Macchine a fluido

turbine-kaplan-05

In questa pagina saranno illustrati i contenuti delle lezioni a livello universitario di:

Macchine a fluido I/II;
Turbomacchine;
Progetto di macchine;
Motori a combustione interna.

 

Di seguito sono riportati alcuni dei testi utilizzati dal docente durante le lezioni:

  • "TURBOMACCHINE" di C. Pfleiderer - H. Petermann, ed. Tecniche Nuove;
  • "MACCHINE - LE TURBOMACCHINE MOTRICI E OPERATRICI - 2" di S. Sandrolini -  G. Naldi, ed. Pitagora Bologna;
  • "PRINCIPI DI MACCHINE A FLUIDO" di R. Della Volpe, ed. Liguori;
  • "MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA" di G. Ferrari, ed. Il Capitello;
  • "TURBINE A GAS E CICLI COMBINATI" di G. Lozza, ed. Esculapio;
  • "APPUNTI DALLE LEZIONI ED ESERCITAZIONI" Prof. Lanzafame, Università degli Studi di Catania;
  • "APPUNTI DALLE LEZIONI ED ESERCITAZIONI" Prof. R. Sala, Università degli Studi di Pavia;
  • "APPUNTI DALLE LEZIONI ED ESERCITAZIONI" Politecnico di Torino;
  • "APPUNTI DALLE LEZIONI ED ESERCITAZIONI" Prof.ssa Barigozzi, Università degli Studi di Bergamo;
  • "APPUNTI DALLE LEZIONI ED ESERCITAZIONI" Prof. F. Gamma, Università degli Studi di Roma - La Sapienza;

 

La vastità dei contenuti ha imposto una selezione tra gli argomenti più importanti che sono stati elencati in questa pagina. Per qualsiasi chiarimento relativo ad aree tematiche non presenti in questa pagina si contatti il Docente.

 

Di seguito il video di una lezione di Macchine a Fluido tenuta dal professore di Lezioni Materie Tecniche in modalità a distanza (con possibilità di effettuare lezioni in presenza nella città di La Spezia) 

 

 

 

 

Modulo

Argomenti

FONDAMENTI

Criteri di classificazione delle turbomacchine

Bilancio di energia

Lavoro Euleriano

Grandezze totali e grandezze di ristagno

Triangoli delle velocità

Le perdite e i rendimenti delle turbomacchine

Bilancio di energia, forma termodinamica e forma meccanica

DINAMICA DEL FLUSSO NELLA GIRANTE

Momento risultante delle forze palari

Effetto del numero finito di pale

Funzionamento a pressione costante e in sovrapressione

Grado di rezione e coefficiente di pressione

Scelta degli angoli costruttivi

Diversi forme di ruota

TEORIA DELLA SIMILITUDINE

Analisi dimensionale

Teorema di Buckingham

Gruppi adimensionali

Caratteristiche adimensionali

Similitudine e rendimento

Numero di giri specifico

Forma della girante

Diametro specifico

Diagramma di Cordier e di Baljè

POMPE IDRAULICHE

Portata e prevalenza, Disposizione di impianto, Potenza utile e potenza assorbita

Lavoro di Eulero

Caratteristica teorica

Effetto di deviazione della corrente

Metodo di Pfleiderer

Perdite per attrito e per urto

Caratteristica reale

Perdite e rendimenti

Cavitazione, Energia di riserva, numero caratteristico di aspirazione, altezza di aspirazione, NSPH,R, NSPH,A

Progetto di una pompa radiale lenta

 TURBINA AD AZIONE AD AMMISSIONE PARZIALIZZATA

Rappresentazione dell'espansione nel piano (h,s)

Rendimento total-to-static e rendimento total-to-total

Studio dei condotti statorici

Studio dei condotti rotorici

Correlazione di Sodeberg

Grado di reazione cinematico e gradi di reazione termodinamico

Turbina ad azione

Stadio ad azione ideale e reale

Limiti per gli stadi ad azione

Coefficiente di pressione ottimale con la parzializzazione

Perdite per ventilazione

Progetto completo di uno stadio ad azione ad ammissione parzializzata

STADIO A REAZIONE 

Analisi dello stadio Parson: grado di reazione, triangoli di velocità, condizione di massimo rendimento

