Guida dello studente della Facoltà di Ingegneria A.A. 2008/09

Il corso è strutturato in due parti. La prima costituisce una introduzione ai fenomeni di scambio termico orientata a far acquisire allo studente la capacità di impostare e risolvere semplici problemi di interesse ingegneristico. Nella seconda parte, logica continuazione del corso di Termodinamica, vengono invece forniti gli elementi a carattere teorico necessari per la predisposizione dei bilanci energetici di macchine e impianti con i quali l'ingegnere può entrare in contatto nell'attività di gestione di stabilimenti industriali.

Termodinamica ed Energetica,  Analisi Matematica, Fisica Generale.

Introduzione alla Trasmissione del calore. Modello di mezzo continuo in equilibrio termodinamico locale. Equilibrio termico. Flusso termico specifico. Modi di scambio termico.

Scambio termico per conduzione. Legge di Fourier. Conducibilità termica. Equazione generale della conduzione. Condizioni al contorno e iniziali. Risoluzione di problemi monodimensionali in geometria piana e cilindrica, in regime stazionario, senza sorgenti termiche. Analogia con l'elettrostatica. Superfici alettate. Risoluzione di semplici problemi non stazionari.

Scambio termico per irraggiamento. Radiazione di corpo nero. Legge di Planck. Potere emissivo. Legge di Stefan-Boltzmann. Emissività di una superficie. Proprietà radiative dei corpi: assorbimento, riflessione e trasmissione. Scambio radiativo fra superfici nere e grigie. Fattori di vista. Schermi alla radiazione.

Scambiatori di calore. Tipologia degli scambiatori di calore. Coefficiente globale di scambio e resistenza termica da incrostazioni. Scambiatori a correnti parallele: equicorrente, controcorrente. Differenza media di temperatura; calcolo della potenza scambiata.

 

Proprietà dell'aria umida. Termoigrometria.

Bilanci di energia ed entropia per sistemi aperti al flusso di massa (richiami) e loro applicazione a componenti delle macchine termiche: valvole di laminazione, miscelatori, scambiatori, ebollitori, condensatori, pompe, compressori, turbine.

Impianti termoelettrici a vapore. Ciclo Rankine: analisi termodinamica, schema impiantistico, tipologie impiantistiche, prestazioni.

Impianti termoelettrici a gas. Ciclo Joule-Brayton: analisi termodinamica, schema impiantistico, tipologie impiantistiche, prestazioni.

Cicli Otto e Diesel. Motori alternativi. Cicli Otto e Diesel: analisi termodinamica, tipologie costruttive, prestazioni.

Impianti di refrigerazione. Ciclo frigorifero a compressione: analisi termodinamica, fluidi frigorigeni, schema impiantistico, prestazioni.

L’esame consiste in una prova scritta seguita da una breve discussione dell’elaborato. Nello scritto verranno proposti sia quesiti di carattere teorico che esercizi di termodinamica applicata e di scambio termico.

Testi di riferimento

Guglielmini G., Pisoni C., Introduzione alla trasmissione del calore, C.E.A., Milano, 2002.

Cornetti G., Macchine termiche, Ed. Il Capitello, Torino 1989.

Beretta G.P., Lezzi A.M., Pilotelli M., Raccolta di temi d'esame svolti di Fisica Tecnica, Edizioni Cartolibreria Snoopy, Brescia, 2004.

Guglielmini G., Nannei E., Pisoni C., Problemi di termodinamica tecnica e di trasmissione del calore, ECIG, Genova 1993.

Testi di approfondimento

Mastrullo R., Mazzei P., Vanoli R., Termodinamica per Ingegneri. Applicazioni, Liguori Editore, Napoli, 1996.