Obiettivi formativi
Al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
- apprendere i principi fondamentali della termodinamica e le loro implicazioni tecniche.
- apprendere e saper applicare i meccanismi fondamentali di trasmissione del calore;
- apprendere e sapere applicare i bilanci di massa ed energia ;
- saper calcolare l’entità dello scambio termico e di massa tra edificio e impianto termotecnico, nonché tra edificio ed ambiente circostante.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
Unità di misura e richiami di fisica classica.
Richiami di cinematica e dinamica.
Termodinamica.
Sistemi chiusi e aperti.
Miscele di aria e vapore d’acqua.
Fluidodinamica.
Trasmissione del calore.
Programma esteso
Unità di misura e richiami di fisica classica .
Definizione di misura. Unità di misura fondamentali e derivate. Analisi dimensionale. Sistema di unità di misura. Il Sistema internazionale di unità di misura. Richiami di cinematica e dinamica: velocità, accelerazione, forza, massa, peso, densità, lavoro, energia, potenza. Energia cinetica e potenziale. Principi di conservazione dell’energia. Stati della materia. Definizione di fluido. Densità e peso specifico. Definizione
di pressione, pressione atmosferica. Legge di Stevino, pressione idrostatica. Misure di pressione: Manometro a tubo aperto.
Termodinamica
Generalità e definizioni. Sistemi chiusi. Primo principio della termodinamica e proprietà energia. Secondo principio della termodinamica. Reversibilità e Irreversibilità. Macchine termiche dirette ed inverse. Macchina reversibile. Sistemi semplici monocomponenti. Superficie (p, v, T) e diagrammi termodinamici (p, v) e (p, T). Proprietà dei liquidi. Proprietà e trasformazioni dei vapori saturi e surriscaldati. Gas perfetti. Proprietà e trasformazioni dei gas perfetti. Sistemi aperti. Equazioni di bilancio di massa ed energia. Esempi applicativi di sistemi aperti. Miscele di aria e vapore d’acqua. Miscele di gas perfetti: proprietà principali.
Miscele di aria e vapor d’acqua: la psicrometria dell’aria.
Principali proprietà delle miscele di aria umida: temperatura a bulbo secco, titolo, grado igrometrico, grado di
saturazione, entalpia. Descrizione del Diagramma psicrometrico e suo uso. Temperatura di rugiada, di saturazione adiabatica e di bulbo umido. Misura del grado igrometrico: lo psicrometro. Principali trasformazioni delle miscele di aria umida: riscaldamento e raffreddamento sensibile; raffreddamento con deumidificazione; umidificazione; miscelazione adiabatica.
Fluidodinamica.
Aspetti fisici del moto di un fluido. Portata in volume e in massa, velocità media del fluido. Viscosità. Moto laminare e moto turbolento. Strato limite fluidodinamico. Numero di Reynolds. Moto dei fluidi nei condotti.
Equazione di bilancio dell'energia meccanica. Equazione di Bernoulli. Perdite di carico. Teorema di Buckingham. Misure di velocità e di portata.
Trasmissione del calore.
Conduzione. Legge di Fourier. Conduzione stazionaria. Analogia elettrica. Convezione. Analisi dimensionale. Convezione forzata, naturale e mista. Irraggiamento termico. Generalità e definizioni. Leggi dell'irraggiamento.Fattore di forma e sue proprietà. Applicazioni relative al mutuo scambio
radiativo tra superfici nere e grigie. Contemporanea presenza di diverse modalità di scambio. Coefficiente globale di scambio termico. Trasmittanza di una parete.
Bibliografia
CENGEL YUNUS A., TERMODINAMICA E TRASMISSIONE DEL CALORE, Ed Mc Graw Hill
Metodi didattici
Il corso è strutturato in lezioni frontali ed esercitazioni, che costituiscono un momento di verifica e chiarimento delle nozioni teoriche acquisite.
Modalità verifica apprendimento
L'esame consiste in una prova scritta della durata di 60 minuti costituita da 2 esercizi numerici (dal valore di 7 punti ciascuno) e due quesiti teorici (dal valore di 7 punti ciascuno).
I risultati della prova scritta saranno inviati via mail agli studenti. Chi ha superato lo scritto (ovvero aver ottenuto almeno 18 punti) sostiene in fase di registrazione del voto un colloquio (del valore compreso tra - 20 e +5 punti).
Sul portale Elly, a titolo di esempio, sono presenti i testi degli esami dati in passato.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile
