Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base indispensabili perla progettazione e l’analisi energetica e ambientale degli apparecchi e dei sistemi per la refrigerazione e la criogenia.

Conoscere i dati di progetto delle macchine frigorifere e criogeniche e le tecniche per l’analisi energetica e exergetica dei relativi cicli. Identificare le tipologie d’impianto idonee per l’applicazione in esame e rappresentarle mediante schemi funzionali. Definire le logiche di funzionamento, regolazione, progettazione termodinamica e dimensionamento delle macchine frigorifere a compressione e ad assorbimento e delle macchine criogeniche. Conoscere gli aspetti di sicurezza, affidabilità, efficienza energetica e impatto ambientale relativi alla gestione della macchina. Conoscere le proprietà dei fluidi refrigeranti utilizzati nelle varie tipologie di impianti frigorigeni e criogenici e utilizzare i loro diagrammi di stato per la rappresentazione dei processi in esame.

Termodinamica applicata e trasmissione del calore.

Termodinamica. Equazione dell’exergia; teorema di Gouy – Stodola; rendimenti di 1° e 2° principio; temperatura media termodinamica di trasformazione. Cicli inversi a compressione di vapore. Ciclo di riferimento di Carnot. Espansione di Joule – Thomson. Ciclo Rankine inverso con trafilazione. Diagrammi T-s e p-h. Applicazioni del ciclo: frigorifero e pompa di calore. Cicli a doppia compressione. Cicli in cascata. Effetto delle perdite di carico negli scambiatori. Dispositivi delle macchine frigorifere. Instabilità di vapour hunting. Fluidi frigorigeni. Caratteristiche e proprietà dei fluidi frigorigeni. Fluidi puri, miscele azeotropiche, miscele zeotropiche. Cicli con miscele zeotropiche. Cicli con CO2. Nuovi fluidi. Compatibilità ambientale fluidi frigorigeni. Distruzione dello strato di ozono stratosferico e indice ODP. Contributo all’effetto serra antropogenico; effetti diretti e indiretti: indici GWP e TEWI. Le macchine frigorifere ad assorbimento. Componenti e loro funzione. Prestazioni teoricamente ottenibili. Cicli a acqua – ammoniaca (NH3-H2O) e acqua – bromuro di litio (H2O-LiBr): rappresentazione in diagramma p-1/T. Analisi termodinamica dei cicli NH3-H2O. Rappresentazione nei diagrammi entalpia – concentrazione e entropia – concentrazione. Progettazione termodinamica della colonna di distillazione. Impianti ad assorbimento a NH3-H2O e H2O-LiBr. Criogenia. Diagrammi di stato di fluidi criogenici. Macchine per la liquefazione di gas: il ciclo di Linde. Ciclo di Claude. Ciclo di Collins. Il ciclo di Stirling inverso a elio. Distillazione dell’aria per la produzione di azoto e ossigeno. Scambiatori di calore criogenici. Isolamento termico dei sistemi criogenici. Contenitori per la conservazione e il trasporto di gas liquefatti (dewar).

Lezioni ed esercitazioni.

Appunti di lezione. Materiale fornito dalla docente mediante il portale della didattica.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... L’esame è scritto della durata di un’ora. Si tiene in lingua italiana, come tutto il corso. Per cui si pretende la correttezza ortografica e grammaticale. Consiste in due domande, di cui una sulle esercitazioni, allo scopo di accertare gli aspetti maggiormente applicativi del corso, l’altra su uno degli argomenti svolti a lezione, allo scopo di accertare le conoscenze relative agli aspetti tecnici, progettuali e tecnologici. Non è consentita la consultazione di materiale di nessun tipo, né l’uso di dispositivi in grado di accedere alla rete internet. Durante l’esame non si richiede lo svolgimento di calcoli. Sarà invece indispensabile la rappresentazione grafica di schemi e diagrammi di stato. Per cui è indispensabile portare: penne, matite, gomma e squadretta o righello e un orologio che non sia nel telefono. Le domande saranno disponibili in rete durante lo svolgimento del corso. Si possono classificare secondo due tipologie: A – domanda sulle esercitazioni B – domanda non necessariamente vincolata alle esercitazioni. Le esercitazioni sono importanti (obbligatorie) e sarà impossibile passare l’esame senza averle svolte, per cui nel compito di esame ci sarà sempre almeno una domanda di tipo A. Un compito si considera sufficiente solo se risultano sufficienti gli svolgimenti di entrambi i temi separatamente. Il voto non si discute e non si rifiuta. La bocciatura si registra. Il criterio di assegnazione del voto si basa sui seguenti parametri: 1. correttezza concettuale (non scrivere cose sbagliate) 2. completezza (dire tutto quello che serve per rispondere compiutamente alla domanda) 3. attinenza (non dire cose che non c’entrano) 4. sintesi (dire le cose una sola volta e con meno parole possibile) 5. chiarezza (si deve capire quello che dite; usate frasi brevi; evitate inutili giri di parole, tipo “andiamo a...”, “come si diceva”, “in un certo senso”, ecc.). 6. grafica (questo punto è molto importante e sarà valutato seriamente, sia per quanto riguarda i disegni, sia per quanto riguarda la scrittura: se una cosa non si riesce a leggere, non si legge e si considera sbagliata). 7. correttezza linguistica e terminologica.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.

