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Anno Accademico 2009/10
01IICFQ
Sistemi termici avanzati
Corso di L. Specialistica in Ingegneria Aerospaziale - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Ruscica Giuseppe       38 18 0 0 6
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/10 5 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
Obiettivi dell'insegnamento
I problemi di scambio termico e di controllo dei carichi termici è uno dei tanti problemi che l'ingegnere aerospaziale si trova a dover risolvere per la gestione di una qualunque missione, ed in certi momenti è fondamentale per la sopravivenza stessa del veicolo e dell'equipaggio qualora presente.
Nella prima parte del corso vengono approfondite le nozioni apprese nei corsi precedenti sui meccanismi di trasporto dell'energia termica e di massa e sulle leggi che li governano estendendo la loro applicazione a tutti quei casi in cui la loro interazione non è lineare. La soluzione di alcuni problemi e la progettazione di alcuni componenti completano la prima parte. La verifica è il passo successivo: esso comporta la modellazione, il calcolo delle variabili dipendenti ed il confronto con i limiti di progetto. Nella seconda parte del corso vengono presentate ed approfondite alcune tecnologie adatte per il controllo termico attivo: come la preparazione e l'uso di fluidi refrigeranti, la conservazione di fluidi criogenici, le reti di trasporto e le tecniche di assorbimento del calore e della sua dissipazione all'esterno. Vengono dati alcuni cenni sulle tecniche di controllo ambientale e di supporto alla vita per lunghe missioni. Le nozioni apprese sono applicate per la progettazione di componenti e di dispositivi in uso in campo aerospaziale ed aeronautico.
Competenze attese
Capacità di progettare impianti e componenti per il controllo termico attivo e passivo di aeromobili e di veicoli aerospaziali. Conoscenza delle problematiche biologiche connesse alla sopravvivenza di un sistema autosufficiente e in condizioni di microgravità e capacità di progetto di alcuni sistemi e componenti atti al soddisfacimento e al mantenimento delle condizioni di confort termoigrometrico.
Prerequisiti
Termofluidodinamica e Modelli e metodi numerici.
Programma
Richiami sulla Trasmissione del Calore per conduzione e Irraggiamento. Conduzione mono e pluridimensionale nei solidi. Controllo termico passivo: trasmissione combinata di radiazione e conduzione nei materiali semitrasparenti. Materiali multistrato e porosi in condizioni di vuoto spinto. Superfici riflettenti. Protezione termica per alte temperature. Resistenze di contatto tra materiali diversi e modelli risolutivi. Cenno ai materiali ablativi. Controllo termico attivo: pannelli radianti, heat pipes, fluidi refrigeranti e macchine frigorigene, sistemi ad effetto Peltier. La conservazione dei propellenti criogenici in fase liquida e l'utilizzo dei fluidi refrigeranti. Controllo termoigrometrico dell'ambiente abitato negli aeromobili e nei veicoli aerospaziali, in condizioni di microgravità, a breve e a lunga permanenza. Gli argomenti su esposti non vogliono essere esaustivi del programma del corso, che annualmente verrà adeguato alle novità derivanti dalla ricerca e dalle esigenze del settore in continua evoluzione. Maggiori dettagli saranno dati durante il corso. Sono previsti seminari tenuti da tecnici del settore su argomenti specifici.
Laboratori e/o esercitazioni
Le esercitazioni saranno svolte in aula e nel laboratorio di calcolo del Dipartimento di Energetica e avranno per oggetto l'analisi dei carichi ed il progetto di componenti di sistemi per il controllo termico di aeromobili e di satelliti. In particolare sono previsti:
' calcolo delle temperature e dei flussi ai nodi di una rete termica rappresentativa di un sistema aerospaziale con condizioni al contorno date;
' progetto di un isolante termico multistrato;
' progetto dell'impianto di condizionamento di un pay-load per ricerca;
' progetto di un impianto di condizionamento della cabina passeggeri di un aeromobile
' misure in laboratorio delle caratteristiche ottiche di superfici riflettenti ed assorbenti.
Bibliografia
a) Testo di riferimento
Appunti delle lezioni e materiale didattico fornito dal docente durante il Corso
b) Per approfondimenti ed ulteriore consultazione:
E.M. Sparrow E.M., Cess R.D., Radiation Heat Transfer, McGraw-Hill Book Company,1978
C. Bonacina - A. Cavallini - L. Mattarolo, Trasmissione del Calore, Cleup Editore, Padova.
A. Bejan, Heat transfer, Ed. J. Wiley & Sons, Inc. New York
M. N. Ozisik, Radiative transfer and interaction with conduction and convection, Werbel, 1985.
R. Siegel, J. R. Howell, Thermal Radiation Heat Transfer, Third Edition, Hemisphere, Washington.
A. Faghri, Heat Pipe Science and Technology, Ed. Taylor & Francis, Washington (USA), Bristol (UK)
Supporti alla didattica in uso alla docenza
Videoproiettore, lavagna luminosa, PC, videoregistratore.
Verifica la disponibilita in biblioteca
Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
L'esame consiste nella presentazione e discussione di una tesina di approfondimento su argomenti trattati dal docente o su argomenti concordati con industrie del settore (Alenia Spazio), comunque attinenti al programma, a cui seguiranno delle domande di carattere teorico.. Mediamente l'esame ha una durata di 20-25 minuti circa.
Il risultato positivo dell'esame deve essere registrato nella stessa sessione in cui viene sostenuto, pena il decadimento del voto ottenuto.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2009/10
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