CdSINGEGNERIA GESTIONALE
Codice038II
CFU12
PeriodoAnnuale
LinguaItaliano
Al termine del corso gli studenti avranno acquisito conoscenze in merito a:
- termodinamica applicata;
- principi di idraulica;
- principi di trasmissione del calore;
- principali cicli termodinamici applicati alle macchine termiche;
- cicli cogenerativi e combinati;
- impatto ambientale delle macchine termiche;
- basi di energetica
- principali fonti rinnovabili
- stoccaggio dell’energia
By the end of the course, students are expected to acquire knowledge about:
- applied thermodynamics;
- principles of hydraulics;
- heat transfer principles;
- main thermodynamic cycles applied to thermal machines;
- cogeneration and combined cycles;
- environmental impact of thermal machines;
- energy bases
- main renewable sources
- energy storage
Esame scritto e orale.
Written and oral exam
Al termine del corso gli studenti avranno acquisito capacità in merito a:
- eseguire bilanci di massa, energia ed entropia, anche nel caso più generale di sistemi aperti e non stazionari;
- applicare il teorema di Bernoulli in forma generalizzata;
- applicare le equazioni che regolano i meccanismi di scambio termico conduttivo, convettivo e radiativo;
- definire e quantificare i flussi di massa e di energia che caratterizzano i principali cicli termodinamici delle macchine termiche;
- calcolare i rendimenti relativi alle principali macchine a fluido;
- identificare i principali parametri che regolano il funzionamento delle macchine termiche
- dimensionamento preliminare delle macchine termiche e dei sistemi energetici
- scelta dei principali sistemi di abbattimento delle emissioni prodotte dalle macchine termiche;
- gli impianti di servizio ad uso industriale (impianti idraulici e vapore) con capacità di effettuarne un preliminare dimensionamento di massima;
- abbinare le principali fonti fossili e rinnovabili ai relativi sistemi energetici
- scegliere e fornire un dimensionamento di massima di sistemi per lo stoccaggio dell’energia
- eseguire la valutazione tecno-economica semplificata di un impianto energetico
By the end of the course, students are expected to acquire skills about:
- Define and calculate mass, energy and entropy balances, even in general cases i.e.open and non-stationary systems;
- Apply Bernoulli's theorem – generalized expression
- Write the equations governing the mechanisms of conductive, convective and radiative heat exchange;
- Define and calculate mass and energy streams characterizing the main thermodynamic cycles of thermal machines;
- Calculate the efficiency parameters related to the main fluid machines;
- Identify regulation parameters related to thermal machines
- Perform the preliminary sizing of thermal machines and energy systems;
- select of the main systems for emissions abatement in thermal machines;
- couple fossil and renewable sources to the related energy systems
- choose an energy storage system and perform a preliminary sizing
- carry out the simplified techno-economic evaluation of an energy system
Esercitazioni interattive anche con utilizzo di Microsoft Excel.
Interactive practice (i.e. computer-aided exercises, use of MS Excel)
Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche ambientali e della progettazione preliminare di sistemi termici e sistemi energetici.
Students will acquire and/or develop awareness to environmental issues and preliminary design of thermal and energy systems
Durante le esercitazioni saranno valutati il grado di accuratezza e precisione delle attività svolte.
During the excercise sessions, accuracy and precision of the activities carried out will be evaluated
E' necessario aver sostenuto gli esami di Chimica I, Fisica I.
The modules of Chemistry I and Physics I are mandatory.
