29243 - FISICA TECNICA T

Conoscenze e abilità da conseguire

Fornire le nozioni e le metodologie di base della termodinamica applicata, della fluidodinamica e della trasmissione del calore al fine di consentire un avvicinamento ragionato e consapevole all’analisi energetica dei sistemi, allo studio del moto di fluidi e ai problemi di scambio termico, con particolare attenzione alle applicazioni in campo elettrico ed industriale.

Contenuti

Termodinamica Applicata

Generalità e definizioni - Primo principio e proprietà energia - Secondo principio e proprietà entropia - Temperatura termodinamica - Sistemi semplici - Equazione di Gibbs - Regola delle fasi - Bilancio di energia per un volume di controllo - Sistemi semplici chiusi monocomponenti - Calori specifici - Equazione di stato e diagrammi {p,T}, {p,v}, {T,s}, {h,s}, {p,h} - Gas ideali: legge di Joule; variazioni di energia interna, entalpia ed entropia - Proprietà dei liquidi (cenni) - Proprietà dei vapori saturi - Proprietà dei vapori surriscaldati e dei gas reali (cenni) - Cicli termodinamici diretti: Rankine, Brayton-Joule, Otto, Diesel - Cicli termodinamici inversi a compressione di vapore - Miscele di aria e vapore d'acqua - Diagrammi psicrometrici - Principali trasformazioni dell'aria umida.

 Fluidodinamica

Definizioni elementari - Regime laminare e turbolento - Strato limite dinamico - Viscosità - Equazioni fondamentali del moto isotermo: equazione di continuità ed equazione vettoriale di Navier - Casi semplici di moto laminare - Moto isotermo di fluidi in condotti: equazioni integrali - Perdite di carico - Fattore di attrito - Diagramma di Moody - Condotti nei quali sono inserite macchine: prevalenza.

 Trasmissione del calore

Conduzione: Legge di Fourier - Equazione di Fourier - Casi semplici di conduzione stazionaria in geometria piana e cilindrica - Resistenza termica - Resistenze termiche in serie e in parallelo - Conduzione stazionaria con generazione di calore - Effetti termoelettrici: Seebeck e Peltier.

Convezione: Distinzione fra convezione forzata, naturale e mista - Equazioni fondamentali del moto non isotermo - Legge di Newton - Coefficiente di convezione e numero di Nusselt - Adimensionalizzazione delle equazioni e relazione Nu = Nu (Re, Gr, Pr) in convezione mista - Strato limite termico - Convezione forzata: dipendenza Nu = Nu (Re, Pr) - Convezione naturale: dipendenza Nu = Nu (Gr, Pr).

Irraggiamento termico: Generalità e definizioni - Legge di Kirchhoff, di Stefan-Boltzmann, di Planck, del regresso di Wien, di Lambert - Corpo grigio - Scambi di energia per irraggiamento fra corpi neri e grigi.

Problemi composti di scambio termico: generalità - Resistenza termica globale e coefficiente globale di scambio termico - Superfici alettate.

Testi/Bibliografia

Per la preparazione all'esame è sufficiente fare riferimento agli appunti presi a lezione e all'eventuale materiale fornito dal docente. Per l'approfondimento di particolari argomenti o per lo studio autonomo, si consigliano i seguenti testi.

Testi consigliati e di consultazione:

1- Çengel Y. A., Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill, Milano, 2013 (quarta edizione).

2- Lazzari S., Pulvirenti B., Rossi di Schio E., Esercizi risolti di Termodinamica, Moto dei Fluidi e Termocinetica per i nuovi Corsi di Laurea in Ingegneria, Esculapio, 2008 (terza edizione).

3- Zanchini E., Termodinamica, Pitagora, Bologna, 1993.

4- Cocchi A., Elementi di termofisica generale ed applicata, Progetto Leonardo, Società Editrice Esculapio, Bologna, 1990.

5- Pnueli D., Gutfinger C., Meccanica dei fluidi, Zanichelli, 1995.

6- Barletta A., Applicazioni della fisica termica, Pitagora, Bologna, 2002.

7- Fabbri G., Fluidodinamica applicata - 50 esercizi svolti, Progetto Leonardo, Esculapio, 1999.

8- Esercizi di Fisica Tecnica, Volumi 1-10, Libreria Editoriale Petroni, Bologna.

Metodi didattici

Il Corso prevede esercitazioni volte sia all'applicazione delle nozioni teoriche fornite a lezione sia all'approfondimento di alcuni aspetti teorici.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta, su temi di carattere sia teorico sia applicativo, e in una successiva prova orale. Generalmente, la prova scritta è così articolata: una domanda teorica e un esercizio numerico di Termodinamica Applicata, una domanda teorica e un esercizio numerico di Fluidodinamica, una domanda teorica e un esercizio numerico di Trasmissione del Calore. Per la prova scritta è richiesto l'uso della calcolatrice, ma non è consentita la consultazione di libri e appunti.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Beatrice Pulvirenti

Consulta il sito web di Sandro Salvigni