CdSINGEGNERIA ENERGETICA
Codice334II
CFU12
PeriodoAnnuale
LinguaItaliano
Gli studenti apprenderanno conoscenze approfondite delle macchine a fluido e dei sistemi energetici innovativi e più in dettaglio i principi di progettazione delle principali macchine a fluido, i flussi comprimibili, le proprietà dei profili aerodinamici, le macchine a fluido assiali e radiali, le macchine volumetriche, gli usi e le tecnologie per la produzione dell'idrogeno, le celle a combustibile, gli elementi principali delle turbine a gas, i cicli innovativi con turbine a gas, i cicli Rankine Organici, la gassificazione e la cogenerazione.
Gli studenti apprenderanno inoltre le caratteristiche e gli utilizzi dei software Fluent e Aspen.
Students are expected to acquire a deeper knowledge of fluid machinery and advanced energy systems and more in detail the principles of fluid machinery design, the compressble fluid flows, the properties of aerodynamic proflies, axial and radial turbomachinery, volumetric machines, the uses and technologies to produce hydrogen the fuel cells, the main components of gas turbines, advanced gas turbine based cycles, Organic Rankine Cycles, gasification and combined heat and power systems.
Students are expected to acquirethe main features and the uses of the software tools Fluent/Ansys and Aspen.
La conscenza verrà verificata dalla dimostrazione della capacità di discutere gli argomenti principali del corso con una terminologia appropriata. Durante l'esame orale lo studente dovrà dimostrare la sua conoscenza degli argomenti del corso e di rispondere alle domande con approfondimento e con capactà di esprimere i concetti con proprietà di linguaggio. Lo studente dovrà dimostrare la capacità di mettere in pratica e di eseguire con spirito critico le attività illlustrate sotto la guida del professore durante le lezioni. Nel rispondere alle domande fatte dal docente, lo studente dovrà dimostrare la capacità di affrontare un problema e di organizzare un'esposizione efficade dell'argomento.
Metodo:
- Esame orale finale per il 100% della valutazione
The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology. - During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material and be able to discuss the reading matter thoughtfully and with propriety of expression. - The student must demonstrate the ability to put into practice and to execute, with critical awareness, the activities illustrated or carried out under the guidance of the teacher during the course. - With the oral presentation, to be made to the teacher, the student must demonstrate the ability to approach a circumscribed design problem, and organise an effective exposition of the results.
Method:
- Final oral exam will contribute at 100% to the final evaluation
Lo studente sarà capace di analizzare sistemi energetici di vario tipo e macchine a fluido conoscendone in principi e le maggiori criticità di funzionamento.
Sarà inoltre capace di effettuare studi di fattibilità e progettazioni preliminari di sistemi energetici e macchine a fluido.
The student will acquire the skills to study energy systems and fluid machinery having the knowledge of the principle and critical issues of their operation.
Additional skills also include the ability to perform feasibility studies and preliminary design of energy systems and fluid machinery.
Le capacità acquisite saranno verificate e valutate in sede di esame attraverso domande orali e l'eventuale risoluzione di un semplice problema.
The skills will be verified during the exam
- Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche di progetto
- Lo studente potrà saper gestire responsabilità di conduzione di un team di progetto
- The student will be able to acquire and/or develop sinsitivity to project issues
- The student will be able to manage the responsibilities of leading a project team
Verifica in sede d'esame orale mediante apposite domande volte a verificare l'acquisizione dei comportamenti suindicati. Inoltre, durante l'esame orale, sarà valutata la sua capacità di proporre soluzioni ingegneristicamente valide per la realizzazione degli apparati oggetto del corso.
Verification during the oral exam through specific questions aimed at verifying the acquisition of the aforementioned behaviors. Furthermore, during the oral exam, his / her ability to propose engineering solutions valid for the realization of the equipment object of the course will be evaluated.
Conoscenze di base dei principi di funzionamento e della tipologia delle macchine a fluido e dei sistemi energetici convenzionali (impianti a vapore, motori a combustione interna e turbine a gas) acquisite negli insegnamenti dei corsi di laurea triennali in cui sono offerti corsi dei settori scientifico disciplinari della Fisica Tecnica, delle Macchine a Fluido e dei Sistemi per l'Energia e l'Ambiente.
Basic knowledge of the operating principles and typology of fluid machinery and conventional energy systems (steam power plants, internal combustion engines and gas turbines) normally acquired in the the bachelor programs where teaching modules of advanced thermodynamics and heat transfer and fluid machinery and energy systems are offered.
