Programmi e Insegnamenti

 

IN/0131 - MODELLAZIONE E SIMULAZIONE DEI SISTEMI ENERGETICI

Anno Accademico ​2018/2019

Docente
VITTORIO ​TOLA (Tit.)
Periodo
Primo Semestre​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale​
Lingua Insegnamento
ITALIANO​



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/84] ​ ​INGEGNERIA ENERGETICA [84/00 - Ord. 2018] ​ ​PERCORSO COMUNE330
[70/85] ​ ​INGEGNERIA MECCANICA [85/00 - Ord. 2017] ​ ​PERCORSO COMUNE330
Obiettivi

Il corso si propone di avviare lo studente all’utilizzo di codici di calcolo per la simulazione e la previsione delle caratteristiche funzionali dei moderni sistemi di conversione industriale dell’energia. Il corso prevede l’applicazione dei codici in oggetto anche allo studio di processi e componenti non convenzionali e innovativi tipici delle più moderne tecnologie energetiche ad alto rendimento e a ridotto impatto ambientale. Gli obiettivi formativi secondo i descrittori di Dublino e i risultati attesi sono i seguenti:
1. Acquisire conoscenza e padronanza operativa di “ambienti software” e codici di calcolo commerciali per la simulazione dei processi e per la previsione delle caratteristiche funzionali dei sistemi energetici.
2. Conseguire la capacità di schematizzare, negli “ambienti operativi” dei codici di calcolo utilizzati, processi e sistemi energetici di varia complessità, di impostarne i bilanci di energia e materia, di gestire parametri costruttivi e funzionali, di introdurre vincoli fisici e operativi, di variare assetti e configurazioni di impianto, di effettuare analisi parametriche e valutazioni comparative, ecc.
3. Acquisire la sensibilità e la capacità di interpretare correttamente i risultati, di riconoscerne e valutarne la correttezza e la coerenza sul piano fisico e ingegneristico, di interagire con i modelli di simulazione al fine di migliorarne la funzionalità e l’aderenza al sistema reale, ecc.
4. Acquisire la capacità di rappresentare, schematizzare, descrivere, sintetizzare e commentare, in forma grafica, scritta e orale, i modelli di simulazione sviluppati e i risultati della loro applicazione a sistemi anche complessi.
5. Acquisire capacità e padronanza nell’applicazione delle tecniche e delle metodologie di simulazione che consentano di sviluppare autonomamente modelli concettuali di simulazione di processi e sistemi anche complessi e di nuova concezione e di sperimentare la loro applicazione a problemi di progetto e di verifica.

Prerequisiti

Concetti base di matematica, fisica, chimica e termodinamica.
Macchine a Fluido, Sistemi Energetici, Sistemi Energetici II

Contenuti

Il corso ha una durata complessiva di 30 ore, di cui 4 di lezione, 6 di esercitazione e 20 di laboratorio, con un carico di lavoro per lo studente corrispondente a 3 CFU (10 ore/CFU di didattica frontale), come di seguito specificato.
Metodi di simulazione modulare (2h di lezioni). Introduzione ai metodi di simulazione dei sistemi di conversione industriale dell’energia. Approccio modulare alla determinazione dei bilanci di materia e di energia delle trasformazioni e dei processi di conversione dell’energia. Caratterizzazione funzionale di singoli componenti (moduli) e delle interazioni materia-energia fra componenti (topologia del sistema).
Codici di simulazione industriali (2h di lezioni, 4h di laboratorio). Descrizione di codici industriali per la simulazione dei sistemi energetici complessi e avviamento al loro impiego:
- Codice “GATE CYCLE” per la simulazione degli impianti con turbine a gas, degli impianti a vapore, degli impianti combinati con turbine a gas e a vapore e degli impianti di cogenerazione.
- Codice “ASPEN” per la simulazione dei processi e dei sistemi energetici complessi e innovativi (impianti di trattamento prodotti di combustione, impianti di gassificazione e relative sottosezioni, processi di reforming di combustibili liquidi e gassosi, processi e tecnologie per la produzione dell’idrogeno da combustibili fossili, ecc.).
Applicazioni (6h di esercitazioni, 16h di laboratorio). Applicazione del codice ASPEN alla simulazione di alcuni sistemi energetici convenzionali e non (analisi parametriche di impianti turbogas a ciclo semplice, di generatori di vapore a recupero e di impianti di turbina a gas non convenzionali integrati con processi di reforming del combustibile primario.

Metodi Didattici

Il corso ha una durata complessiva di 30 ore, di cui 4 di lezione, 6 di esercitazione e 20 di laboratorio, con un carico di lavoro per lo studente corrispondente a 3 CFU

Verifica dell'apprendimento

Prova orale basata su elaborati obbligatori in itinere. Le esercitazioni svolte in itinere sono tipici problemi di dimensionamento e di verifica delle prestazioni di diverse tipologie di sistemi energetici quali ad esempio impianto di turbina a gas, impianto a vapore, turbina a gas a recupero chimico, impianto combinato, ecc.
Il corso non prevede l’attribuzione di un voto, ma di una semplice idoneità.
La frequenza del corso è obbligatoria. L’esame può essere sostenuto solamente dagli studenti che abbiano frequentato un congruo numero di lezioni.

Testi

Giovanni Lozza "Turbine a gas e cicli combinati". ED. Progetto Leonardo Bologna.

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