti riguardanti le macchine a fluido e di fornire gli
elementi fondamentali di calcolo e progetto delle turbomacchine motrici e operatrici secondo un’analisi
monodimensionale. Vengono inoltre fornite le nozioni fondamentali sulla teoria alare per l’analisi
bidimensionale.
Prerequisiti
Conoscenza dei concetti introdotti nei corsi di termodinamica applicata, macchine e fludidodinamica applicata
alle macchine. Al riguardo, si consiglia di rivedere tali nozioni, propedeutiche ai fini della comprensione della
materia e dell’apprendimento della stessa.
Contenuti del corso
Modulo 1 – Introduzione alle turbomacchine. Richiami sulla fluidodinamica e sugli ugelli. Efflusso nei condotti
statorici e rotorici delle turbomacchine.
Modulo 2 – Introduzione alle turbomacchine motrici e caso delle turbine assiali. Regolazione delle turbine.
Modulo 3 – Elementi di calcolo progettuale delle turbine assiali a vapore.
Modulo 4 – Introduzione alle turbomacchine operatrici e caso dei compressori assiali. Cenni alla teoria alare.
Fenomeni di instabilità: bloccaggio, pompaggio e stallo. Metodo dello svergolamento con l’equilibrio radiale.
Regolazione dei compressori.
Materiali di studio
·
MATERIALI DIDATTICI A CURA DEL DOCENTE
Testi consigliati:
⋅
C. Caputo, Vol. 2 - LE TURBOMACCHINE, Casa Editrice Ambrosiana
⋅
O. Acton, Turbomacchine, UTET, Torino, ISBN-13: 9788802039787
⋅
O. Acton, C. Caputo, Impianti Motori, UTET, Torino, ISBN-13: 9788802046686
⋅
R. Della Volpe: Macchine, Liguori Editore
Metodi didattici
Il corso è sviluppato attraverso le lezioni preregistrate audio-video che compongono, insieme a slide e dispense,
i materiali di studio disponibili in piattaforma.
Sono poi proposti dei test di autovalutazione, di tipo asincrono, che corredano le lezioni preregistrate e
consentono agli studenti di accertare sia la comprensione, sia il grado di conoscenza acquisita dei contenuti di
ogni modulo.
Sono altresì disponibili lezioni in web-conference programmate a calendario che si realizzano nei periodi
didattici.
La didattica si avvale, inoltre, di forum (aule virtuali) e chat disponibili in piattaforma che costituiscono uno
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spazio di discussione asincrono, dove i docenti e/o i tutor individuano i temi e gli argomenti più significativi
dell’insegnamento e interagiscono con gli studenti iscritti.
Modalità di verifica
dell’apprendimento
L’esame consiste di norma nello svolgimento di una prova scritta e/o orale (facoltativo) tendente ad accertare le
capacità di analisi e rielaborazione dei concetti acquisiti.
La prova orale consiste in un colloquio tendente ad accertare il livello di preparazione dello studente.
La prova scritta prevede 1 o 2 esercizi pratici e 1 o 2 domande teoriche a risposta aperta.
Criteri per
l’assegnazione
dell’elaborato finale
L’assegnazione dell’elaborato finale avverrà sulla base di un colloquio con il docente in cui lo studente
manifesterà i propri specifici interessi in relazione a qualche argomento che intende approfondire; non esistono
preclusioni alla richiesta di assegnazione della tesi e non è prevista una media particolare per poterla richiedere.
Programma esteso e materiale didattico di riferimento
Modulo 1 - Lezione 1
Introduzione alle turbomacchine ed elementi di base. Richiami sulla fluidodinamica e dell’equazione dell’energia.
· Materiali didattici a cura del docente
Espressione termofluidodinamica dell’equazione dell’energia, tubi di efflusso e grandezze di ristagno.
I regimi di flusso nei condotti. La velocità caratteristica adiabatica e il numero di Mach.
Moto di fluidi comprimibili in condotti con sezione variabile. La relazione di Hugoniot. Il fenomeno del
bloccaggio della portata e l’efflusso in condotti convergenti.
Moto di fluidi comprimibili in condotti con sezione variabile. Efflusso in condotti convergenti-divergenti e analisi
teorica del funzionamento in fuori progetto.
Efflusso nei condotti statorici. Cenno sui diffusori.
Efflusso nei condotti rotorici. Triangoli di velocità e scambio di lavoro tra fluido e palettatura.
Forma delle palettature e diagrammi di espansione. Grado di reazione. Stadio ad azione e reazione.
Macchine motrici: turbine assiali. Analisi energetica monodimensionale.
Macchine motrici: turbine assiali. Rendimento di stadio e confronto stadi ad azione e reazione. Turbine
Monostadio
Macchine motrici: turbine assiali. Turbine Polistadio: ruota a salti di pressione, ruota a salti di velocità,
successione di stadi a reazione, soluzioni miste. Principali perdite e rendimento interno.
Macchine motrici: regolazione delle turbine assiali a vapore. Laminazione e parziazlizzazione.
Principali caratteristiche costruttive e principali applicazioni delle turbine assiali a vapore. Perdite
fluidodinamiche nelle turbine a vapore.
Nomenclatura per l’analisi dimensionale delle turbine assiali a vapore. Definizione delle principali grandezze
cinematiche.
Diverse tipologie e configurazioni di turbine assiali a vapore: contropressione, condensazione, risurriscaldamento
e condensazione.
Elementi di calcolo progettuale delle turbine assiali a vapore. Input e output. Scelta della tipologia di turbina
(Numero corpi turbina; Velocità di rotazione; Tipo di stadi e loro successione; Numero di stadi per ciascun tipo)
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Elementi di calcolo progettuale delle turbine assiali a vapore. Input e output. Dimensionamento dello stadio:
andamento del profilo meridiano; calcolo altezze pale, profili e angoli costruttivi; teoria dell’equilibrio radiale per
lo svergolamento a vortice libero.
Elementi di calcolo progettuale delle turbine assiali a vapore. Input e output. Dimensionamento dello stadio:
calcolo tenute tra gli stadi e curva di Fanno; calcolo/verifica perdite (ovvero andamento delle linea di espansione
reale), correzione (eventuale) dei dati assunti in input.
Introduzione alle turbomacchine operatrici e caso dei compressori assiali.
Cenni alla teoria alare su profilo isolato. Teorema di Kutta-Joukowski. Introduzione dei concetti di portanza e
resistenza. Applicazione della teoria alare alla schiera di pale.
Cenni alla teoria alare. Parametri aerodinamici applicati alle schiere di pale per macchine motrici ed operatrici:
comportamento ideale.
Cenni alla teoria alare. Parametri aerodinamici applicati alle schiere di pale per macchine motrici ed operatrici:
comportamento reale.
Fenomeni di instabilità: cavitazione, bloccaggio, pompaggio e stallo. Metodo dello svergolamento
con l’equilibrio radiale. Regolazione dei compressori
Cenni sulla teoria della similitudine.
Metodi di regolazione dei compressori: Laminazione (strozzamento) alla mandata; Laminazione (strozzamento)
all’aspirazione; By-pass; Variazione del numero di giri; Variazione dell’angolo di calettamento (stagger).
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