Triennale

 

Insegnamenti previsti dal Corso di Studio

70/0066-M - MACCHINE A FLUIDO

Anno Accademico ​2019/2020

Docente
PIERPAOLO ​PUDDU (Tit.)
Periodo
Primo Semestre​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale​
Lingua Insegnamento
ITALIANO​



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/78] ​ ​INGEGNERIA MECCANICA [78/00 - Ord. 2017] ​ ​PERCORSO COMUNE990
Obiettivi

In accordo con gli obiettivi formativi del Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica, il corso di Macchine a Fluido ha come obiettivo quello di fornire allo studente le conoscenze fondamentali per lo studio delle macchine a fluido e la comprensione del loro funzionamento.

I principali risultati di apprendimento attesi per il corso di Macchine a Fluido sono i seguenti
Conoscere e comprendere i principi fondamentali relativi al funzionamento delle macchine a fluido.
Acquisire le conoscenze per risolvere i problemi applicativi inerenti il funzionamento e lutilizzo delle macchine a fluido
Comprendere le leggi delle trasformazioni termodinamiche e dei processi fluidodinamici che si svolgono nelle macchine a fluido.
Acquisire le competenze necessarie per svolgere le valutazioni energetiche delle applicazioni ingegneristiche sulle macchine a fluido.
Acquisire la capacità di formulare ipotesi, assunzioni e semplificazioni relativamente alle macchine a fluido e alle rispettive trasformazioni termodinamiche al fine di risolverne i bilanci di massa, energia e quantità di moto.
Acquisire la capacità di rappresentare graficamente sui piani termodinamici le principali trasformazioni connesse al funzionamento delle macchine a fluido e dei corrispondenti cicli termodinamici che realizzano.

Prerequisiti

Conoscenza indispensabile delle nozioni fondamentali di algebra, analisi matematica trigonometria, operazioni tra vettori, operatori gradiente, divergenza e rotore.

Conoscenza dei contenuti di Fluidodinamica con particolare importanza a:
- Proprietà dei fluidi
- Cinematica e dinamica dei fluidi: concetto di portata volumetrica e massica.
- Equazione del moto dei fluidi perfetti ed equazione di Bernoulli.
- Punti di vista Lagrangiano e Euleriano e il teorema di trasporto di Reynolds.
- Equazioni di conservazione (della massa, della quantità di moto, del momento della quantità di moto e dell’energia).
- Regimi di flusso laminare e turbolento,
- Flusso nei condotti e perdite di carico (il diagramma di Moody, lo strato limite).

Conoscenza dei contenuti di Termodinamica e in maniera indispensabile
- Proprietà termodinamiche dei fluidi, e piani termodinamici
- Equazione di stato e le trasformazioni di gas ideale
- Principi della termodinamica per i sistemi chiusi.
- Energia interna e entalpia del gas ideale
- Processi reversibili e irreversibili

Contenuti

Richiami e generalità
Richiami su sistemi fluidi e trasformazioni
Leggi di conservazione ed equazioni dell’energia per i sistemi chiusi ed aperti
Equazioni integrali per lo studio del moto dei fluidi
Definizione e classificazione delle macchine a fluido
Prevalenza, energia disponibile e rendimenti
Flusso unidimensionale comprimibile

Turbomacchine
- Analisi dimensionale e similitudine
- Ugelli e diffusori: forme dei condotti ed equazioni fondamentali
- Rendimenti di ugelli e diffusori
- Condizioni critiche, condizioni nominali e fuori progetto negli ugelli.
- Il flusso nei condotti rotanti.
- Sistema di riferimento assoluto e relativo.
- Equazione di Eulero.
- Concetto di stadio e grado di reazione.
- Rendimento di palettatura.

Turbomacchine motrici
- Le turbine idrauliche.
- Le turbine a fluido comprimibile.
- Turbomacchine operatrici
- Macchine operatrici centrifughe e assiali
- Problemi di impiego delle macchine operatrici (caratteristica di un circuito, innesco e cavitazione)

Compressori volumetrici
- Compressore Roots,
- Compressore a palette.
- Compressore a vite

Motori a combustione interna
- Generalità, classificazione, elementi costruttivi
- Motori ad accensione comandata e ad accensione per compressione
- Motori a due e quattro tempi
- Cicli di riferimento per lo studio dei motori
- Confronto ciclo Beau de Rochas e ciclo Diesel
- Ciclo limite (cenni), Ciclo reale, diagramma indicato.
- Distribuzione delle fasi.
- I combustibili e la combustione nei MCI.
- Emissioni e marmitte catalitiche
- Espressioni della potenza dei MCI e curve caratteristiche.
- La sovralimentazione