Modalità di esame: Elaborato scritto individuale;

L'esame finale consiste in un lavoro scritto individuale da inviare alla docente del corso mediante la posta elettronica istituzionale del Politecnico. L’esame è scritto. Si tiene in lingua italiana, come tutto il corso. Per cui si pretende la correttezza ortografica e grammaticale. Ogni studente presenta una tesina (in formato word o pdf), in cui dovrà rispondere a cinque domande a scelta, estratte da un elenco che sarà messo a disposizione sul portale della didattica. Nella redazione della tesina lo studente disporrà di tutto il materiale didattico che ritenga utile consultare. Le domande d'esame si classificano secondo due tipologie: A – domanda sulle esercitazioni (a queste domande si dovrà rispondere anche con precisi riferimenti ai risultati ottenuti nella propria esercitazione). Le esercitazioni sono importanti (obbligatorie) e sarà impossibile passare l’esame senza averle svolte. B – domanda non necessariamente vincolata alle esercitazioni. REQUISITI: UNO. Temi delle 5 domande(*): 2 domande di “tipo A”: • una sui cicli a compressione di vapore • una sui cicli ad assorbimento oppure sui cicli criogenici 3 domande di “tipo B”: • una sui cicli a compressione di vapore oppure sui fluidi frigoriferi • una sui cicli ad assorbimento • una sulla criogenia (*) non è consentito ripetere nella domanda B lo stesso argomento della domanda A DUE. Formato della presentazione: inviare via mail a chiara.silvi@polito.it L’esame dovrà essere redatto in formato word o pdf. Le risposte non dovranno superare la lunghezza massima di due facciate A4 per ogni domanda (carattere 11 o 12) (si richiedono sempre i diagrammi e gli schemi di impianto: per i disegni e le eventuali tabelle si può utilizzare spazio supplementare). I disegni si possono realizzare anche a mano, purché con grande cura. Il voto non si discute e non si rifiuta. Il criterio di assegnazione del voto si basa sui seguenti parametri: 1. correttezza concettuale (non scrivere cose sbagliate) 2. completezza (dire tutto quello che serve per rispondere compiutamente alla domanda) 3. attinenza (non dire cose che non c’entrano) 4. sintesi (dire le cose una sola volta e con meno parole possibile) 5. chiarezza (si deve capire quello che dite; usate frasi brevi; evitate inutili giri di parole, tipo “andiamo a...”, “come si diceva”, “in un certo senso”, ecc.) 6. grafica (questo punto è molto importante e sarà valutato seriamente: dovranno sempre essere rappresentati gli schemi funzionali e i diagrammi di stato) 7. correttezza linguistica e terminologica (usate i termini tecnici, scrivete frasi corte e possibilmente cercate di evitare la subordinazione; usate le formule e i simboli; spiegate cosa sono le grandezze di cui state parlando) Le valutazioni saranno comunicate individualmente agli interessati, mediante la posta elettronica istituzionale del Politecnico. b. Formato della presentazione: inviare via mail a chiara.silvi@polito.it L’esame dovrà essere redatto in formato word o pdf. Le risposte non dovranno superare la lunghezza massima di due facciate A4 per ogni domanda (carattere 11 o 12) (si richiedono sempre i diagrammi e gli schemi di impianto: per i disegni e le eventuali tabelle si può utilizzare spazio supplementare). I disegni si possono realizzare anche a mano, purché con grande cura. Il voto non si discute e non si rifiuta. Il criterio di assegnazione del voto si basa sui seguenti parametri: 1. correttezza concettuale (non scrivere cose sbagliate) 2. completezza (dire tutto quello che serve per rispondere compiutamente alla domanda) 3. attinenza (non dire cose che non c’entrano) 4. sintesi (dire le cose una sola volta e con meno parole possibile) 5. chiarezza (si deve capire quello che dite; usate frasi brevi; evitate inutili giri di parole, tipo “andiamo a...”, “come si diceva”, “in un certo senso”, ecc.) 6. grafica (questo punto è molto importante e sarà valutato seriamente: dovranno sempre essere rappresentati gli schemi funzionali e i diagrammi di stato) 7. correttezza linguistica e terminologica (usate i termini tecnici, scrivete frasi corte e possibilmente cercate di evitare la subordinazione; usate le formule e i simboli; spiegate cosa sono le grandezze di cui state parlando)

Modalità di esame: Elaborato scritto individuale;

Non prevista modalità presenziale. Vedi "Criteri, regole e procedure per l'esame in remoto".