Corso di macchine a fluido

Lezione 1 • Flusso in Tubazioni e Perdite di Prevalenza

Quantifica le perdite per attrito e le perdite localizzate nelle reti di tubazioni utilizzando la formula di Darcy-Weisbach e correlazioni empiriche. I risultati vengono impiegati direttamente nella progettazione di sistemi di pompe e turbine.

Lezione 2 • Statica dei Fluidi e Concetti di Pressione

Esamina la distribuzione della pressione idrostatica, la spinta di galleggiamento e la manometria. Fornisce la pressione statica di riferimento necessaria per l'analisi del flusso dinamico.

Lezione 3 • Proprietà e Classificazione dei Fluidi

Tratta densità, viscosità, comprimibilità e tensione superficiale in quanto definiscono il comportamento del fluido. Stabilisce il quadro delle proprietà utilizzato in tutta l'analisi dei macchinari.

Lezione 4 • Equazioni di Governo del Flusso dei Fluidi

Deriva le equazioni di continuità, della quantità di moto e dell'energia dalle leggi di conservazione. Queste equazioni costituiscono la struttura portante analitica per tutti i calcoli delle prestazioni delle macchine a fluido.

Lezione 1 • Stato Termodinamico e Proprietà

Rivede equazioni di stato, entalpia, entropia e calori specifici per i fluidi di lavoro. Una valutazione accurata delle proprietà è un prerequisito per l'analisi energetica dei macchinari.

Lezione 2 • Definizioni di Rendimento nelle Turbomacchine

Definisce i rendimenti isoentropico, politropico e meccanico per pompe, compressori e turbine. Metriche di rendimento coerenti consentono un confronto equo delle prestazioni tra diversi tipi di macchina.

Lezione 3 • Applicazioni del Primo e del Secondo Principio

Applica i bilanci di energia ed entropia a sistemi aperti come ugelli, diffusori e rotori. Collega l'irreversibilità termodinamica alle perdite di rendimento dei macchinari.

Lezione 1 • Equazione della Turbomacchina di Eulero

Deriva l'equazione di Eulero dalla quantità di moto angolare e ne interpreta fisicamente ogni termine. Questa equazione regola la previsione di prevalenza e potenza per tutte le macchine rotodinamiche.

Lezione 2 • Classificazione delle Macchine a Fluido

Organizza le macchine in base alla direzione del trasferimento di energia, al percorso del flusso e al fluido di lavoro. Una chiara tassonomia guida la selezione e l'analisi durante tutto il corso.

Lezione 3 • Perdite e Scorrimento nelle Macchine Rotodinamiche

Identifica le perdite idrauliche, per attrito sui dischi e per ricircolo che riducono le prestazioni ideali. La quantificazione delle perdite collega la teoria di Eulero al comportamento reale della macchina.

Lezione 4 • Numero Specifico e Selezione della Macchina

Definisce il numero specifico adimensionale e lo utilizza per selezionare la geometria ottimale della macchina. I diagrammi del numero specifico legano le condizioni operative alla forma della girante.

Lezione 1 • Componenti della Pompa Centrifuga e Percorso del Flusso

Descrive le funzioni di girante, voluta, diffusore e tenuta meccanica all'interno del gruppo pompa. La comprensione dei componenti è un prerequisito per l'analisi idraulica.

Lezione 2 • Curve di Impianto e Punto di Funzionamento

Costruisce le curve di resistenza dell'impianto e individua il punto di funzionamento della pompa alla loro intersezione. Punti di funzionamento disadattati causano spreco energetico e danni meccanici.

Lezione 3 • Cavitazione nelle Pompe Centrifughe

Spiega l'innesco della cavitazione, l'NPSH richiesto vs. disponibile e i meccanismi di danneggiamento. Prevenire la cavitazione è fondamentale per l'affidabilità e la vita utile della pompa.

Lezione 4 • Curve Caratteristiche delle Pompe

Sviluppa le curve H-Q, potenza-Q e rendimento-Q a partire da dati sperimentali e teoria. Le curve caratteristiche sono lo strumento principale per la selezione della pompa e l'adattamento all'impianto.