Nota: le ore indicate possono variare leggermente a seconda della necessità di approfondimento
Termodinamica applicata (Ing. Mameli)
- concetti introduttivi
- sistemi aperti
- equazioni di bilancio
- equazioni di stato
- trasformazioni
- cicli termodinamici ideali
Teoria: 17 ore, Esercitazione: 10 ore
Idraulica (Ing. Mameli)
- Teorema di Bernoulli
- viscosità
- perdite di carico
Teoria: 6 ore, Esercitazione: 4 ore
Trasmissione del calore (Ing. Mameli)
- Conduzione
- Convezione
- irraggiamento
Teoria: 12 ore, Esercitazione: 6 ore
Fondamenti di macchine a fluido (Prof. Frigo)
Teoria: 5 ore, Esercitazione: 1 ora
Macchine termiche e sistemi (Prof Frigo)
- Impianti motore a vapore – Teoria: 4 ore, Esercitazione: 2 ore
- Impianti motore con turbina a gas - Teoria: 4 ore, Esercitazione: 1 ora
- Motori a combustione interna – Teoria: 4 ore, Esercitazione: 2 ore
- Cicli combinati e cogenerativi – Teoria: 4 ore, Esercitazione: 2 ore
Impatto ambientale delle macchine termiche (Prof. Frigo)
Teoria: 5 ore
Compressori alternativi e dinamici (Ing. Baldinelli)
Teoria: 4 ore, Esercitazione: 1 ora
Macchine idrauliche (Ing. Baldinelli)
- motrici (turbine) – Teoria: 3 ore, Esercitazione: 1 ora
- operatrici (pompe) – Teoria: 4 ore, Esercitazione: 1 ora
Fonti energetiche e sistemi
- Fonti convenzionali (Prof. Mameli) – Teoria: 1 ora
- Fonti rinnovabili, parte 1: solare ed eolico (Prof. Mameli) – Teoria: 4 ore
- Fonti rinnovabili, parte 2: conversione energetica delle biomasse (Ing. Baldinelli) – Teoria: 3 ore
Tecnologie e sistemi per lo stoccaggio dell’energia (Ing. Baldinelli)
- Principi di stoccaggio energetico
- Stoccaggio meccanico
- Stoccaggio elettrochimico
- Stoccaggio chimico
Teoria: 6 ore, Esercitazione: 3 ore
Disclaimer: the hours may vary slightly depending on the need for further information
Applied thermodynamics (Mameli)
- Introductory concepts
- open systems
- balance equations
- equations of state
- transformations
- ideal thermodynamic cycles
Theoretical: 17 hours, Practical: 10 hours
Hydraulics (Mameli)
- Bernoulli's theorem
- Viscosity
- Pressure drops
Theoretical: 6 hours, Practical: 4 hours
Heat transmission (Mameli)
- Conduction
- Convection
- Radiation
Theoretical: 12 hours, Practical: 6 hours
Fundamentals of fluid machines (Frigo)
Theoretical: 5 hours, Practical: 1 hours
Thermal engines and systems (Frigo)
- Steam engine systems - Theoretical: 4 hours, Practical: 2 hours
- Gas Turbine energy systems - Theoretical: 4 hours, Practical: 1 hour
- Internal combustion engines - Theoretical: 4 hours, Practical: 2 hours
- Combined and cogeneration cycles - Theoretical: 4 hours, Practical: 2 hours
Environmental impact of thermal machines (Frigo)
Theoretical: 5 hours
Reciprocating and dynamic compressors (Baldinelli)
Theoretical: 4 hours, Practical: 1 hours
Hydraulic machines (Baldinelli)
- Turbines – Theoretical: 3 hours, Practical: 1 hour
- Pumps - Theoretical: 4 hours, Practical: 1 hour
Energy sources and systems
- Conventional sources (Mameli) – Theoretical: 1 hour
- Renewable part I: solar and wind (Mameli) – Theoretical: 4 hours
- Renewable part II: energy conversion of Biomass (Baldinelli) – Theoretical: 3 hours
Technologies and systems for energy storage (Baldinelli)
- Principles of energy storage
- Mechanical energy storage
- Electrochemical energy storage
- Chemical energy storage
Theoretical: 6 hours, Practical: 3 hours
Ing. Mameli
Libri di termodinamica e rasmissione del calore (Italiano)
- Yunus A. Çengel, “Termodinamica e Trasmissione del Calore”, McGraw-Hill (qualunque edizione)
- Michael Moran, Howard N. Shapiro, Bruce R. Munson, David P. DeWitt, “Elementi di Fisica Tecnica per l’Ingegneria”, McGraw-Hill (qualunque edizione);
Libri di testo di trasmissione del calore (english):
- Incropera F. P., Dewitt D. P., Bergman T. L., Lavine A. S., “Fundamentals of Heat and Mass Transfer”, Sixth Edition, J. Wiley & Sons Editor, 2007.
