Ingegneria meccanica e materiali

Questo testo di esercizi e progetti di impianti meccanici completa sul piano applicativo i contenuti del libro di Impianti Meccanici per l'Industria pubblicato nel dicembre 2009. È nota l'importanza degli impianti meccanici al servizio dei processi produttivi delle aziende industriali e nel panorama delle pubblicazioni didattiche a livello universitario numerosi apprezzabili testi sono disponibili sull'argomento. Nettamente più limitata è l'offerta didattica a livello di esercizi e progetti applicativi sugli stessi impianti meccanici, che sono essenziale ausilio all'impianto tecnologico principale per la realizzazione del processo produttivo. Obiettivo del presente testo è quello di arricchire tale limitata disponibilità a vantaggio degli studenti delle discipline di impiantistica meccanica, attive in tutte le Scuole di Ingegneria italiane soprattutto nei Corsi di Laurea in Ingegneria Meccanica e Gestionale, nonché dei giovani laureati dell'Area Industriale che devono sostenere l'Esame di Stato per l'abilitazione alla professione di ingegnere e infine dei tecnici e ingegneri operanti nelle industrie, nelle società di ingegneria e negli studi professionali, che si trovano spesso ad affrontare problemi di progettazione e gestione di impianti meccanici ausiliari per l'industria. Il testo inizia con tre esercizi propedeutici aventi il semplice obiettivo di mostrare in dettaglio il ciclo tecnologico di tre industrie reali di produzione (di triplo concentrato di pomodoro, di caldaie a tubi d'acqua, di carta) per evidenziare gli svariati impianti meccanici di servizio richiesti da ciascuna diversa produzione. Il testo prosegue poi con la presentazione di una serie di esercitazioni complete o progetti per ciascun tipo degli impianti meccanici di più frequente impiego nell'industria a cominciare dagli impianti di cogenerazione di energia elettrica e termica, di produzione e distribuzione di vapore tecnologico e di concentrazione, per passare poi agli impianti termici ad acqua calda e ad aria calda (essiccamento), nonché agli impianti di condizionamento e frigoriferi, per arrivare infine agli impianti di servizio acqua (compreso antincendio), aria compressa e combustibili. Una applicazione numerica completa su un impianto di depurazione di fumi da polveri completa il quadro. La trattazione è sempre condotta con approccio progettuale tramite chiara indicazione degli obiettivi da raggiungere e puntuale dimensionamento degli elementi essenziali dell'impianto che realizza in maniera ottimale, dal punto di vista sia tecnico sia economico, gli obiettivi proposti.

Come da titolo, "Motore endotermico ed ibrido", il libro parla della storia del motore con Rudolf Diesel, la classificazione e descrizione dei motori endotermici a combustione interna, motori a due tempi, sistemi di iniezione, veicoli ibridi, cenni sul motore a scoppio, i bialberi più famosi, il rendimento ecc... In moto semplice e intuitivo con schemi.

La crescente diffusione delle pompe di calore, apparecchiature che permettono potenziali benefici sia economici che energetici nel riscaldamento e nella produzione di acqua calda sanitaria, richiede di rivedere alcuni concetti di progettazione, di installazione e di regolazione degli impianti. Questa pubblicazione vuole fornire un quadro di riferimento per quanti desiderino approfondire il funzionamento e l'applicazione delle pompe di calore elettriche e ad assorbimento a gas, in particolare aerotermiche, partendo dal loro funzionamento fino alla loro classificazione e alla determinazione dell'efficienza. Propone poi indicazioni sulla progettazione e sugli accorgimenti più opportuni per trarne le migliori prestazioni, anche in abbinamento ad altre tecnologie, per concludere dedicando un'ampia parte ai metodi di analisi della convenienza economica e a tutti gli incentivi economici a cui le pompe di calore possono accedere, anche in considerazione delle nuove normative europee sull'efficienza energetica.

La tesi di dottorato è incentrata sullo sviluppo di strumenti e metodologie avanzate per la simulazione numerica di flussi turbolenti con tecniche Large-Eddy Simulation (LES) e Direct Numerical Simulation (DNS). In particolare, si propone una metodologia di avanzamento temporale innovativa di tipo Runge-Kutta (RK) capace di riprodurre le prestazioni di robustezza di metodi skew-symmetric classici con maggiore efficienza computazionale. La rigorosa trattazione teorica sviluppata nel lavoro ha permesso di ricavare nuovi schemi RK con un determinato ordine di accuratezza sulla soluzione e sulla conservazione di energia discreta. La tecnica ha mostrato di essere più efficiente degli schemi classici, fornendo, a parità di risultati, tempi di calcolo inferiori fino al 50%.

Questo testo è destinato agli allievi del terzo e quarto anno di Ingegneria Industriale e a quanti si occupano di progettazione meccanica. I principali argomenti trattati sono: aspetti tecnologici e costruttivi del progetto e sua organizzazione, anche alla luce degli ausili informatici oggi disponibili; richiami sulle principali caratteristiche meccaniche dei materiali metallici impiegati nella costruzione delle macchine e un'introduzione ai materiali compositi; richiami sui problemi strutturali acquisiti nei corsi di Scienza delle Costruzioni e trattazione degli argomenti Travi curve e Contatti hertziani, che normalmente non trovano spazio nei suddetti corsi ma importanti, in alcuni casi, nel progetto meccanico; componenti in pressione ed elementi rotanti, con descrizione di un metodo agli elementi finiti versione forze e introduzione ad un metodo versione spostamenti, con lo scopo sia di fornire uno strumento di calcolo delle sollecitazioni nei casi considerati, che di costituire esempi di impiego dei metodi di calcolo numerico applicati ai problemi strutturali. Vengono, inoltre, trattati i seguenti argomenti: collegamenti non smontabili: chiodature e saldature assi e alberi molle linguette e chiavette collegamenti filettati e viti di manovra cuscinetti di rotolamento ruote dentate trasmissioni Nelle intenzioni degli autori il testo è stato strutturato per fornire i dati e le metodologie di base per la selezione e la progettazione degli elementi e dei gruppi meccanici a coloro che, naturalmente, posseggano già le conoscenze fondamentali acquisite nei corsi di Disegno meccanico, Scienza delle costruzioni, Meccanica applicata, Tecnologia meccanica e Scienza dei materiali; senza tuttavia dimenticare che lo sviluppo del progetto richiede anche l'utilizzo di manuali, normative e pubblicazioni specialistiche contenenti nomenclature, dati e metodologie teoriche, numeriche e sperimentali che evidentemente non si possono ritrovare nei testi di base.

I getti sintetici sono dispositivi in grado di generare un getto utilizzando l'aria presente nell'ambiente che li contiene facendo oscillare una membrana posta all'interno di una cavità con orifizio. Tali caratteristiche fanno sì che essi sono di facile realizzazione, silenziosi e miniaturizzabili. Per queste ragioni, essi sono ampiamente utilizzati come dispositivi per il raffreddamento dell'elettronica. La ricerca presentata nel testo si focalizza sul design e l'analisi di differenti tipi di getti sintetici le cui prestazioni sono confrontate con getti sintetici convenzionali. Tale confronto è effettuato mediante lo studio del campo di moto libero e impingente e l'analisi dello scambio termico.