Lezione 1 • Principi delle Macchine a Flusso Assiale

Contrappone l'idraulica a flusso assiale alle macchine centrifughe e introduce la teoria del disco attuatore. Stabilisce le basi teoriche per l'analisi di pompe e ventilatori assiali.

Lezione 2 • Curve di Prestazione e Stallo

Caratterizza le curve H-Q delle macchine assiali, l'innesco dello stallo e i fenomeni di stallo rotante. Riconoscere i limiti di stallo previene carichi catastrofici sulle pale e vibrazioni.

Lezione 3 • Teoria dell'Elemento di Pala e Schiera

Applica portanza e resistenza aerodinamica del profilo alare agli elementi di pala del rotore e alle disposizioni in schiera. La teoria dell'elemento di pala collega i dati del profilo alare alla previsione delle prestazioni di pompe e ventilatori.

Lezione 1 • Turbine Kaplan e a Elica

Applica la teoria delle pale a flusso assiale alle giranti Kaplan con pale regolabili per siti a basso salto. La doppia regolazione mantiene un rendimento elevato su un ampio intervallo di portata.

Lezione 2 • Classificazione delle Turbine Idrauliche e Siti

Associa i tipi di turbine ai regimi di salto-portata e introduce la valutazione delle risorse del sito. La corretta selezione della turbina massimizza l'estrazione di energia in un dato sito.

Lezione 3 • Idraulica delle Turbine Francis

Analizza il flusso nella cassa a spirale, nelle pale fisse, nelle pale direttrici e nella girante per le turbine Francis. Le macchine Francis coprono il più ampio intervallo di salto-portata tra tutti i tipi di turbine.

Lezione 4 • Analisi delle Turbine Pelton

Deriva i triangoli di velocità dei cucchiai, la potenza del getto e il rendimento per le ruote Pelton. Le turbine Pelton dominano i siti ad alto salto e bassa portata e richiedono un controllo preciso del getto.

Lezione 1 • Pompaggio, Stallo e Intervallo di Funzionamento

Definisce la linea di pompaggio, le celle di stallo e l'intervallo di funzionamento stabile sulle mappe del compressore. I sistemi anti-pompaggio proteggono i compressori da oscillazioni distruttive di pressione.

Lezione 2 • Tipi di Compressori e Cicli Termodinamici

Classifica i compressori per meccanismo e li associa ai processi di compressione termodinamici. L'analisi del ciclo stabilisce il lavoro assorbito e l'aumento di temperatura per ciascun tipo.

Lezione 3 • Progettazione degli Stadi di Compressori Centrifughi

Applica l'equazione di Eulero e i triangoli di velocità alle giranti e ai diffusori dei compressori centrifughi. La velocità periferica della girante e l'angolo della pala governano il rapporto di compressione e il rendimento.

Lezione 4 • Compressori Volumetrici

Tratta compressori alternativi, a vite e scroll, includendo il rendimento volumetrico e la dinamica delle valvole. Queste macchine dominano le applicazioni industriali a bassa portata e alta pressione.

Lezione 1 • Aerodinamica dello Stadio di Turbina Assiale

Applica i triangoli di velocità e il carico sulle pale agli stadi di ugello e rotore nelle turbine a gas e a vapore. I coefficienti di reazione e carico di stadio determinano la geometria delle pale.

Lezione 2 • Analisi del Ciclo della Turbina a Gas

Analizza il ciclo Brayton con rendimenti reali dei componenti, perdite di pressione e rigenerazione. L'analisi del ciclo quantifica il rendimento termico e il lavoro specifico prodotto.

Lezione 3 • Cicli Combinati e Cogenerazione

Integra i cicli della turbina a gas e a vapore per massimizzare l'utilizzo del combustibile negli impianti a ciclo combinato. I generatori di vapore a recupero di calore collegano termodinamicamente i due cicli.

Lezione 4 • Tipi di Turbine a Vapore e Stadio

Distingue gli stadi delle turbine a vapore a impulso e a reazione e le disposizioni multistadio. I cicli a risurriscaldamento e spillamento migliorano il rendimento e consentono la cogenerazione.