Obiettivi formativi
<div align="justify">Con il presente corso s’intende offrire all’allievo Ingegnere un completamento della preparazione di base nel campo delle macchine a fluido. Completamento inteso come quel bagaglio di conoscenze utili ad una corretta comprensione dell’interazione fra macchine e l’insieme di componenti che costituisce il sistema di regolazione e controllo.</div>
Contenuti dell'insegnamento
<div align="justify">Problematiche della regolazione.<br />
Generalità sui sistemi di regolazione e controllo. Regolatori on-off, regolatori lineari, servomeccanismi. Azione correttrice dell’errore. Elementi fondamentali dei sistemi di regolazione. Trasduttori, amplificatori ed attuatori in versione pneumatica ed elettrica. Segnali elettrici e segnali pneumatici. Trattamento del segnale analogico e digitale. Convertitori A/D e D/A.<br />
Richiami di termodinamica e cenni sulle macchine a fluido.<br />
Problematiche connesse con la disponibilità e produzione d’energia. Diagrammi termodinamici: p-v, T-s, h-s. Cicli a vapore saturo e surriscaldato. Lavoro e rendimento. Metodi per migliorare il rendimento. Ciclo a gas (Brayton). Gruppo turbogas. Calcolo del lavoro e del rendimento del ciclo. Richiami di trasmissione del calore: conduzione, convezione, irraggiamento. Scambiatori in equicorrente e controcorrente. Architettura ed evoluzione delle caldaie, altezza del camino. Architettura e funzionamento dei più comuni tipi di reattori nucleari. Moto isentropico in un condotto. Spinta sulle pareti del condotto. Integrazione dell’equazione dell’energia. Turbine ad azione e a reazione. Architettura delle macchine idrauliche motrici ed operatrici. Pompe idrauliche radiali ed assiali. Cicli inversi: definizione del C.O.P., tecniche per il miglioramento del C.O.P. Macchine frigorifere a compressione semplice e frazionata; con semplice o multipla laminazione. Introduzione ai motori alternativi a combustione interna. Cicli limite di riferimento. Sistemi d’alimentazione aria; importanza della turbolenza. Carburanti utilizzati; problemi d’accendibilità e irregolarità di combustione. Formazione della miscela aria e combustibile nel motore a benzina e a gasolio. Confronto fra 2T e 4T. Carburatore. Motori Diesel ad iniezione diretta ed indiretta; pompa d’iniezione. Iniezione nei motori a benzina e centraline di controllo. Common rail. Analisi dei gas di scarico.<br />
Studio dei sistemi nel dominio delle frequenze. Trasformata di Fourier, trasformata di Laplace unilatera e bilatera, integrazione di Reimann. Diagrammi di Bode, diagramma di Nyquist. Stabilità dei sistemi: analisi in frequenza, criterio di Nyquist, luogo delle radici.<br />
Esempio di sistema di regolazione.<br />
Regolazione del livello in un serbatoio tramite posizionatore e tramite motore elettrico. Sistema cassetto-motore oleodinamico in catena aperta e retroazionato. Tachimetro di Watt e tachimetro accelerometro.<br />
Regolazione d’impianti industriali.<br />
Regolazione delle turbine a vapore; parzializzazione; regolazione isodromica e non isodromica; sistemi di sicurezza. Problemi nel collegamento di più alternatori alla stessa linea. Regolazione delle caldaie: aria, combustibile, livello, condizioni del vapore in uscita. Regolazione degli impianti in contropressione e derivazione. Regolazione delle turbine a gas monoalbero e bialbero. <br />
Esercitazioni pratiche<br />
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Implementazione e studio di fenomeni termofludodinamici in ambiente Matlab-Simulink e Amesim
Bibliografia
Dinamica e controllo delle macchine a fluido (Appunti dalle lezioni all’università di Bologna) Pitagora<br />
Morandi, Macchine termiche e frigorifere, Pitagora<br />
Caputo, Gli impianti motori termici, E.S.A.<br />
Caputo, Motori alternativi a combustione interna, E.S.A.
