Σκοπός του μαθήματος είναι να δώσει στον απόφοιτο τις απαραίτητες γνώσεις και δεξιότητες που απαιτούνται, ώστε να μπορεί να επιλύει προβλήματα εγκαταστάσεων ρευστοδυναμικών μηχανών ανταποκρινόμενος με επάρκεια στο ρόλο του μηχανολόγου μηχανικού.

Στόχοι του μαθήματος είναι να καταστούν οι φοιτητές ικανοί να: α) διατυπώνουν τις αρχές λειτουργίας των ρευστοδυναμικών μηχανών και να επιλέγουν, αξιολογούν στροβιλομηχανές ασυμπίεστης ροής, β) μελετούν, αναλύουν, σχεδιάζουν ένα υδραυλικό δίκτυο και μια αντλητική εγκατάσταση, γ) αναλύουν, διαστασιολογούν υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις, δ) μελετούν, αναλύουν, σχεδιάζουν δίκτυα εξαερισμού και συστήματα διαχείρισης του αέρα και ε) χρησιμοποιούν και να επιλέγουν μετρητικά όργανα για τον έλεγχο επιδόσεων ρευστοδυναμικών μηχανών.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο /η φοιτητής / φοιτήτρια θα είναι σε θέση να:

• Περιγράφει και να αναλύει τη ροή στο εσωτερικό μιας ρευστοδυναμικής μηχανής,

• Εφαρμόζει αναλυτικές μεθόδους για τον υπολογισμό ρευστομηχανικών μεγεθών στη σωληνογραμμή μιας ρευστοδυναμικής μηχανής επιλέγοντας τον τύπο της μηχανής και προσδιορίζοντας τα χαρακτηριστικά μεγέθη της,

• Σχεδιάζει μια αντλητική εγκατάσταση και να υπολογίζει το κόστος κύκλου ζωής της αντλίας ή των αντλιών,

• Εκπονήσει τον αρχικό ρευστομηχανικό σχεδιασμό αντλίας ή ανεμιστήρα με χρήση εργαλείων υπολογισμού και σχεδίασης μέσω Η/Υ,

• Διεξάγει πειραματικές μετρήσεις σε δοκιμαστήρια αντλιών, ανεμιστήρων και υδροστροβίλων και να υποβάλει τεχνική έκθεση σχετικά με αυτές,

• Χρησιμοποιεί το εκπαιδευτικό υλικό ως βάση για τη μελλοντική αυτο‐εκπαίδευση στο αντικείμενο.

• Εισαγωγικές έννοιες (Ταξινόμηση και χαρακτηριστικά μεγέθη ρευστοδυναμικών μηχανών, απόλυτη και σχετική κίνηση στο εσωτερικό της μηχανής, εξίσωση στροβιλομηχανών του Euler, τύποι πτερωτών, χαρακτηριστικοί αριθμοί, ειδικά υδροδυναμικά φαινόμενα)

• Δυναμικές αντλίες (Καμπύλες επιδόσεων, νόμοι ομοιότητας, σημείο λειτουργίας, λειτουργία αντλιών σε συνεργασία, ανάλυση και σχεδιασμός αντλητικής εγκατάστασης, επιλογή αντλίας, λειτουργία ‐έλεγχος αντλητικού συγκροτήματος, κόστος κύκλου ζωής, στοιχεία σχεδιασμού αντλιών ακτινικής ροής)

• Υδροστρόβιλοι (Τύποι ‐ αρχές λειτουργίας και επιδόσεις υδροστροβίλων, στοιχεία σχεδιασμού και διαστασιολόγηση, κριτήρια επιλογής, υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις και αναστρέψιμα υδροηλεκτρικά έργα)

• Μηχανές παροχέτευσης αέρα (Τύποι και εφαρμογές ανεμιστήρων – φυσητήρων και συμπιεστών, επιδόσεις)

• Εφαρμογές στις θεματικές ενότητες του μαθήματος

• Εργαστηριακές ασκήσεις και περιπτώσεις μελέτης στις ενότητες του θεωρητικού μέρους του μαθήματος

Περιεχόμενα: Κατηγορίες και παραδείγματα ρευστοδυναμικών μηχανών (μηχανές έργου και κινητήριες μηχανές), μακροσκοπική ανάλυση ροών σε συστήματα ρευστοδυναμικών μηχανών (εξισώσεις συνέχειας, ενέργειας, γραμμικής και γωνιακής ορμής), εξίσωση στροβιλομηχανών του Euler.

Διαφάνειες διάλεξης

• Εισαγωγή στο μάθημα (Περιεχόμενα - μαθησιακοί στόχοι, οργάνωση και βιβλιογραφία του μαθήματος, χρήσιμοι υπερσύνδεσμοι)

• Θεματική ενότητα 1

Υλικό ατομικής μελέτης

• Βιβλιογραφία

  • Dixon, S.L. and Cesare Hall, C., 2010. Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery. Butterworth-Heinemann.

  • Murty, V.D., 2018. Turbomachinery: Concepts, Applications, and Design. CRC Press.

