Impianti meccanici T - teoria ed esercitazioni, prof Emilio Ferrari

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI BOLOGNA

Programma definitivo a.a. 2017/2018

34118 - IMPIANTI MECCANICI T Componente del corso integrato IMPIANTI MECCANICI E LOGISTICA T. CI.

Docente: EMILIO FERRARI (0168534)

Corso di laurea: 0179-INGEGNERIA MECCANICA - Ciclo: 1 - Anno: 5

• Generalità sugli impianti meccanici di servizio per l’industria. Definizione e classificazione degli impianti meccanici e loro ruolo nell’impiantistica industriale e nel terziario. Ottimizzazione tecnico-economica nella progettazione impiantistica. Considerazioni sulla progettazione esecutiva dell’impianto tecnologico principale e degli impianti meccanici di servizio. Esempi di progettazione impiantistica con obiettivo il minimo costo totale di produzione: diametro e spessore delle condotte, pressione di caldaia, numero di spillamenti, impianto idrico con e senza serbatoio di compenso, numero di elementi di riserva, ecc.
• Impianti di cogenerazione di energia elettrica e termica. Impianto a vapore a recupero totale [“contropressione”]: schemi di impianto. Possibile scenari di funzionamento in base alle richieste da parte delle utenze: scenario tipo “zuccherico” e scenario tipo “cartiera”. Scelta della pressione del generatore vapore surriscaldato in funzione delle richieste delle utenze termiche ed elettriche mediante appositi normogrammi (volano termico). Valutazione di convenienza della condizione di autosufficienza: ottimizzazione tecnico economica del salto entalpico utilizzabile in turbina. Schema di impianto cogenerativo a “potenza costante” e a due temperature.
• Impianti di produzione e distribuzione di vapore tecnologico. Schema dell’impianto di distribuzione e rappresentazione su diagramma T-s. Scelta del generatore di vapore. Dimensionamento della rete di distribuzione del vapore: esempio applicativo con verifica del bilanciamento delle perdite di carico. Ordinari di regolazione e considerazioni sulla rete delle condense: schema semplificato delle valvole riduttrici pressostatiche, termostatiche e servo-controllate a condensato e gabbieggiante.
• Impianti di concentrazione a vapore ad effetti multipli: principio di funzionamento, schema di impianto e rappresentazione su diagramma T-s. Dimensionamento ottimo relativi bilanci di massa e di potenza termica scambiata. Superficie del dimensionamento di un impianto di concentrazione a vapore a 2 effetti: criterio a superficie costante e a superficie totale minima.
• Impianti di concentrazione a vapore a termocompressione: principio di funzionamento, schema di impianto con diagrammi T, S e relativi bilanci di massa e di potenza termica scambiata.
• Impianti termici ad acqua: fluidi vettori del calore per impianti termici e confronto di prestazioni. Impianti termici ad acqua calda: schemi e possibili disposizioni di impianto. Impianti termici ad acqua pressurizzata: possibili alternative (acciaio, polimica e con gas inert) e impianti a vapore, schemi di dimensionamento e normative: legge 373 del 30/4/1976 e DPR 412/93.
• Impianti termici ad aria calda per riscaldamento ambientale ad uso industriale. Impianti di essicamento. Concetto sulla caratterizzazione di combustione atomosferica unifilia in volume e in funzione del tempo. Legge della diffusione o di Fick ed equilibrio con portata di evaporazione su superficie. Classificazione dei processi (riscaldamento diretto/indiretto e sottovuoto) e degli impianti di concentrazione (liquidi e continui). Principali trattamenti e rappresentazioni nelle tabelle di raffreddamento, umidificazione, deumidificazione) anche nei impianti di climatizzazione. Rappresentazione dei trattamenti e delle loro combinazioni su diagramma di Mollier dell’aria umida. Principio di movimento di un combustibile e principali reazioni in un caldaio.
• Impianti frigoriferi a compressione: descrizione del principio di funzionamento e confronto con impianti ad assorbimento. Impianti frigoriferi ed espansione secca: schema di impianto e bilanci elementari. Impianti frigoriferi a due stadi di compressione con separatore di liquido intermedio: schema di impianto e bilanci elementari. Barriera vapore e isolamento. Esercitazione sul dimensionamento di un impianto frigorifero ad acqua.
• Impianti per il servizio idrico. Schema di derivazione da rete pubblica. Confronto tra impianti senza e con serbatoio di compenso in funzione dei diagrammi di erogazione. Calcolo del volume minimo del serbatoio: schema e dimensionamento. Dimensionamento di reti idriche aperte e chiuse (metodo di Hardy-Cross): esempio di applicazione del metodo ad una rete idrica composta da due sole maglie.

IMPIANTI MECCANICI

Classificazione impianti meccanici

Impianto / sistema di produzione -> Insieme di macchine che trasformano le materie prime in prodotti finiti

Distinzione:

• Impianti tecnologici -> Quelli che producono i beni
• Impianti di servizio -> Impianti ausiliari che aiutano l'impianto tecnologico e gli operatori
  • Esempi: Impianto elettrico di riscaldamento, condizionamento

Gli impianti tecnologici possono essere classificati in base a:

1. Tipo di trasformazioni (meccanica, chimica, tessile, alimentare, ...)
2. Dimensioni (medie, piccole, grandi)
3. Capitale e lavoro
   • Impianti ad alta densità di capitale R↑↑
   • Impianti a bassa densità di capitale R↓↓

Essendo R: CAPITALE FISSO (costo ammortizzaz.)CAPITALE VARIABILE (costo manodopera)

4) Processo produttivo

• Sistemi monolinea
• Sistemi divergenti
• Sistemi convergenti

Organi di regolazione

VRP VI VI

VM VF F

Valvole regolatrici pressione (VRP)

• Otturatore inserito nella luce

• Stabilizzatore di pressione in uscita

Sigma S superfici e membrana

P peso pirtulale mobile otturatore

F1 F2 forze esercitate delle 2 molle

Algebra F1 + P + Patm S = F2 + Pe S

Valvola espansione termostatica (VET)

FLUIDO PRIMA

FLUIDO IN USCITA

Tc

Se Tc (temperatura in uscita dell'utilizzatore) supera un certo valore normale.

Dunque Δh_mon < Δh_max - Δh_n → p_mon = 35⁺ KJ/kg

Impianto shiammento AT = 20÷26 KJ/Kg (diminuisce C→c⁺ riesame con ↑ entalpia)

Individuazione del punto O (p_O dinamica e S_O)

Ad es. AD esercitato una sola volta MPA = 200 b₂ > Polim

Ovverto → 713/400 Δh = 7kworm induced AT 713/400 entelita θ essendo Pr: Pu = 3,5 b cost

A₁ = A_r tom / (β) (β = 9,3; 250)

A_O = A_r tom (β) (β = r,250)

Individuato nella cella R i punti Ovvi z: P_o - P_min = 80 b_xz Δh_rem = 600 KJ/kg

Ovvi per ov= P₂ - P_min = 70 b_xz Δh_rim = 400 KJ/kg

Tracciamo Δh ottimale e il corrispondente punto Grando inseriere 7 exerc una in descritt a revrilta il costo utile c

Test Δh_rim < Δh_rim e calcolando in stricto fin ottenuto il costo <=

Consideriamo per esempio Δh = 500 /kg

ORE P_e(τ) Pap(°c) Potenza nominale

0-6 3_0,0 3000 + 296 175+7

6-12 5⁰ 3706 382

12-18 5×00 5000 +]*28,382

21-*3 3.000 3_(c-v4) 320 [mareariza...

F_g = Energia gammaeletrica autoprofesa

E_J = 3000(6) + 3206 (9) + 4965 (12) + 4000 (5) =

3 - 496⁶ (s) + 3000 (9) 28796 kW

E_o = 7039(4) + 362 (7) = 9090 KW

Energia acquista giornaliera

+++++++++ Permita questa energia in se rosso non ada e produes

COSTI FISSI

1) Costo del gruppo inric-eliontraco in funzioná dalla P indivisa

C_j = Pãmbare (Δ^_i,_op_)

2) Costo annovale sap manteninnio

3) (a menoce )

COSTI VARIABILI

1) Costo del combustibile

C_un = b: 365 fu E_g[Δh]

Con kf: kHw del combustibile

M_y = Rendimonto generalzza di snuppo ≈ 0,8

2) Costo ^2:

(v2 = E_a(Δh)_(b) - b: 365 fu

Con n : e k/w aquistolo