Insegnamento mutuato da: B024569 - IMPIANTI CON TURBINA A GAS Laurea Magistrale in INGEGNERIA ENERGETICA
Lingua Insegnamento
italiano
Contenuto del corso
1-Impianti e propulsione
Tendenze sviluppo Turbine A Gas, Sistemi di combustione nelle TAG,
Comportamento off-design TAG e Cicli combinati, TAG e propulsione
aeronautica
2-Scambio Termico e Combustione TAG
Raffreddamento (Impingement e Turbolatori), Protezione (Film cooling e
Barriera termica), Sistemi aria secondaria e tenute, Camere di
combustione, Calcolo numerico applicato allo scambio termico per
convezione e conduzione, La sperimentazione nello studio dei fenomeni di scambio termico
H.Saravanamuttoo, G.Rogers, H.Cohen "Gas Turbine Theory"
Pearson Education Limited 2009
J.C Han; S. Dutta and S.V. Ekkad " GAs Turbine Heat Transfer and Cooling
Technology" Taylor&Francis; New York, 2000.
B. Lakshminarayana; "Fluid Dynamics and Heat Transfer of
Turbomachinery". Jhon Wiley and Sons; New York, 1996.
Arthur H. Lefebvre "Gas Turbine Combustion"; Taylor&Francis; New York,
ALTRO MATERIALE DI SUPPORTO:
Presentazioni delle lezioni del corso consegnate all'inizio del corso
medesimo su supporto informatico
Obiettivi Formativi
L’obiettivo del corso è di fornire le conoscenze riguardo alle Turbine
a Gas in generale, nei diversi impieghi terrestri e propulsivi, specifici
approfondimenti sono dedicati alle
problematiche termiche e a quelle connesse ai processi di combustione
CAPACITA' ACQUISITE AL TERMINE DEL CORSO:
Saper valutare le prestazioni di un impianto di potenza o di propulsione
basato su turbina a gas, in condizioni reali di funzionamento.
Conoscere e confrontare diverse tipologie di impianto di potenza.
Saper definire una problematica termica in una turbina a gas.
Individuare le metodologie di calcolo per la determinazione del
carico e dello stato termico di un componente ai fini della procedura di
progetto e/o verifica del medesimo. Saper selezionare adeguati sistemi
per il contenimento del carico termico di un componente. Saper definire
una sistema di combustione in una turbina a gas. Individuare le
metodologie di calcolo per la progettazione di massima di un combustore
e la valutazione del suo stato termico. Saper selezionare adeguati schemi
di combustione ed i relativi sistemi per il contenimento del carico
termico del componente.
Prerequisiti
Nozioni di sistemi energetici e turbomacchine con particolare riferimento
ai cicli con tubina a gas e alle turbine a gas multistadio. Nozioni di
scambio termico convettivo e per irraggiamento. Fondamenti di
conduzione del calore. Fondamenti di combustione. Nozioni di calcolo
numerico e tecniche di sperimentazione
Metodi Didattici
Lezioni, esercitazioni in aula ed aula informatica. Visite guidate presso
industrie e
laboratori
Altre Informazioni
Il corso presenta una sezione corrispondente al corso LM Ingegneria
Energetica e Meccanica (ex D.M.270/04) "Scambio Termico e
Combustione nelle
Macchine" (6 CFU); l’altra sezione di 3 CFU è riconducibile alla
corrispondente sezione di Impianti di Potenza del corso LM Ingegneria
Energetica (ex D.M.270/04) “Termodinamica e Termoeconomia degli
impianti di Potenza”, disattivato a partire dell’AA 2012-13.
Il corso è riconducibile alla parte corrispondente del corso LS Ingegneria
Energetica e Meccanica (ex D.M.509/99) "Scambio Termico nelle
Macchine" tenuto in passato (AA 2008-2009) dal Prof. Facchini.
L'iscrizione all'esame è obbligatoria per accedere agli appelli o agli
eventuali prolungamenti, solo in caso di manifesti malfunzionamenti del
sito presentarsi la mattina dell'appello in ORARIO per farsi inserire nella
lista, che viene improrogabilmente chiusa entro un'ora dall'apertura
dell'appello.
Gli appelli sono aperti anche agli studenti del NO dei precedenti AA.AA
relativamente, alle Lauree specilistiche in Ingegneria Meccanica e
Ingegneria Energetica, per i corsi con medesima o similare
denominazione, e a quelli del PO, dei corsi di Laurea di Ingegneria
Meccanica, per il corso di Macchine e Sistemi Energetici Speciali ormai
disattivato.
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale basato sulla discussione degli argomenti trattati nel corso e
dei laboratori svolti
Appelli previsti:
16 Gennaio 2017
6 Febbraio 2017
27 Febbraio 2017
12 Giugno 2017
10 Luglio 2017
24 Luglio 2017
8 Settembre 2017
15 Settembre 2017
per iscriversi utilizzare l'apposito servizio si
prenotazione esami gestito da CSIAF/UNIFI. http://sol.unifi.it
Programma del corso
1- Impianti e propulsione.
Tendenze di sviluppo delle turbine a gas negli impianti di potenza (cicli
alta temperatura, cooling system)
Sistemi di combustione nelle TAG per impianti di potenza
Cicli misti e configurazioni non convenzionali TAG (Cheng, STIG, serie H,
Intercooled, rigenerativi)
L’impiego delle turbine a gas nella propulsione aeronautica
Comportamento off-design TAG (effetti ambiente, avviamento, carico
parziale, sistemi di regolazione, gestione combustori DLN)
Cicli combinati e loro comportamento in off design (regolazione pressione
costante /pressione segue)
2- Scambio termico e combustione nelle macchine.
- Introduzione (1)
- Richiami: Criteri di analisi e simulazione dello scambio termico. Analisi
monodimensionale e correlazioni.
- Caratteristiche e descrizione dei principali sistemi di raffreddamento
- Convenzione in condotti
- Impingement
- Turbolatori (Ribs e Pin fin)
- Caratteristiche e descrizione dei principali sistemi di protezione
- Film cooling
- Barriera termica
- Sistemi di raffreddamento per turbina a gas.
- Il raffreddamento delle palettature nelle TAG.
- Applicazioni ai sistemi statorici e rotorici
- Sistemi aria secondaria e tenute .
- Le camere di combustione di turbina a gas
- Il processo di combustione, modalità diffusiva e parzialmente
premiscelata
- Classificazione e dimensionamento dei combustori
- Dimensionamento 0-D e determinazione della temperatura ed
emissività dei prodotti di combustione; modellistica a reattori.
- Determinazione dei carichi radiativi
- Problematiche dei combustori DLN
- Classificazione e criteri di dimensionamento di liner di camere di
combustione delle turbine a gas.
- Dimensionamento 0-D
- Definizione dei sistemi di raffreddamento
- Soluzioni convettive (ribs e impingement)
- Sistemi di protezione a film ed effusion
- Uso delle barriere termiche
- Attuali tendenze di sviluppo
- Problematiche del calcolo numerico applicate allo scambio termico.
- Approccio RANS e modellistica della turbolenza