La lista di testi di riferimento è consultabile nella pagina di Moodle e-learning con indirizzo https://e-l.unifi.it/course/view.php?id=17127
Obiettivi Formativi - Parte A
Fornire agli allievi ingegneri energetici o meccanici magistrali gli strumenti
applicativi necessari alla valutazione dei costi exergo-economico ed exergo-ambientali dei
prodotti energetici (energia meccanica/elettrica, calore e freddo) e l'influenza
delle irreversibilità (inefficienze) nei diversi componenti sul tale costo.
Obiettivo finale è acquisire competenze professionali avanzate sull'ottimizzazione dei sistemi energetici complessi (conversione ed utilizzo dell'energia).
Competenze/Conoscenze:
CC1-Approfondimento delle conoscenze in ambito energetico ed elettrico.
CC4-Approfondimenti di termodinamica applicata, termoeconomia, sostenibilità ambientale degli impianti, macchine, componenti e sistemi per la produzione e conversione dell’energia. Metodologie per l’individuazione delle inefficienze termodinamiche ed economiche dei sistemi energetici e dei componenti. Sostenibilità ambientale ed economica.
CA1-Capacità di analisi e modellazione di componenti e sistemi meccanici/elettrici/propulsivi: problemi e modelli alla base dell'ingegneria industriale, con particolare riferimento all'ingegneria meccanica ed energetica.
CA3-Capacità di progettare, analizzare, pianificare e gestire sistemi di conversione energetica, e il loro impatto ambientale ed impianti di servizio e di processo anche complessi e/o innovativi
CT3 -sviluppo di una espressione e discussione tecnica adeguata di proprie argomentazioni
CT4 -rappresentazione e comunicazione grafica (redazione di schemi, grafici e tabelle)
Obiettivi Formativi - Parte B
Componente fittizio B:
L’obiettivo formativo è fornire agli studenti di Ingegneria Meccanica o Energetica di livello magistrale gli strumenti applicativi necessari alla determinazione delle trasformazioni termodinamiche avanzate e delle caratteristiche exergo-economiche ed exergo-ambientali di sistemi energetici complessi. Vengono rese disponibili agli studenti competenze professionali avanzate sull'ottimizzazione di sistemi per la conversione e l’utilizzo di energia meccanica, elettrica e termica con particolare attenzione agli effetti delle irreversibilità sui costi dei componenti.
Competenze e conoscenze:
CC1 - Approfondimento delle conoscenze in ambito energetico ed elettrico.
CC4 - Approfondimenti di termodinamica applicata, termoeconomia, sostenibilità ambientale degli impianti, macchine, componenti e sistemi per la produzione e conversione dell'energia. Metodologie per l'individuazione delle inefficienze termodinamiche ed economiche dei sistemi energetici e dei componenti. Sostenibilità ambientale ed economica.
CA1 - Capacità di analisi e modellazione di componenti e sistemi meccanici, elettrici e propulsivi: problemi e modelli alla base dell'ingegneria industriale, con particolare riferimento all'ingegneria meccanica ed energetica.
CA3 - Capacità di progettare, analizzare, pianificare e gestire sistemi di conversione energetica, e il loro impatto ambientale ed impianti di servizio e di processo anche complessi ed innovativi.
CT3 - Sviluppo di espressioni e discussioni tecniche adeguate di proprie argomentazioni.
CT4 - Rappresentazione e comunicazione grafica tramite redazione di schemi, grafici e tabelle.
Prerequisiti - Parte A
Per il corso è richiesta una preparazione operativa
sulla termodinamica (corrispondente al livello di un laureato
della classe industriale): viene comunque rivista brevemente
l'impostazione della termodinamica, anche per introdurre facilmente
l'utilizzo pratico dell'exergia ai fini della valutazione delle irreversibilità di diversa natura e dell'ottimizzazione delle prestazioni. E' previsto l'utilizzo
a livello abbastanza avanzato di un SW di analisi termodinamica (EES)
con molti esempi sviluppati.
Prerequisiti - Parte B
Componente fittizio B:
È richiesta una preparazione in materia di termodinamica di sistemi energetici corrispondente al livello di laurea triennale della classe di Laurea in Ingegneria Industriale.
È previsto l'utilizzo di programmi utili per lo svolgimento di analisi termodinamiche come Python e MATLAB. Durante il corso vengono forniti e spiegati i comandi di base e numerosi esempi applicativi per colmare eventuali lacune nelle conoscenze pregresse.
Metodi Didattici - Parte A
Lezioni, esercitazioni in aula ed in caso in aula informatica (5-6 CFU).
Laboratorio/progetto (3-4 CFU): analisi termoeconomica di un sistema e/o
componente energetico. Stesura di un breve elaborato tecnico.