Metodi Didattici

Il corso prevede una serie di lezioni teoriche seguite da esempi ed applicazioni numeriche esemplificative degli argomenti trattati. Ulteriore materiale riguardante esempi ed esercizi numerici, slides, grafici schemi e tabelle sono forniti sia mediante fotocopie che files sul sito web docente. Foto, schemi esemplificativi e componenti reali di diverse macchine a fluido vengono inoltre illustrati e discussi alla classe durante la lezione. Gli studenti vengono inoltre periodicamente invitati ad intervenire attraverso la formulazione di domande che richiedono una riflessione critica sui fenomeni fisici che governano il funzionamento delle macchine e sulle relative relazioni analitiche.

In particolare il corso si articola nei seguenti argomenti principali:
- Richiami di Termodinamica e Fluidodinamica.(8 ore di lezione, 2 ore di esercitazione)
- Le macchine operatrici volumetriche.(8 ore di lezione, 4 ore di esercitazione)
- Le Turbomacchine: Generalità, Turbomacchine motrici ed operatrici. (30 ore di lezione, 15 ore di esercitazione)
- Motori a combustione interna. (18 ore di lezione, 5 ore di esercitazione)

Verifica dell'apprendimento

L'esame prevede preliminarmente il superamento di una prova scritta costituita da esercizi numerici sugli argomenti del corso che consente l'accesso al colloquio orale il quale determina la valutazione finale dell'esame. Lo studente per sostenere l'esame orale deve quindi dimostrare di saper svolgere dei calcoli, risolvere dei problemi semplici e di base, conoscere e applicare le regole sulle unità di misura e i principi fondamentali che governano il funzionamento delle macchine. Gli argomenti della prova scritta (una intermedia a metà corso e l'altra alla fine) riguardano i principali argomenti del corso: Macchine volumetriche, Turbomacchine e Motori a combustione interna. Le prove scritte sono un test di verifica delle competenze acquisite dagli studenti ma non forniscono valutazione quantitativa dell'esame. La prova scritta si ritiene superata se il punteggio acquisito è superiore a 20 punti su 100 sulla singola prova ma non inferiore a 80 punti complessivi per le due prove. Il superamento dello scritto fornisce esclusivamente l'idoneità per sostenere l'esame orale. Il colloquio orale deve invece consentire di verificare le capacità dello studente ad esprimersi utilizzando la terminologia tecnica corretta e aver assimilato, compreso e saper applicare le leggi legate ai fenomeni fisici che governano il funzionamento delle macchine. E' altresì fondamentale per il superamento dell'esame che l'esaminando dimostri di conoscere e saper applicare le leggi generali e fondamentali della fluidodinamica e della termodinamica. La valutazione della verifica avviene esprimendo un voto complessivo dell'esame orale che consiste nell'attribuire un punteggio massimo di 10 punti a ciascuna delle tre domande che vengono poste all'esaminando. Ciascuna domanda fa riferimento ad uno dei 3 principali argomenti del programma svolto durante le lezioni del corso e che riguardano le Macchine volumetriche, le Turbomacchine e i Motori a combustione interna.

Testi

- Catalano - Napolitano: "Elementi di macchine operatrici a fluido", Ed. Pitagora, Bologna;
- C. Caputo "Le macchine volumetriche" Vol. III Tomo I Masson 1997.
- C Caputo: "Le Turbomacchine", Ed. Masson;
- Cornetti: "Macchine a Fluido", Ed. Il Capitello, Torino.
- G. Ferrari, “Motori a combustione interna”, Ed. Il Capitello, Torino, 1991
- Dixon, Hall, “Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachines”, Butterworth-Heinemann, 2010
- Dossena, Ferrari, Gaetani, e altri: "Macchine a Fluido", Ed. CittaStudi, 2015

Altre Informazioni

Oltre agli esempi svolti a lezione vengono forniti esempi di esercizi sui diversi argomenti del corso da svolgere a casa Le copie di tabelle, illustrazioni, figure fornite e illustrate a lezione sono disponibili sul sito
http://people.unica.it/pierpaolopuddu/didattica/insegnamenti/macchine-a-fluido/

Obiettivi di Apprendimento – Percorso 2019-2020

credits unica.it | accessibilità Università degli Studi di Cagliari
C.F.: 80019600925 - P.I.: 00443370929
note legali | privacy

Nascondi la toolbar