IMPIANTI CONVERTITORI D'ENERGIA: Le "Macchine" quali convertitori di energie naturali in energia utile: le macchine a fluido. Classificazioni delle macchine. Sorgenti energetiche convenzionali e non convenzionali. Sorgenti rinnovabili. Gli impianti motori tradizionali ed il loro inserimento nel sistema energetico. Il rendimento globale degli impianti motori e sua suddivisione in rendimenti parziali. I fattori di costo del kWh nei vari tipi di impianti e considerazioni sull'economia e la gestione della produzione di energia.
RICHIAMI DI TERMODINAMICA DELLE MACCHINE: Stato e trasformazione dei fluidi. La varianza. L'equazione di stato. Il principio della conservazione. Il principio dell'equivalenza.. Applicazioni del principio dell'equivalenza. Generalizzazione del 1° principio della termodinamica. Il principio dell'evoluzione. Bilancio energetico nei processi termodinamici. Le irreversibilità. La funzione "entropia". Le trasformazioni tecniche dei fluidi. I piani di rappresentazione termodinamica. Le trasformazioni di compressione e di espansione. Cicli e processi periodici termodinamici. Cicli ideali, limite e reali. Considerazioni sui rendimenti dei cicli termodinamici.
CENNI SUI GENERATORI DI VAPORE: La evoluzione dei generatori di vapore. Struttura dei generatori per centrali termoelettriche a circolazione naturale, a circolazione assistita, e ad attraversamento forzato. Il rendimento del generatore di vapore: analisi delle perdite, analisi dei fumi e misura del rendimento. Cenno alla corrosione solforica e vanadica.
GLI IMPIANTI MOTORI A VAPORE: Il circuito elementare. Il ciclo di Hirn nei piani termodinamici. Le condizioni al condensatore. Le condizioni al generatore di vapore. I surriscaldamenti ripetuti. La rigenerazione termica ed i suoi benefici. La rigenerazione continua. la funzione f(h). La rigenerazione con un solo spillamento di vapore. La rigenerazione con due spillamenti di vapore. La rigenerazione con z spillamenti di vapore: proprietà notevoli del processo rigenerativo. Lo schema dell'impianto a vapore rigenerato. Tipi di rigeneratori. Cenno sul comportamento degli impianti motori a vapore in transitorio.
GLI IMPIANTI CON TURBINE A GAS: Il circuito elementare. Il ciclo termodinamico. Rendimento e lavoro del ciclo ideale. Rendimento e lavoro del ciclo limite. Eccesso d'aria negli impianti a circuito aperto. Rendimento e lavoro del ciclo reale. La regolazione della potenza. Gli impianti a circuito chiuso. La rigenerazione termica. Gli impianti a più assi. Linee di sviluppo delle T.G.. Prospettive. Campi di applicazione delle turbine a gas.
GLI IMPIANTI COMBINATI: Combinazione di macchine di diverso tipo in un impianto. Combinazione di impianti diversi. Esempi di combinazione turbina a gas - turbina a vapore. La produzione combinata di lavoro meccanico e di calore.
LE TURBOMACCHINE: Classificazione e descrizione delle turbomacchine. Tipi e principi di funzionamento. Palettature statoriche e rotoriche. Triangoli di velocità. Richiami di fluidodinamica delle macchine. Impostazioni euleriana e lagrangiana dei problemi. Le equazioni cardinali per lo studio del moto dei fluidi nei condotti: Le equazioni termodinamiche. L'equazione della continuità. L'equazione meccanica. L’equazione dell'impulso. L'equazione dell'energia. L’espressione termo-fluidodinamica dell’equazione dell’energia. Il moto irrotazionale a vortice libero. Cenno al vortice forzato. I regimi di efflusso nei condotti. Gli effetti della viscosità del fluido. Gli effetti dell’elasticità del fluido. Regimi di moto subsonico, transonico e supersonico. Equazione del moto unidimensionale e permanente di un gas perfetto in un condotto, con attrito, scambio termico, e variazione continua della sezione (espressione del dc/c). Espressione delle grandezze di ristagno e della pressione dinamica in funzione del numero di Mach. Gli efflussi nei condotti delle turbomacchine: Le schiere palettate. L’efflusso nei condotti statorici: La fenomenologia dell’efflusso. Le equazioni di Hugoniot. Comportamento dell’ugello in condizioni fuori progetto. Il diagramma ed il cono di Stodola. Il comportamento reale degli ugelli. Configurazione dei condotti statorici delle turbomacchine. Il rendimento degli ugelli. L’efflusso nei condotti rotorici: I triangoli di velocità. Moto assoluto e relativo del fluido. Gli scambi di lavoro tra fluido e palettatura. Il grado di reazione. Forme delle palettature rotoriche e diagrammi di espansione. Il rendimento di palettatura. Le turbine a fluido comprimibile: Lo stadio assiale di turbomacchina motrice. Lo stadio ad azione. Lo stadio a reazione. Le turbine ad azione. Le turbine a reazione. Confronto tra le turbine ad azione ed a reazione. Il rendimento di stadio. Il rendimento interno della turbina. Limiti di potenza delle turbine a vapore. Cenno alle turbine idrauliche Pelton. Le turbomacchine operatrici: Definizione di prevalenza. Le curve caratteristiche di pompe e compressori centrifughi: La caratteristica teorica con infinite pale. La caratteristica teorica con z pale. La caratteristica reale. La caratteristica del circuito utilizzatore. Il punto di funzionamento di una pompa centrifuga. Accoppiamenti di pompe centrifughe in serie ed in parallelo. La cavitazione delle pompe. Altezza limite di aspirazione ed innesco delle pompe.
MACCHINE OPERATRICI VOLUMETRICHE: Descrizione dei compressori alternativi e rotativi volumetrici. Portata, prevalenza e rendimento volumetrico dei compressori alternativi e di quelli rotativi volumetrici. Cenni sulle pompe alternative e rotative volumetriche.
MOTORI ALTERNATIVI A COMBUSTIONE INTERNA: Campi di applicazione e classificazine dei motori volumetrici a combustione interna alternativi. Caratteristiche costruttive e geometriche fondamentali. Cinematica del motore alternativo a combustione interna. Andamento delle forze d’inerzia e delle forze di pressione, ed andamento della coppia e della velocità di rotazione del motore: Uso dei volani. Il diagramma della distribuzione limite e reale dei motori a 4 tempi, ad accensione comandata e ad accensione spontanea. Caratteristiche generali della combustione nei motori ad accensione comandata e definizione del numero di Ottano. Combustione nei motori diesel e definizione del numero di Cetano. Cenno ai cicli termodinamici ideali di Beau de Rochas, Diesel, e Sabathè. Cenno al rendimento ideale. Cenno alla impostazione del calcolo del ciclo limite ed alla dissociazione termica dei prodotti della combustione. Il diagramma indicato. Indicatori. Espressione della potenza indicata e della corrispondente potenza effettiva. Legame tra la pressione media effettiva e la coppia del motore. Potenza specifica, per unità di superficie dello stantuffo, ed evoluzione dei motori. Espressioni della potenza in funzione del rendimento globale del motore: motori Diesel, motori a carburazione. Espressioni della pressione media effettiva e della coppia. La regolazione dei motori a combustione interna. Incremento della potenza mediante sovralimentazione. Cenno ai motori a 2 tempi.