Google Meet channel for exams:
cjk-xnwt-vda
Metodi Didattici - Parte B
Componente fittizio B:
Sviluppo di un progetto di laboratorio di analisi termodinamica e termoeconomica di un sistema oppure di un componente energetico. Stesura di un elaborato tecnico.
Altre Informazioni - Parte B
Modalità di verifica apprendimento - Parte A
Esecuzione di un compito a fine corso con utilizzo di SW EES od altro in aula informatica.
Valutazione e discussione dell'elaborato progettuale.
Le CC1(Approfondimento delle conoscenze in ambito energetico ed elettrico) e CC4(Approfondimenti di termodinamica applicata, termoeconomia, sostenibilità ambientale degli impianti, macchine, componenti e sistemi per la produzione e conversione dell’energia. Metodologie per l’individuazione delle inefficienze termodinamiche ed economiche dei sistemi energetici e dei componenti. Sostenibilità ambientale ed economica) sono acquisite mediante la frequenza al corso e lo studio individuale e l'interazione con il docente.
le CA1-Capacità di analisi e modellazione di componenti e sistemi meccanici/elettrici/ propulsivi: problemi e modelli alla base dell'ingegneria industriale, con particolare riferimento all'ingegneria meccanica ed energetica.
CA3-Capacità di progettare, analizzare, pianificare e gestire sistemi di conversione energetica, e il loro impatto ambientale ed impianti di servizio e di processo anche complessi e/o innovativi
sono dimostrate 1) dall'esito positivo del compito finale che é costituito da un file di SW di modellazione che viene verificato e corretto dal docente 2) dal progetto che comprende un applicativo SW realizzato dallo studente in gruppo od individualmente sotto la guida di un supervisore.
Le CT3 (sviluppo di una espressione e discussione tecnica adeguata di proprie argomentazioni) e CT4 (rappresentazione e comunicazione grafica (redazione di schemi, grafici e tabelle)) sono validate dalla redazione del progetto (individuale o di gruppo) che comprende una relazione ed una presentazione con discussione.
esercitazioni vengono svolte in un gruppo di studenti (3-4) in modo da favorire il lavoro coordinato (CT2), devono essere presentate prima della prova orale (CT7) in forma di relazione scritta che riporta una discussione critica dei risultati ottenuti in forma numerica e grafica (CT1, CT3, CT4).
Modalità di verifica apprendimento - Parte B
Componente fittizio B:
Valutazione di un elaborato tecnico consegnato dagli studenti in forma scritta. L’elaborato deve contenere gli ottenimenti finali degli studenti relativi al progetto di laboratorio di analisi termodinamica e termoeconomica di un sistema oppure di componente energetico.
Programma del corso - Parte A
Impostazione unitaria di primo e secondo principio della termodinamica (exergia) per sistemi chiusi ed aperti, non reattivi e reattivi.
Bilancio diretto ed indiretto di exergia. Distruzione e perdita di exergia. Esempi di calcolo su diversi processi e tipologie di impianti di conversione.
Introduzione all'analisi termo economica / exergoeconomica. Applicazioni al calcolo del costo di componenti e correnti. Presentazione ed interpretazione dei risultati dell'analisi.
Cenni all'ottimizzazione termo economica. Analisi exergetica avanzata. Esempi applicativi.
Introduzione alla Life Cycle Analysis. Costruzione dell’inventario; categorie d’impatto; normalizzazione e pesatura. Introduzione all’analisi exergoambientale. Esempi applicativi.
Ottimizzazione di reti complesse di scambiatori. Introduzione alla Pinch Analysis. Metodo grafico e programmazione. Costruzione delle curve composite. Esempi applicativi.
Programma del corso - Parte B
Componente fittizio B:
Proposta ed assegnazione di tematiche per lo svolgimento di un progetto di laboratorio inerente sistemi e energetici complessi ed innovativi.
Spiegazione dei comandi di base e dei comandi avanzati necessari per l’analisi termodinamica e termoeconomica di sistemi energetici tramite Python, MATLAB e REFPROP. Svolgimento di vari esempi applicativi.
Revisione periodica degli elaborati del progetto di laboratorio.
Applicazione del primo e del secondo principio della termodinamica per l’analisi di sistemi energetici chiusi e aperti, di tipo non reattivo e reattivo.
Bilancio diretto ed indiretto di exergia. Calcolo di distruzioni e perdite di exergia.
Svolgimento di analisi termoeconomiche con applicazioni al calcolo del costo di componenti e di sistemi energetici.
Cenni all'ottimizzazione termoeconomica. Analisi exergetica avanzata.
Ottimizzazione di reti complesse di scambiatori. Applicazione di Pinch Analysis.
Utilizzo di tecniche di Life Cycle Analysis.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile - Parte A
Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile
7-12-13
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile - Parte B
Componente fittizio B:
Il corso concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU numero 7, 12 e 13 dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile.