Macchine per l’industria alimentare

Prof. Ing. Paolo Casoli

Il corso fornisce le conoscenze di base sulle principali macchine a fluido ed apparecchiature che trovano impiego nell’industria alimentare.

The purpose of the course is to present a review of the main fluid machines which found applications in the food industries.

Prova scritta: esercizio + domanda/e a risposta aperta.

Prova orale: per accedere alla prova orale è necessario aver sostenuto la prova scritta negli appelli in calendario.

Written test: exercise and theory

Oral test: in order to undergo the oral test, the student must have completed the written test on a scheduled date (see the official calendar).

Classificazione degli impianti di potenza. Definizioni di macchina, stadio, corpo, flusso, gruppo. Equazioni fondamentali. Applicazione eq. quantita di moto e energia . Equazione di Eulero per i rotori delle turbomacchine, entalpia tot rotorica. Forze di flusso . Equazione di De St Venant.  Equazione di  Hugoniot, ugelli e diffusori.  Equazione della portata negli ugelli convergenti . Ugello de Laval. Il cono delle portate. Eq. dell'orifizio per fluidi incomprimibili. Eq. di stato per fluidi incomprimibili - modulo di comprimibilità. Tipi di macchine operatrici, campi di applicazione, scelta, diagrammi a mosaico.  Definizione di prevalenza.  Compressori alternativi: generalità, descrizione, aspetti meccanici e costruttivi, interrefrigerazione,  rapporto di compressione limite, curve caratteristiche, funzionamento reale, regolazione, suddivisione in stadi, potenza richiesta.  Compressori volumetrici rotativi, tipi e funzionamento, teoria dei trasferitori. Compressori volumetrici rotativi,  teoria delle macchine con compressione interna, caratteristica interna. Pompe alternative: descrizione, funzionamento, regolarizzazione della portata, casse d'aria Pompe volumetriche per oleodinamica: tipi, descrizione, curve caratteristiche. La similitudine applicata alle macchine a fluido. Teoria euleriana dello stadio di turbo-operatrice radiale. Curve caratteristiche euleriane, e per numero finito di pale. Curve caratteristiche  reali per macchine centrifughe. Il diffusore nelle turbo-operatrici radiali, NPSH, adescamento delle pompe. Spinta radiale. Caratteristica delle pompe sui 4 quadranti. Pompe in serie e parallelo. Ventilatori , effetti della comprimibilità, rappresentazione del processo sul piano entalpico: macchine senza diffusore. Descrizione delle turboperatrici assiali. Teoria euleriana delle turbo-operatrici assiali, grado di reazione. Funzionamento reale dei compressori assiali; Funzionamento anomalo dei turbocompressori, stallo. Pompaggio per i turbocompressori.  Pompe speciali: ad anello liquido, peristaltiche, a membrana. Eiettori. Sistemi di miscelamento: carburatore. Caldaie:  classificazione,  rendimento, architettura e  temp. di combustione . Caldaie tempo di combustione particelle solide. Modello evaporazione.  Circolazione dell'acqua nelle caldaie. Circolazione dei fumi, tiraggio

Esercizi

Efflusso fluidi comprimibili. Progetto compressore alternativo. Progetto pompa centrifuga. Calcolo NPSH. Accoppiamento macchina operatrice-circuito.

Lectures

Analysis criteria for fluid machinery: St. Venant equation, Hugoniot equation, orifice equation, bulk modulus, high temperature dissociation, adiabatic temperature of combustion products, flame structure, similarity in the study of fluid machinery.

Reciprocating compressors, clearance volume, staging, intercooling; rotary (displacement) compressors, internal and backflow compression; reciprocating and rotary pumps, pressure ripples and dampers. Centrifugal pumps, theoretical and actual characteristics, radial thrust, multistage pumps, cavitation, priming, peripheral pumps, series and parallel. Turbo-compressors, stall, surge, multistage compressor characteristic, operating field, choking, rotating stall. Free leaks pumps; ejector.

Fundamentals of thermal plants, cycles and pseudo-cycles, 2nd law, quality number for direct cycles, fuel types and their properties;

Practice

Numerical applications: application of fundamental equations for compressible flow; operation of a pump coupled to its circuit.

Preliminary design: centrifugal pump, reciprocating compressor, NPSH

 

Testi - Textbooks

Caputo C. - Gli impianti convertitori di energia - Masson, Milano

Caputo C. - Le macchine volumetriche - Masson, Milano

Caputo C. - Le turbomacchine - Masson, Milano

Dossena, Ferrari, Gaetani, Montenegro, Onorati, Persico - Macchine a fluido - Città studi Edizioni

Testi di approfondimento - To learn more:

Acton O. & Caputo C. - Collana di Macchine a fluido, 4 voll.- UTET, Torino

Haywood R.W. - Analysis of engineering cycles 3rd ed. - Pergamon press, Oxford

G.Vetter – Leak-free pumps and compressors – Oxford Elsevier

J. Davidson - Process pump selection – Bury St. Edmund, Professional Eng. Pub.