Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

Fondamenti di termodinamica 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.

Fondamenti di fluidodinamica delle macchine: le equazioni cardinali dell’efflusso. L’equazione della Meccanica applicata ai condotti in cui evolvono fluidi. Deduzione dell’equazione di Eulero. Il moto dei fluidi nei condotti delle turbomacchine: ugelli e diffusori.

Le macchine a fluido.
Principi di funzionamento delle turbomacchine: generalità sui condotti delle turbomacchine. Efflusso nei condotti statorici e rotorici e scambio di lavoro fluido-palettatura nel rotore. L’efflusso interpalare: la legge del vortice libero. Analisi degli stadi delle turbomacchine. Funzionamento ad azione e reazione: stadi caratteristici di turbine termiche assiali. Criteri di scelta delle turbomacchine
Le turbomacchine motrici idrauliche: considerazioni generali e parametri caratteristici; classificazione delle turbine idrauliche; criteri di scelta di una turbina idraulica; turbine Pelton; turbine a reazione: Francis e Kaplan
Le turbomacchine operatrici idrauliche: considerazioni generali e parametri caratteristici; classificazione delle pompe dinamiche; il fenomeno della cavitazione; criteri di scelta di una pompa dinamica; curve caratteristiche di funzionamento delle pompe dinamiche.
Macchine volumetriche operatrici: generalità e principi di funzionamento, compressori volumetrici alternativi, pompe volumetriche alternative.

Analisi termodinamica dei cicli di conversione: estensione delle analisi di I e II principio a sistemi a più ingressi e più uscite; analisi dei cicli di conversione dell’energia; cicli termodinamici di base per impianti di conversione dell’energia.
Cicli con turbine a vapore: generalità sul ciclo di riferimento e sul relativo schema impiantistico di base, ciclo di base limite e reale, analisi termodinamica del ciclo base, modifiche al ciclo base: il risurriscaldamento del vapore e la rigenerazione termica; cenni alle soluzioni impiantistiche e prestazioni globali.
Cicli con turbine a gas: generalità sul ciclo di riferimento e sul relativo schema impiantistico di base; analisi termodinamica del ciclo di ideale e limite; analisi termodinamica del ciclo reale semplificato; eventuali modifiche al ciclo base: la rigenerazione, frazionamento della compressione e dell’espansione, cicli complessi; cenni alle soluzioni impiantistiche e prestazioni globali
Cicli combinati gas-vapore: considerazioni termodinamiche; espressione del rendimento termodinamico e del rapporto delle potenze TG/IV; schema impiantistico e parametri caratteristici.
Cicli con macchine volumetriche: principi di funzionamento e classificazione dei MCI, la fase di combustione; cicli ideali e limite di riferimento; ciclo reale (ciclo indicato); prestazioni e campi di applicazione.

M. Gambini, M. Vellini - Macchine a fluido - Texmat

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 e incomprimibili) e macchine operatrici (pompe).
Principi di funzionamento delle macchine volumetriche. Le macchine volumetriche operatrici: pompe e compressori alternativi.

Metodologie di analisi degli impianti di conversione dell’energia.
Analisi di primo e secondo principio dei cicli termodinamici per la conversione termoemeccanica dell'energia.
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. Schemi impiantistici di impianti a 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, espressione del rendimento e del rapporto di potenze. Generatori di vapore a recupero (GVR) ad un livello di pressione: schema impiantistico, parametri caratteristici, criterio di calcolo e ottimizzazione singola. Criterio di calcolo e di ottimizzazione combinata GVR a 1 livello di pressione e ciclo a vapore sottoposto.

M. Gambini, M. Vellini - Appunti per le lezioni di Macchine
M. Gambini - Appunti per le lezioni di Conversione dell’Energia