Rendimenti di stadio

Coefficiente di pressione ottimale

Confronto tra stadio ad azione e stadio a reazione

 SCHIERE DI PROFILI

Profili alari

Serie NACA

Schiere di palettamenti

La deflessione e la deviazione

Prestazione ed incidenza

Diagramma di Weinig

Formula di Carter e Hughes

Criteri di carico

Equlibrio radiale e criteri di svergolamento 

 UGELLI GEOMETRICI

Leggi differenziali

Relazioni di Hugoniot

Aree di passaggio

Sonicità del flusso

Efflusso in ugelli reali

Velocità dell'efflusso

Condizioni critiche e condizioni soniche

Esponente della politropica

Progetto degli espansori: dimensionamento, aree di passaggio, divergenti tronco-conici, palettamenti delle turbine, rendimenti

Caso reale: progetto completo di un ugello

IL PROGETTO DELLA GIRANTE 

Proporzionamento e configurazione dell'albero e della girante

Il progetto delle pale

La pala radiale a doppia curvatura

Giranti veloci

Esempi costruttivi di giranti

TURBOMACCHINE ASSIALI

Concetti fondamentali

Svergolamento delle pale

Costruzione delle pale assiali

Giranti assiali con piccolo o grande passo di palettatura

Esempi di calcolo di macchine assiali

MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA

Classificazione dei motori alternativi

Struttura di un motore alternativo

Ciclo Diesel, ciclo Otto, Ciclo Sabathè, Cicli a 2T e a 4T

Cicli teorici e cicli indicati:  differenze, rendimento e lavoro specifico

Catena dei rendimenti, bilancio energetico

Pressione media indicata e pressione media effettiva

Coefficiente di riempiemento

Alimetazione aria nel motore a quattro e a due tempi

Curve caratteristiche: coppia, potenza e consumo specifico, formula della potenza attraverso la carica

Le prestazioni del motore e fattori che le influenzano

Dispersione ciclica

La sovralimentazione: classificazione dei sistemi, la turbosovalimentazione, sovralimentazione nei motori a 2T e 4T, raffreddamento della carica, Accopiamento del sovralimentatore al motore, compressore comandato meccanicamente, risposta al transitorio, sovralimentazione ad onde di pressione

Il downsizing

I combustibili: Esigenze dei motori a combustione interna, Aria necessaria alla combustione, potere calorifico, resitenza alla detonazione, accendibilità, volatilità, numero di Ottani e numero di Cetano

La combustione nel motore Otto: il carburatore, alimentazione ad iniezione di combustiobile, iniezione diretta e indiretta, , Sistemi single point e multi point, iniezione diretta di benzina (motori GDI), La formazione della miscela combustibile-aria, combustione normale, propagazione del fronte di fiamma, combustioni anomale e detonazione, anticipo all'accensione, progetto della camera di combustione, legge di rilascio del calore

La combustione nel motore Diesel: Esigenze del motore Diesel e funzioni dell'apparato d'iniezione, pompe di iniezione, gruppi di iniezione a controllo elettronico (common-rail), Spray di combutibile, il ritardo d'accensione, combustione in fase premiscelata e in fase diffusiva, disegno della camera di combustione, legge di rilascio del calore

Formazione e controllo degli inquinanti: Emissioni allo scarico di un motore Otto, controllo delle emissioni in un motore Otto (interventi sui combustibili, azioni sull'alimentazione, interventi sul processo di combustione, convertitori catalitici), il particolato nell'emissione del motore Diesel (processo di formazione, controllo della formazione, interventi a valle del ciliindro del Diesel)

Sistemi di raffreddamento e di lubrificazione

Esercizi applicativi

TURBINE IDRAULICHE

Motrici idrauliche: classificazione e grandeze di impianto

Diagrammi statistici

Gradi di reazione

Velocità periferica

Turbina Pelton: turbine ad azione, dimensionamento e disegno delle pale, dispositivi di alimentazione, diagrammi caratteristici della Pelton

Turbina Francis: architettura, condizioni allo scarico, necessità del tubo diffusore, caratteristica, regolazione

Turbina Kaplan: condizioni di flusso, la pala rotorica, andamento delle pressioni, portanza e resistenza, teoria profili sottili, stallo, distacco della vena, profili tipici serie Gottinga, portanza e incidenza, schiere, diagramma di Weinig, portanza e deviazione