Schema della sezione

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    Corso di MACCHINE MARINE [100IN] e Corso di MACCHINE [065IN]

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    Rodolfo Taccani

    Ufficio: Ed.C7, secondo piano, stanza C7_2.16

    Telefono: 040 558 3806

    E-mail: taccani@units.it

    Orario di ricevimento: da Lunedì a Venerdì su appuntamento

    Lucia Parussini

    Ufficio: Ed.C7, primo piano, stanza C7_1.9

    Telefono: 040 558 3804

    E-mail: lparussini@units.it

    Orario di ricevimento: da Lunedì a Venerdì su appuntamento

    Marco Bogar

    Ufficio: Ed.C7, secondo piano, stanza C7_2.9

    Tel. 040 558 3801

    E-mail: marco.bogar@dia.units.it

    Orario di ricevimento: su appuntamento

    Orari delle lezioni 

    Lunedì 15.15-17  Ed.C1 Aula F

    Martedì 14.15-16  Ed.H2bis Aula 2A Morin

    Mercoledì 11.15-14 Ed.C1 Aula F

    Giovedì 11.15-14 Ed.C1 Aula F

    CODICE TEAMS per le lezioni registrate gzt22xp 

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    Obiettivi del corso

    Conoscenza e capacità di comprensione: fornire una conoscenza essenziale ma rigorosa dei principi di funzionamento delle turbomacchine e delle macchine volumetriche. Dare le informazioni fondamentali sull’inquinamento da processi di combustione e sulle tecniche di contenimento e di abbattimento. Conoscere le tipologie e le caratteristiche operative dei gruppi motori per la propulsione navale.


    Conoscenza e capacità di comprensione applicate: capacità di concepire il funzionamento delle macchine e spiegarlo sulla base di principi fisici e termodinamici fondamentali.


    Autonomia di giudizio: capacità di raccogliere ed interpretare correttamente i dati di funzionamento delle macchine.


    Capacità di apprendere:     capacità di affrontare lo studio di macchine e sistemi energetici innovativi e/o complessi con una solida preparazione di base.

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    Contenuti

    INTRODUZIONE, CLASSIFICAZIONE DELLE MACCHINE
    Generalità, classificazione e criteri di studio.


    ELEMENTI DI TERMOFLUIDODINAMICA DELLE MACCHINE

    Richiami e complementi di termodinamica e di gasdinamica
    Primo principio della termodinamica in funzione dell’energia interna e dell’entalpia, grandezze statiche, di ristagno, totali. Efflusso dei fluidi comprimibili. Trasformazioni ideali e reali di compressione ed espansione.

    Teoria monodimensionale delle turbomacchine
    Principi di funzionamento delle turbomacchine: correnti assolute e relative, triangoli di velocità, teoria Euleriana, grado di reazione. La similitudine ed il numero caratteristico di macchina.


    LE MACCHINE OPERATRICI IDRAULICHE E TERMICHE

    Turbomacchine operatrici
    Curva caratteristica teorica ed effettiva. Cenno alla conformazione delle pale.

    Regolazione delle macchine operatrici
    Interazione con l’impianto. Punto di funzionamento e regolazione. Macchine in serie e in parallelo.

    Pompe, i ventilatori e i compressori

    Pompe
    La cavitazione: descrizione e condizioni di insorgenza. Particolarità delle pompe dinamiche e volumetriche e loro curve caratteristiche.

    Ventilatori
    Particolarità dei ventilatori e loro curve caratteristiche.

    Compressori
    Particolarità dei compressori dinamici, processo termodinamico, curve caratteristiche e limiti funzionali (ingolfamento, stallo, pompaggio). Particolarità dei compressori volumetrici e curve caratteristiche.


    LE MACCHINE MOTRICI IDRAULICHE E TERMICHE

    Turbine idrauliche
    Generalità sugli impianti idroelettrici. Classificazione delle turbine idrauliche. Particolarità delle turbine Pelton, Francis, elica e Kaplan.

    Combustione e inquinamento
    Caratteristiche e modalità di utilizzo dei combustibili. Trattazione elementare della combustione (richiami e complementi). Prodotti inquinanti della combustione e interventi per la loro riduzione.

    Turbomacchine motrici termiche

    Turbine termiche

    Classificazione degli stadi, rendimento della palettatura e condizioni ottime di funzionamento.

    Macchine a vapore
    I cicli (richiami). I generatori di vapore. Architettura delle turbine a vapore. Campi di applicazione.

    Turbine a gas
    Il ciclo Brayton semplice e rigenerativo (richiami), limiti termodinamici e tecnologici. Classificazione, architettu¬ra, aspetti costruttivi e funzionali.

    Cicli combinati e cogenerazione
    Vantaggi dei cicli gas-vapore e della cogenerazione. Cenno ad alcune soluzioni d’impianto.

    Motori alternativi a combustione interna

    Principi e aspetti funzionali di base
    I cicli teorici (richiami). Aspetti funzionali dei motori Otto e Diesel, a 2 e a 4 tempi, aspirati e sovralimentati (ricambio della carica, alimentazione dell’aria e del combustibile, fenomenologia della combustione, definizione delle potenze e dei rendimenti, curve caratteristiche, trattamento dei gas di scarico). Particolarità dei motori Otto e Diesel, a due e a quattro tempi, con riferimento ai motori veloci per trazione e trasporto su strada.


    COMPLEMENTI DI MACCHINE MARINE

    Generalità sui sistemi propulsivi navali
    Architettura di base dei sistemi meccanici ed elettrici, requisiti e vincoli della propulsione (cenni).