Lezioni frontali
Attività di apprendimento:
- seguire le lezioni
- preparazione di esami orali
Frequenza: consigliata
Delivery: face to face
Learning activities:
- attending lectures
- preparation of oral/written report
Attendance: Advised
Modulo di Energetica Applicata
- Tecnologie per la produzione e l'uso dell'idrogeno: elettrolisi, reforming, converisone termica dei combustibili solidi, principi di funzionamento delle celle a combustibile, celle ad alta e bassa temperatura.
- Cicli innovativi: ciclo ad aria umida, cicli a iniezione di vapore, cicli combinati gas-vapore, cicli Rankine organici.
- Gassificazione e uso del syngas: principi di gassificazione, tipi di gassificatori, integrazione dei gassificatori con i cicli combinati.
- Combustione nelle turbine a gas e refrigerazione delle palette
Modulo di Progetto di Macchine
- Principi di fluidodinamica: flussi comprimibili e incomprimibili, efflussi in ugelli e palette, aerodinamica dei profili alari, progetto adimensionale delle macchine
- Compressori e turbine assiali e radiali, progetto 3d delle pale
- Compressori e espansori volumetrici: principi di progetto e funzionamento
Module of Applied Energy
- Technologies for hydrogen production and utilization: electrolysis, reforming, thermal conversion of solid fuels, principle of operation of fuel cells, high and low temperature fuel cells.
- Advanced high efficiency cycles: humid air gas turbine cycles, steam injected gas turbines, gas-steam combined cycles, organic Rankine cycles.
- Gasification and use of syngas: principles of gasification, types of gasifiers, integration of gasifiers and combined cycles.
- Gas turbine combustion systems and blade cooling
Module of Design of machinery
- Principles of fluid dynamics: compressible and uncompressible flows, flow in nozzles and blades, aerodynamics of blade profiles, non dimensional design of fluid machinery
- Axial and radial compressors and turbines, 3d desing of blades
- Volumetric compressors and expanders: principles of operation and design
Gli studenti hanno a disposizione i lucidi utilizzati dai docenti sul sito elearn.ing.unipi.it
Libri di consultazione aggiuntivi:
- Cohen, Rogers, Saravanamuttoo, Gas Turbine Theory, Longman
- Dixon, Fluid dynamic and thermodynamics of turbomachinery, Elsevier
- esempi di progetto di macchine a fluido redatti dal docente (da richiedere direttamente o via posta elettronica).
Student may access the slides projected by professors on the website: elearn.ing.unipi.it
Additional books:
- Cohen, Rogers, Saravanamuttoo, Gas Turbine Theory, Longman
- Dixon, Fluid dynamic and thermodynamics of turbomachinery, Elsevier
Non ci sono differenze con chi segue il corso
L'esame consiste in due prove orali con i docenti dei moduli. Ciascuna prova consiste in un colloquio tra il candidato e il docente e durante la prova orale potrà anche essere richiesto al candidato di risolvere anche problemi scritti, davanti al docente. Normalmente è richiesto di rispondere a tre domande per ogni colloquio La durata media di ciascuno colloquio è di circa 20-30 minuti e i colloqui per i due moduli possono avvenire in date diverse su richiesta dello studente.
La prova orale è non è superata se il candidato mostra di non essere in grado di esprimersi in modo chiaro e non risponde o risponde con evidenti carenze sulle conoscenze di base del corso.
L'esame non è superato se lo studente usa in modo non corretto la terminologia tipica dei temi trattati.
Per quanto riguarda il modulo di Progetto di Macchine a Fluido, la prima domanda usualmente riguarda un semplice calcolo di prima approssimazione di una macchina fra quelle trattate durante il corso e richiede quindi che lo studente venga all'esame munito di macchina calcolatrice. Si richiede che lo studente abbia chiari i concetti di base sui quali impostare il dimensionamento di una macchina e che sia in grado di effettuare le conversioni tra le unità di misura più utilizzate nel campo. Le altre due domande usualmente vertono sulla verifica delle conoscenze teoriche degli argomenti proposti durante il corso.
The exam consists of two oral conversations with the two teachers of the modules. Each conversation may include questions concerning the solution of written exercises in front of the teacher. Students are normally requested to answer three questions in each conversation. The average duration is 20-30 minutes and the conversation for each module can be done in different date upon request of the students.
The oral exam is not passed if the candidate does not demonstrate to be able to express clearly the concepts and deos not answer or answer with evident lack of knowledge about the basic subjects of the course.
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