- Çengel Y. A., “Heat Transfer, a practical approach”, Second Edition, Mcgraw-Hill Editor, 2002.
Dispense di riferimento (Italiano):
- Mauro Mameli ”Termodinamica e trasmissione del calore per il corso di Energia e Sistemi Energetici, Laurea triennale Ing. Gestionale”.
Prof. Frigo
- Renato della Volpe, “Macchine”, Liguori Editore (ultima edizione, 2011).
Slide e altro materiale digitale integrativo scaricabili dalle pagine ufficiali del docente/ Lecture Notes and other digital booklets (download from the teacher's official webpage)
Ing. Baldinelli
- US DOE “Energy Storage Handbook” (English) – download free at https://www.sandia.gov/ess/publications/doe-oe-resources/eshb
Slide e altro materiale digitale integrativo scaricabili dalle pagine ufficiali del docente/ Lecture Notes and other digital booklets (download from the teacher's official webpage)
Si suggerisce di sfruttare l'orario di ricevimento per eventuali dubbi sul programma, sul contenuto delle lezioni e sulle modalità d'esame.
Non-attending students are recommended to take advantage of the office hours for any doubts about the programme, the content of the lessons and exam methods.
MODALITA’ ESAME ENERGIA E SISTEMI ENERGETICI A.A. 2023/2024
L’esame verrà svolto in una prova unica in collaborazione tra i tre docenti e consiste in una prova scritta di circa due ore e una prova orale da sostenere necessariamente nello stesso appello. Durante la prova scritta lo studente deve rispondere a una serie di quesiti e di esercizi inerenti agli argomenti trattati. Il punteggio assegnato ai quesiti della prova scritta è equamente distribuito sugli argomenti trattati (15 punti per la parte di termodinamica e trasmissione del calore e 15 per la parte di macchine e sistemi energetici). Lo studente accede alla prova orale se:
1) ha accumulato almeno 7 punti per ognuna delle due parti della prova scritta;
2) ottiene un punteggio totale di almeno 16/30.
La prova orale consiste in un approfondimento della prova scritta e in un’ulteriore verifica della preparazione su tutto il programma senza distinzioni relative all’anno accademico in cui lo studente ha frequentato il corso. In caso di esito negativo della prova orale, lo studente deve necessariamente sostenere nuovamente la prova scritta.
The exam will be carried out in a single test in collaboration between the three teachers and consists of a written test (about 2 hours) and an oral test to be necessarily taken in the same session. During the written test, students must answer questions and solve exercises related to the topics covered by the syllabus. The score assigned to the questions of the written test is equally distributed among the topics: 15 points for the part of thermodynamics and heat transmission and 15 for the part of machines and energy systems. Student may access the oral exam if they have scored:
1) at least 7 points for each of the two parts of the written test
2) a total score of at least 16/30.
The oral test consists of a detailed discussion of the written test and a further assessment of skills and knowledge covering the entire program. No discrimination is applied regarding the academic year in which students attended the class. In the event of a negative outcome of the oral test, students must take the written test again.
I docenti sono disponibili a programmare dei ricevimenti extra, sia in presenza che da remoto (canale teams del corso), anche fuori dall'orario preposto, previa richiesta via posta elettronica.
In addition to official office hours, teachers are available to schedule extra talks both live and remote (MS Teams channel of the class). This service is available upon request by e-mail.