    Macchine a vapore per la propulsione marina
    Cenni storici, le applicazioni attuali, vincoli progettuali e particolarità costruttive.

    Turbine a gas per la propulsione marina
    Campi di applicazione, vincoli funzionali connessi all’impiego marino.

    Motori per la propulsione marina
    Cenni storici. I motori medio veloci e lenti. Soluzioni progettuali e curve di funzionamento. Controllo delle emissioni e cenni alla normativa. Alimentazione a gas.

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    Modalità d'esame

    L’esame, normalmente, si articola su 3 domande che comprendono tutto il programma fatto, anche le esercitazioni e l’attività di laboratorio.

    Ogni studente è tenuto a portare un quaderno delle esercitazioni e delle prove di laboratorio all’esame. Nel quaderno andranno inseriti gli esercizi svolti e i report dettagliati delle prove di laboratorio.

    Gli esercizi svolti devono essere scritti a mano, i report di laboratorio possono essere scritti al computer.

    Il quaderno va inviato via mail ai docenti in formato pdf almeno 7 giorni prima dell'appello a cui si è iscritti.

    La valutazione dell’esame è espressa in trentesimi. L’esame è considerato sufficiente con una votazione di almeno 18/30.

    In accordo con il Regolamento carriera studente Art. 27 – punto 5. e 6.

    Lo studente può ritirarsi dall’esame in ogni momento prima della conclusione dell’esame ed è consentito allo studente rifiutare un esito positivo. Lo studente non può rifiutare un esito negativo.

    Lo studente può rifiutare il voto fino al momento in cui la commissione si accinge alla verbalizzazione dell’eventuale esito positivo della prova.

    Lo studente non potrà ripetere l’esame nell’appello successivo a quello in cui ha sostenuto l’esame per il quale ha rifiutato l’esito positivo (si intende all’interno della stessa sessione).


    Gli appelli straordinari sono riservati agli studenti iscritti come fuori corso o ripetenti. Possono partecipare anche studenti ritirati da appelli precedenti. Sono previsti appelli straordinari a novembre e aprile.

    A dicembre e maggio sono previsti dei preappelli per tutti gli studenti a partire dal semestre successivo a quello in cui si è frequentato il corso.

    Le date degli appelli straordinari e preappelli saranno fissate a inizio di ogni semestre.




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    Testi

    Alberto Cavallini, Lino Mattarolo, "Termodinamica Applicata", Cleup Editore, Padova, 1990.

    Vincenzo Dossena, Giancarlo Ferrari, Paolo Gaetani, Gianluca Montenegro, Angelo Onorati, Giacomo Persico, “Macchine a fluido”, CittàStudi Edizioni, 2015.

    Renato Della Volpe, “Macchine”, Liguori Editore, Napoli, 2011.

    Giancarlo Ferrari, “Motori a Combustione Interna”, Esculapio, Bologna, 2016.

    Giancarlo Ferrari, “Hydraulic and Thermal Machines”, Esculapio, Bologna, 2007.

    Renato Della Volpe, “Impianti Motori per la Propulsione Navale”, Liguori Editore, Napoli, 1990.


    Per approfondimenti su batterie, elettrolizzatori, stoccaggio di idrogeno:

     - batterie - 

    Dal libro: Springer Handbook of Electrochemical Energy, C. Breitkopf, K. Swider-Lyons, Springer, 2016, ISBN: 9783662466568, capitolo 2 (Modern electrochemistry - Cornelia Breitkopf, Karen Swider-Lyons)

    Dal libro: Handbook of Batteries, D. Linden, T. B. Reddy, McGraw-Hill Professional, 2001, 9780071359788, capitoli: 1 (basic concepts - David Linden), 2 (electrochemical principles and reactions - John Broadhead, Han C. Kuo), 3 (factors affecting batteries performace - David Linden)

     - elettrolizzatori - 

    Dal libro: Electrochemical Water Electrolysis, Fundamentals and Technologies, 2020 Taylor & Francis Group, 78-1-138-32932-4, capitolo 1 (Fundamentals of water electrolysis - Xiaoxia Yan, Rida Javed, Yanmei Gong, Daixin Ye, Hongbin Zhao)

    Dal libro: Solar Hudrogen Production, 2019, Academic Press, 9780128148532, capitolo 9 (Electrochemical Hydrogen Generation)

    Dal libro: Solar Based Hydrogen Production Systems, Dincer, Joshi, 2013, Springer, 978-1-4614-7430-2, capitolo 2 (Hydrogen production methods)

     - stoccaggio di idrogeno - 

    Dal libro: Electrochemical Energy Storage for Renewable Sources and Grid Balancing, capitolo 9 (Large-Scale Hydrogen Energy Storage - Erik Wolf - doi.org/10.1016/B978-0-444-62616-5.00009-7)

    Dal libro: Sustainable Hydrogen Production, Dincer, Zamfirescu, 2016, Elsevier, 978-0-12-801563-6, paragrafo 2.7 (Hydrogen storage and distribution)

    Dal libro: Handbook of Hydrogen Storage: New Materials for Future Energy Storage, capitolo 1 (Storage of Hydrogen in the Pure Form - Manfred Klell)

    Dal libro: Hydrogen Production by Electrolysis, capitolo 7 (Hydrogen Storage Options Including Constraints and Challenges - Agata Godula-Jopek)

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    Materiale online

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    Attività di laboratorio