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I corsi di FISICA TECNICA e IMPIANTI TERMOTECNICI (FTITT) e di FISICA TECNICA AMBIENTALE (FTA)

Numero di Crediti 6  SI VEDA IN CALCE IL PROGRAMMA ADDIZIONALE da aggiungere a quello di 6 CFU

Collocazione: II Anno - I semestre - Civ. Propedeuticità: Fisica, Matematica I

Applicazioni: Impianti di riscaldamento 

Competenze richieste: conoscenze di base della Termodinamica e della Trasmissione del Calore in applicazione delle quali viene studiato il tema degli impianti di riscaldamento.

Capacità di: Tradurre in modelli operativi semplici alcuni problemi termodinamici e di scambio termico, comprendere i principi di dimensionamento degli impianti di riscaldamento.

Testo di riferimento: Gennaro Cuccurullo, Elementi di termodinamica e trasmissione del calore, con prime applicazioni agli impianti termotecnici, Maggioli editore


OBIETTIVI FORMATIVI DEL CORSO

Il modulo di insegnamento intende fornire le conoscenze di base della Termodinamica e della trasmissione del calore e, in applicazione di queste, i fondamenti per il dimensionamento per gli impianti di riscaldamento.  Sono perseguiti, in particolare, i seguenti risultati formativi: uso della corretta conoscenza della terminologia scientifica e capacità di comprensione teorica di testi e pubblicazioni scientifiche nei contenuti sia di base che specifici dell’impiantistica termotecnica, adeguata conoscenza degli aspetti metodologico-operativi della matematica e delle altre scienze di base, particolare riferimento alle scienze termiche, cioè alla Termodinamica, alla fluidodinamica e alla Trasmissione del Calore;

Modalità di svolgimento dell'esame

La prova di esame consiste in una prova scritta ed una orale da svolgersi nella stessa seduta di esame, tipicamente calendarizzate a distanza di 7gg. E' data facoltà, a coloro che totalizzano un numero di presenze superiore all'85% delle ore totali di lezione, di essere esonerati dal sostenere la prova orale; questa opzione si può esercitare, a scelta dello studente,  entro il mese di luglio (incluso) successivo al termine del corso. Al fine di stabilire la votazione finale d'esame, l'esonero dall'orale comporta una riduzione dei voti in accordo alla tabella che segue:

Voto scritto/Voto orale

  • "Q"/18

  • "Q/S" / 19

  • "S"/21

  • "S/M"/22

  • "M"/23

  • "M/B" oppure "B"/24

  • "O" oppure "B/O"/25

 

Gli allievi sono invitati a prenotarsi  compilando il modulo di prenotazione esami su questo sito, specificando l'opzione inerente all'orale, qualora ne abbiano maturato le credenziali.

Finalità - Objectives


Objectives: The main objective of this course is to introduce students to the basic concepts of thermodynamics and heat transfer analysis and their application in the design of thermal components and plants. The course is designed in order to give students a necessary foundation for a comprehensive understanding of energy and other engineering systems. starting from a theoretical approach, students are introduced to real world energy systems and systematically helped to develop analysis techniques for such systems. a rigorously organized problem solution process is emphasized. thus, the main objective of this course is to introduce students to the basic concepts of thermodynamics and heat transfer analysis and their application in the design of thermal components and plants. 
further outcomes, students are expected to:

  • analyze thermal systems. they will be able to assess the feasibility of a design and estimate efficiency of a configured system.

  • apply calculus and linear algebra procedures appropriate to solve specific thermodynamics and heat transfer problems in an engineering setting

  • identify important engineering terms and basic thermal concepts to be used in other engineering courses.

  • understand the criteria for dimensioning heating systems and plants.

 

Programma - Contents

TERMODINAMICA DEGLI STATI DI EQUILIBRIO Modello di gas perfetto - Miscele liquido - vapore - Modello di liquido incomprimibile - Piani termodinamici Ts, pv - EQUAZIONI DEI BILANCI PER SISTEMI CHIUSI - TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE - Cicli termodinamici diretti - Cicli termodinamici inversi - EQUAZIONI DEI BILANCI PER SISTEMI APERTI Il postulato dell'equilibrio locale - Flusso diffusivo e convettivo - Bilancio di massa - Bilancio della energia totale - Bilancio dell'entropia - Equazione dell'energia meccanica - COMPONENTI DI IMPIANTI TERMICI Condotti: moto incompressibile - Moto di un gas - Valvole di laminazione -valvole di regolazione - Vaso di espansione/valvola di sicurezza - Macchine operatrici - Mescolatore adiabatico - Scambiatori di calore - Caldaia - Camino -Elementi di Base della trasmissione del calore- Bilancio energetico del sistema edificio impianto - SCHEMI ELEMENTARI DI IMPIANTI Accoppiamento pompa/circuito -Proporzionamento del circuito idraulico - Verifica del circuito idraulico: resistenze idrauliche - La regolazione automatica degli impianti termici - IMPIANTI DI RISCALDAMENTO AUTONOMI - Trasmissione del calore per pareti piane 

introduction to thermodynamics; equilibrium thermodynamics; first and second laws of thermodynamics; thermodynamic properties of gases, vapors, and gas-vapor mixtures; energy-systems analysis including power cycles, refrigeration cycles and air-conditioning processes. the use of the first law in the analysis of closed thermodynamic systems. understanding the use of the first law in the analysis and design of devices such as heat exchangers, piping, compressors, pumps using control volumes. 

entropy rate balances in the analysis and design of devices such as turbines, compressors, etc. Sizing heat plants.

Programma addizionale per gli esami di FISICA TECNICA DI 9 CFU 

I tre crediti addizionali a cui si riferisce il sottost5ante programma, sono oggetto di sola prova orale.

I LIMITI DELLA TERMODINAMICA CLASSICA    
I MODI DI SCAMBIO TERMICO    

CONDUZIONE 1D STAZIONARIA
LA LEGGE DI FOURIER    
IL BILANCIO DELL'ENERGIA    
     CONDIZIONI AI LIMITI    
    Superficie in contatto con fluido in moto    
    Superficie in contatto con fluido in quiete    
    Superficie di contatto tra due mezzi solidi    
    Superficie confinata da pareti    
    Superficie in contatto con un fluido e confinata da pareti    

LASTRA PIANA    
    parete multistrato    
    resistenza convettiva e globale    
    resistenze in parallelo    
    conducibilità variabile con la temperatura    
IL PROCESSO DI ADIMENSIONALIZZAZIONE    
    riduzione delle variabili e parametri adimensionali significativi    
    identificazione di grandezze di riferimento significative    
GEOMETRIA CILINDRICA    
    raggio critico di isolamento    

TRANSITORI TERMICI
numero di Biot

Corpo a parametri concentrati
CONVEZIONE
DEFINIZIONI E PRINCIPI DI BASE    
EQUAZIONI DEI BILANCI    
    Il numero di Reynolds    
    Gli effetti della turbolenza    
IL NUMERO DI NUSSELT    
    Il numero di Nusselt per convezione forzata    
    Il numero di Nusselt per convezione naturale    
    Il coefficiente di attrito    

IRRAGGIAMENTO

LE CARATTERISTICHE DELLA RADIAZIONE TERMICA    
    caratteristica spettrale della radiazione    
    caratteristica direzionale della radiazione    
FLUSSI RADIATIVI    
    potere emissivo    
    radiosità  e irradiazione    
CORPO NERO    
LE SUPERFICI REALI    
    emissione    
    assorbimento, riflessione e trasmissione    
    emissione e assorbimento    
SCAMBIO TERMICO IN CAVITA' A DUE SUPERFICI