ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| COMPLEMENTI DI MACCHINE E SISTEMI ENERGETICI | ING-IND/09 | LEZIONI | 60 |
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Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze in merito alle caratteristiche principali ed alle prestazioni delle macchine a fluido (e.g. turbine, compressori e pompe) e dei principali impianti di conversione dell'energia (e.g. impianti a vapore, turbine a gas, sistemi cogenerativi, pompe di calore, frigoriferi ad assorbimento, etc.). Il tutto senza trascurarne l’integrazione nel sistema energetico in cui si colloca, l’impatto ambientale e la fattibilità economica.
The student will gain knowledge about the key features and performances of the fluid machines (e.g., turbines, compressors, and pumps) and of the main energy conversion systems (e.g., steam cycles, gas turbines, combined heat and power, heat pumps, absorption chillers, etc.). Their integration within the surrounding energy infrastructures, their environmental impact and economic feasibility will be also considered.
Le conoscenze verranno verificate tramite una prova orale in cui lo studente avrà l’opportunità di discutere col docente gli argomenti principali del corso e risolvere esercizi dimostrando di avere maturato spirito critico.
The acquired knowledge will be verified via an oral examination where the student will have the opportunity to discuss with the teacher the main topics of the course and solve exercises, showing critical thinking.
Al termine del corso lo studente saprà svolgere dei calcoli per la progettazione preliminare di impianti di conversione dell'energia, tenendo in considerazione in maniera semplificata sia le prestazioni dei singoli componenti quali le macchine a fluido sia il contesto più ampio di integrazione dell’impianto valutandone la convenienza economica, senza trascurarne l’impatto ambientale.
Skills related to the preliminary design of energy conversion systems will be developed, keeping into account in a simplified fashion the performance of single components such as fluid machines and the integration in the energy systems assessing the economic profitability without neglecting the environmental impact.
Lo studente dovrà dimostrare la capacità di risolvere problemi riguardanti gli argomenti principali del corso sia impostandoli che effettuando calcoli di base. Dalla discussione con il docente dovrà emergere la capacità di affrontare un problema e di organizzare un'esposizione efficace dell'argomento.
Problem solving skills will be assessed asking the student to set up and perform some basic calculations related to the main topics of the course. The capacity to tackle a problem and arrange an its effective description will be assessed from the discussion with the teacher.
Lo studente dovrà aver acquisito sensibilità alle le principali grandezze relative alle macchine a fluido ed agli impianti di conversione dell'energia ed un approccio critico ai problemi che gli si porranno.
The student will gain an understanding and a feeling of the main characteristics of the fluid machines and energy conversion systems, based on engineering best practices and develop a critical approach.
Durante le prove di esame verrà verificata la padronanza delle grandezze relative alle macchine a fluido ed agli impianti di conversione dell'energia tramite assunzioni e considerazioni finalizzate a dimensionare, integrare e caratterizzare gli impianti oggetto della analisi.
During the examination, the student’s knowledge of the energy conversion systems’ main characteristics will be verified via assumptions and assessments needed for the sizing and integration of the systems object of the examination.
E' molto importante che l'esame venga sostenuto dopo il superamento degli esami del primo anno ed anche, gli esami di Fisica Tecnica, Energetica generale e di Macchine. Soprattutto quest’ultimo, che in parte si tiene in parallelo e della cui teoria, il corso in questione rappresenta la complementare applicazione pratica.
It is very important that this course will be attended after the exams of the first year, plus those of “Fisica Tecnica”, “Energetica generale” and “Macchine”. These could be also attended in parallel, and especially the latter which lays the theoretical foundation, and we deal with its practical application.
Il corso viene svolto con lezioni frontali principalmente a carattere applicativo basate sullo svolgimento di esercitazioni numeriche, pertanto la frequenza è consigliata.
La teoria necessaria viene principalmente svolta durante il corso di Macchine cui questo corso è complementare; pertanto, in questa sede verranno svolti dei richiami finalizzati alla risoluzione dei problemi pratici presentati oltre ad approfondimenti riguardati argomenti non precedentemente trattati.
The course is delivered with frontal lectures which are mainly consisting of solving exercises in class, therefore attendance is encouraged.
The necessary theory is mainly learned during the course “Macchine” which takes place partly in parallel with our course and we do represent its complementary applied part, therefore we will only have a few theoretical lectures finalized either to solve the practical problems we will tackle in class or other topics which were not studied before.
Durante la prima parte del corso, vengono in primis riepilogati, basandosi anche sul riscontro fornito dagli studenti, concetti base della termodinamica (e.g., proprietà termodinamiche dei fluidi, primo e secondo principio della termodinamica) in maniera funzionale alla risoluzione dei successivi problemi pratici e dunque affrontati aspetti inerenti le macchine a fluido risolvendo svariati esercizi, e.g.:
La parte centrale del corso si concentra su aspetti inerenti agli impianti di conversione dell’energia, basandosi su richiami di teoria ed esempi applicati risolti in classe, e.g.:
La parte finale del corso farà leva su quanto visto precedentemente allo scopo di effettuare delle valutazioni di natura tecnico-economica per determinare la convenienza di una determinata soluzione impiantistica, e.g.:
Il corso si occupa dello stato dell’arte dei sistemi di conversione dell’energia che al giorno d’oggi garantisce la grande maggioranza di energia elettrica, termica e frigorifera prodotta nel mondo, ma ha anche l’obiettivo di fornire una solida base metodologica da applicare a qualsivoglia sistema energetico.
During the first part of the course, we will make a recap, based also on student feedback, of some thermodynamics basic concepts (e.g., fluids properties, first and second principle of thermodynamics) in a way that is functional to the resolution of the practical problems related to the rest of the course and then fluid machines, tackling several exercises such as:
The central part of the course will focus on the energy conversion systems, based on both some theory recaps and applied examples solved in class, e.g.:
The final part of the course will leverage upon the previous ones in order to perform techno-economic assessments to determine the convenience of a certain system solution, e.g.:
Overall, the course is dealing with the state of the art of energy conversion systems which nowadays guarantee the large majority of electric, thermal and cooling energy produced in the world and has the objective to provide a solid methodologic base that could be applied to any energy conversion system.
Gli studenti hanno a disposizione il materiale fornito dal docente e sono suggeriti i testi qui consigliati, i primi due per la teoria rispettivamente di macchine e di sistemi, e l'ultimo come eserciziario, forniscono solide basi per corso.
V. Dossena, G. Ferrari, P. Gaetani, G. Montenegro, A. Onorati, G. Persico, Macchine a fluido, II Ed 2020, ISBN:9788825174311
G. Lozza, Turbine a gas e cicli combinati, III Ed. 2016, ISBN: 9788874889341
C. Carcasci, B. Facchini, Esercitazioni di Sistemi Energetici, III Ed. 2019, ISBN 13: 9788893851220
Students will have the information and material which will be provided by the lecturer, and the following books are recommended, the first two as theory, respectively for the fluid machines and systems and the last as an exercise book, which provides a solid foundation for the course:
V. Dossena, G. Ferrari, P. Gaetani, G. Montenegro, A. Onorati, G. Persico, Macchine a fluido, II Ed 2020, ISBN:9788825174311
G. Lozza, Turbine a gas e cicli combinati, III Ed.2016, ISBN: 9788874889341
C. Carcasci, B. Facchini, Esercitazioni di Sistemi Energetici, 3Ed.2019, ISBN 13: 9788893851220
Considering these are in Italian language, the following book available also in English language could cover the majority of the topics:
Michael J. Moran, Howard N. Shapiro, Daisie D. Boettner, Margaret B. Bailey. Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 9th Edition, ISBN: 978-1-119-39138-8
Parte della valutazione si baserà su esercizi che il candidato avrà tempo di impostare e discutere poi assieme al docente. La restante parte della valutazione si baserà su ulteriori due domande per la durata di circa 20 minuti in cui allo studente verrà chiesto di discutere in maniera critica gli impianti di conversione dell’energia oggetto delle lezioni.
L’esame non è superato se il candidato mostra di non avere maturato spirito critico senza sapere impostare gli esercizi, di non esprimersi in modo chiaro (e.g., non usa in modo corretto la terminologia tecnica) e rispondere con evidenti carenze riguardo le conoscenze di base del corso.
Part of the assessment is based on exercises; the candidate will have time to structure the solution and then discuss it with the teacher. The rest of the assessment is based upon two other questions and will last about twenty minutes. The student will be asked to discuss in a critical manner the energy conversion systems which were objects of the lectures.
The exam is not passed if the candidate shows not having developed critical thinking, not being capable to structure the exercises solution, not being capable to express himself clearly (e.g., not using correctly technical terms), or showing large gaps with respect to what represents the course basic knowledge.
Le lezioni si svolgeranno in presenza e, per coloro che non riuscissero a partecipare di persona, verrà adoperata una soluzione multimediale quale la piattaforma TEAMS
Lectures will take place in person and on the TEAMS platform, for those students who will not manage to attend in-person
