La termofluidodinamica multifase è una disciplina di fondamentale importanza nell¿impiantistica termotecnica e nella progettazione delle centrali termoelettriche e nucleari, soprattutto per gli aspetti connessi alla sicurezza.
Il corso, proposto al terzo anno dell¿ingegneria energetica, fornisce gli elementi di base della fenomenologia e dei modelli della termofluidodinamica multifase, con particolare riguardo al moto dei fluidi bifase e allo scambio termico con cambiamento di fase; lo studente completa le conoscenze di base sulla fenomenologia e sulla modellazione termoidraulica di componenti e sistemi adibiti al trasporto di massa ed energia.
Il corso è composto di lezioni, in cui vengono esposti gli argomenti teorici, ed esercitazioni nelle quali vengono affrontati e risolti problemi di interesse pratico; le esercitazioni comprendono attività di laboratorio sui deflussi bifase.

Al termine del corso gli allievi devono essere in grado di conoscere la fenomenologia ed effettuare la modellazione termoidraulica di componenti e sistemi adibiti al trasporto di massa ed energia con fluidi bifase, effettuando calcoli di verifica e progetto.

Si richiedono conoscenze pregresse di Analisi matematica, Fisica, Termodinamica applicata, acustica e illuminotecnica, Termocinetica e Termofluidodinamica

1) ¿Fluidodinamica¿(18 ore). Generalità sui fluidi multifase, regimi di deflusso, transizioni e mappe di deflusso. Equazioni di conservazione in deflusso omogeneo e a fasi separate. Moto bifase a bolle e a tappi; moto anulare in condotti: fenomenologia, modellizzazione del deflusso in condizioni adiabatiche, sforzo di taglio e profilo di velocità nel film liquido, sforzo di taglio all'interfaccia. Modelli e correlazioni per il calcolo del grado di vuoto: modello per deflusso omogeneo e a fasi separate in condotti, modello di drift flux. Calcolo delle cadute di pressione distribuite ed in singolarità con i modelli omogeneo e a fasi separate. Deflusso in controcorrente: fenomeno di flooding, correlazioni e modelli della transizione al flooding. Fenomeni di instabilità nei deflussi bifase. Fenomenologia e modelli dell'efflusso critico di miscele bifase.
2) ¿Scambio termico¿(18 ore). Ebollizione con fluido stagnante: processi di nucleazione, incipiente ebollizione e crescita delle bolle; scambio termico; crisi termica: fenomenologia e calcolo del flusso termico critico. Ebollizione con deflusso: incipiente ebollizione, ebollizione nucleata e convettiva; calcolo del coefficiente di scambio termico; crisi termica: fenomenologia e calcolo del flusso critico. Scambio termico in regime di ultra-crisi in ebollizione stagnante e con deflusso; correlazioni empiriche; interazione liquido-vapore; cenno sui modelli teorici. Ribagnamento di superficie ad alta temperatura: temperatura di Leidenfrost, fenomenologia del ribagnamento. Condensazione: fenomenologia, calcolo della condensazione a film su piastre e tubi, condensazione con deflusso in condotti, influenza degli incondensabili.

Risoluzione di problemi relativi a: regimi di deflusso, frazione di vuoto e cadute di pressione di miscele bifase, calcolo della portata di efflusso critico di miscele bifase, scambio termico in regime di ebollizione stagnante e con deflusso, crisi termica e scambio termico in ultracrisi, dimensionamento di un condensatore (16 ore).
Svolgimento di esperienze di laboratorio relative a regimi di deflusso, frazione di vuoto e cadute di pressione distribuite e localizzate in miscele aria-acqua, elaborazione dei risultati sperimentali e confronto con modelli e correlazioni(4 ore).

P.B. Whalley, ¿Boiling, Condensation and Gas-liquid Flow¿, Clarendon, Oxford, 1987.
J.G. Collier, J.R. Thome, ¿Convective Boiling and Condensation¿, Clarendon, Oxford, 1996.

Accertamento delle capacità di risoluzione di problemi svolti nel corso.
La valutazione si basa sull'esame orale alla fine del corso e include la discussione dei risultati ottenuti nelle esercitazioni di laboratorio svolte durante l'anno.