29243 - FISICA TECNICA T

Conoscenze e abilità da conseguire

Fornire conoscenze di termodinamica applicata, di fluidodinamica e trasmissione del calore per conduzione, convezione ed irraggiamento termico. Particolare attenzione sarà rivolta all'analisi dei cicli termodinamici di interesse per le applicazioni industriali, ed allo studio delle applicazioni della termocinetica 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 Stefano Lazzari

Consulta il sito web di Sandro Salvigni