• Παραδείγματα και προβλήματα

Πολυμέσα

Πρόσθετες χρήσιμες πηγές από το διαδίκτυο

• Fluid Dynamics and Turbomachines. NPTEL video course.

• The Steam Turbine.

Περιεχόμενα: Κινηματική της ροής σε βαθμίδα στροβιλομηχανής, Τρίγωνα ταχυτήτων, Παραδείγματα. Ροή σε σειρά πτερυγίων.

• Ειδική ενέργεια ροής σε ιδανική πτερωτή, Ροή σε πραγματική πτερωτή, Συντελεστής ολίσθησης, Επίδραση της τριβής, Χαρακτηριστική καμπύλη λειτουργίας μηχανής έργου.

• Ροή ισχύος και βαθμοί απόδοσης.

• Χαρακτηριστικά μεγέθη και αδιάστατοι αριθμοί στροβιλομηχανών.

Διαφάνειες διάλεξης (δείτε εδώ)

Υλικό ατομικής μελέτης

• Βιβλιογραφία

  • Dixon, S.L. & Hall, C.A. (2014), Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery. Butterworth-Heinemann .

  • Yahya, S.M., 2005. Turbines, Compressors and Fans. Tata McGraw-Hill.

  • Grant Ingram. Basic Concepts in Turbomachinery. Bookboon.

• Παραδείγματα και προβλήματα

Πολυμέσα

• Turbomachinery Fundamentals, Learn Engineering

Πρόσθετες χρήσιμες πηγές από το διαδίκτυο

• Module 3: Cascade Theory, Axial Flow Turbine and Propulsion System. NPTEL.

• Jyh-Cherng Shieh, Fundamentals of Fluid Mechanics, Pumps and Turbines. Power Point slides.

• Q. H. Nagpurwala, Centrifugal Compressors.Power Point slides.

Περιεχόμενα: Κατηγοριοποίηση αντλιών, Πτερωτές αντλιών, Εφαρμογές και παραδείγματα αντλιών, Ροή ισχύος και βαθμοί απόδοσης σε αντλία, Σπηλαίωση, Καμπύλες επιδόσεων, Συνεργασία αντλιών, Χρήσιμες συνδέσεις, Λογισμικά.

Διαφάνειες διάλεξης (δείτε εδώ)

Υλικό ατομικής μελέτης

• Βιβλιογραφία

  • Brennen, C.E. (1994), Hydrodynamics of pumps, NREC.

  • Brennen, C.E., (2013), Cavitation and Bubble Dynamics, Cambridge University Press.

  • Gülich, J.F. (2014), Centrifugal Pumps, Springer.

• Παραδείγματα και προβλήματα

Πολυμέσα

• 3D Pumps Technical Animation , mehuldhamelia

• Cavitation Causes and Effects, repairengineering

• Centrifugal Pump 3D, tamerrommel

• Centrifugal Pump Working, Learn Engineering

• Critical Pump Selection - Three Major Issues, ekwestrel

• Grundfos Pumps Cavitation, ControlSpecialties

• Pump Selection, MECH 241 - Fluid Mechanics I

• Simulation of A centrifugal pump in Solid Works, Carlos Cáceres

Πρόσθετες χρήσιμες πηγές από το διαδίκτυο

• Καραγιαννόπουλος Μ. (2000), Οδηγός αντλιών, ΕΕΤΑΑ.

• Δαγκίνης Ι. και Γλύκας Α. (2016), Αντλίες, Ίδρυμα Ευγενίδου.

• ITP & HI (2006), Improving Pumping System Performance: A Sourcebook for Industry.

• European Association of Pump Manufacturers

• Hydraulic Institute

• Pump Fundamentals

• Pump World

• Impeller.net

Περιεχόμενα:

Διαφάνειες διάλεξης

Υλικό ατομικής μελέτης

• Βιβλιογραφία

  • 
    

• Παραδείγματα και προβλήματα

Πολυμέσα

Πρόσθετες χρήσιμες πηγές από το διαδίκτυο

Περιεχόμενα: Διάκριση και εφαρμογές ανεμιστήρων, φυσητήρων και συμπιεστών, Επιδόσεις μηχανών, Τρίγωνα ταχυτήτων, Πάλμωση και απώλεια στήριξης, Αδιάστατοι αριθμοί και νόμοι ομοιότητας ανεμιστήρων, Σωληνογραμμές συστημάτων αεραγωγών, Γραφο-αναλυτικές επιλύσεις

Διαφάνειες διάλεξης (δείτε εδώ)

Υλικό ατομικής μελέτης

• Βιβλιογραφία

  • Eck, B. (1973), Fans: Design and Operation of Centrifugal Axial Flow and Cross Flow Fans, Pergamon Press.

  • Bleier, F. (1998), Fan Handbook, Selection, Application and Design, McGraw-Hill.

  • Dixon, S.L. & Hall, C.A. (2014), Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery. Butterworth-Heinemann .

  • Yahya, S.M., 2005. Turbines, Compressors and Fans. Tata McGraw-Hill.

• Παραδείγματα και προβλήματα

Πολυμέσα

• Fan Efficiency Regulations and Technology Advances, Trane Engineers Newsletter LIVE

• Fans In Air Handling Systems, TraneCommercial

• VSDs and Their Impact on HVAC Systems Components, TraneCommercial

• Webinar: Fan Curves, Systems Curves and how they intersect, EECABUSINESS

Πρόσθετες χρήσιμες πηγές από το διαδίκτυο

Περιεχόμενα: Εισαγωγή, Υδροηλεκτρικά έργα, Ροή ενέργειας σε Υ/Σ, Κατηγοριοποίηση Υ/Σ, Εξίσωση Euler για Υ/Σ, Βαθμοί απόδοσης, Σπηλαίωση σε Υ/Σ, Παραδείγματα.

Διαφάνειες διάλεξης (δείτε εδώ)

Υλικό ατομικής μελέτης

• Βιβλιογραφία

  • Nechleba, M. (1957), Hydraulic Turbines, Their Design and Equipment, Artia, Prague.

  • Wagner, H.-J. and Mathur, J. (2011), Introduction to Hydro Energy Systems, Springer Science & Business Media.

  • Warnick, C. C. (1984), Hydropower Engineering, Prentice Hall.

  • Zhengji Zhang (2016), Pelton Turbines, Springer Intern. Publishing.

• Παραδείγματα και προβλήματα

Πολυμέσα

• Bulb turbines, Voith Hydro, more

• Comparison of Pelton, Francis & Kaplan Turbine, Learn Engineering

• Francis Turbine - How it works!, Thomas Schwenke

• Francis turbines, Voith Hydro, more

• Hydropower at Flaming Gorge Dam, reclamation

• Kaplan turbines, Voith Hydro, more

• Kaplan Turbine Working and Design, Learn Engineering

• Pelton turbines, Voith Hydro, more

• Pelton Turbine/Wheel Working & Design, Learn Engineering

• The Largest Dam in The World, Largest Dams, more

• Turbine animation - Francis, Andritz Hydro

• Working of Francis Turbine, Learn Engineering

Πρόσθετες χρήσιμες πηγές από το διαδίκτυο

• J.-M. Chapallaz, P. Eichenberger, G. Fischer. Manual on Pumps Used as Turbines. MHPG Series.

• RETScreen

• HydroHelp

• Small scale hydropower

Περιεχόμενα:

Διαφάνειες διάλεξης (δείτε εδώ)

Υλικό ατομικής μελέτης

• Βιβλιογραφία

  • 
    

• Παραδείγματα και προβλήματα

Πολυμέσα

• Propeller Analysis 1, Roddy Mc Namee

• Propeller Analysis 2, Roddy Mc Namee

• Propeller Analysis 3, Roddy Mc Namee

• The Propeller Explained, David Wright

Πρόσθετες χρήσιμες πηγές από το διαδίκτυο

• Guidelines for Design of Wind Turbines − DNV/Risø, (2002), 2nd Edition.

• PROPID: Computer program for the design and analysis of horizontal axis wind turbines

Περιεχόμενα: Αρχές λειτουργίας και διατάξεις αεριοστροβιλικών κύκλων, Αεριοστρόβιλοι αξονικής ισχύος, Συστήματα πρόωσης αεροσκαφών.

Διαφάνειες διάλεξης (δείτε εδώ)

Υλικό ατομικής μελέτης

• Διδακτικές σημειώσεις

• Βιβλιογραφία

  • 
    

• Παραδείγματα και προβλήματα

Πολυμέσα

Aircraft propulsion

• Jet Engine, How it works ?, Learn Engineering

• Ramjets and Scramjets Explained - Mach 14, Edwin Henry Blachford

• F-16 Jet Engine Test At Full Afterburner In The Hush House, Gung Ho Vids

• How does a Turbo Fan Engine CFM56 7 Work, Bambang Hermanto

• How Does a Jet Engine Work?, whatmakesthattick

• How a jet engine works, oisiaa, more

• BOEING 747-8 ENGINE, joseing

• How Engines Work, Rolls-Royce, more

• Turbine or Turboshaft Powerplant - Helicopter Components, Helicopter Training Videos

Industrial gas turbines

• Siemens SGT-750 gas turbine, Siemens, more

• Gas Turbine Theory of Operation, LearnMania

Steam turbines

• How does a Thermal power plant work ?, Learn Engineering

• How does a Steam Turbine Work, Learn Engineering

• Steam Turbine Construction, Khalid Moftah

Combined cycle power plants

• Combined Cycle Gas Turbine (CCGT), GPowerGeneration

• How a Combined Cycle Power Plant Works, GE Power

• Flexible Combined Cycle Power Generation, Siemens, more

Πρόσθετες χρήσιμες πηγές από το διαδίκτυο

• Τυπολόγιο του μαθήματος

• Προβλήματα

• Υπολογιστικές και εργαστηριακές ασκήσεις

• Λογισμικά για ρευστοδυναμικές μηχανές