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Anno Accademico 2012/13
05IHQMK
Termodinamica applicata e trasmissione del calore
Corso di Laurea in Ingegneria Energetica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Torchio Marco Filippo ORARIO RICEVIMENTO A2 ING-IND/10 56 19.5 2 0 17
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/10 8 B - Caratterizzanti Ingegneria energetica
Presentazione
L'insegnamento è diviso in due parti, in ognuna delle quali si trattano prima i metodi e le questioni di carattere generale e quindi le applicazioni.
Nella prima parte gli studenti sono guidati a comprendere come i cambiamenti nei corpi materiali siano legati e deter-minati dalla scambi con altri corpi di energia in forma di calore e lavoro. Si introducono le definizioni e i concetti fondamentali, le leggi fenomenologiche e i principi generali che governano questi fenomeni insieme con le loro rappresenta-zioni matematiche.
Successivamente si descrivono le principali tecnologie per la conversione di calore in lavoro e viceversa nei motori e nelle macchine frigorifere, e per controllare il comportamento di miscele di gas, specialmente quelle di aria e vapore acqueo, insieme ai relativi metodi di calcolo.
Nella seconda parte si sviluppa dal punto di vista fenomenologico e dei calcoli l'analisi dei meccanismi attraverso i quali si trasferisce l'energia nello spazio e nel tempo come la conduzione di calore, la convezione e la radiazione.
Tra le applicazioni fondamentali si studiano gli scambiatori di calore e il trasferimento di calore nelle superfici estese, come le alette di raffreddamento.
Risultati di apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento lo studente, per quanto attiene alle questioni generali, sarà in grado di comprendere e di esprimere in modo quantitativo come i flussi di energia siano insieme causa ed effetto di tutte le trasformazioni che si constatano nel modo fisico, e come si propaghino nello spazio e nel tempo in forma di calore per conduzione nei solidi, convezione nei liquidi e negli aeriformi e per onde elettromagnetiche nei mezzi trasparenti. Per quanto attiene le conoscenze tecnologiche e peculiari dell'ingegnere, egli saprà distinguere gli elementi fondamentali e calcolare le prestazioni fondamentali dei principali dispositivi per la produzione di energia meccanica - motori a combustione interna e macchine a vapore - e per la refrigerazione - frigoriferi e pompe di calore, e per i più diffusi e importanti tipi di scambiatori di calore, svolgendo calcoli di dimensionamento prima approssimazione.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
Fondamenti di fisica, chimica, analisi matematica.
Programma
TERMODINAMICA APPLICATA
Sistema e stato termodinamico, equilibrio, processi e trasformazioni. Equazioni di stato. Temperatura, calore, calori specifici, lavoro. Primo principio, energia interna ed entalpia. Secondo Principio: macchine termiche, enunciati generali, entropia, ciclo ideale di Carnot, reversibilità e irreversibilità. Estensione delle leggi per i sistemi aperti. Il cambiamenti di stato, equazione di Clapeyron per i vapori, proprietà delle miscele di liquido e vapore. I cicli motori: studio dei cicli più noti a gas e a vapore. I cicli inversi a vapore. Psicrometria: grandezze caratteristiche dell’aria umida e diagrammi adottati. Principali trasformazioni dell’aria umida.
TRASMISSIONE DEL CALORE
Introduzione ai modi di trasmissione del calore. La conduzione: fenomenologia, equazioni generali, la legge di Fourier. Applicazioni: Regime stazionario monodimensionale piano e cilindrico; regime transitorio a zero dimensioni. La convezione: deflusso interno ed esterno, strati limite di velocità e temperatura. Convezione termica forzata e naturale. Relazioni adimensionali. Gli scambiatori di calore: tipologie, andamento delle temperature, il metodo della differenza di temperatura media logaritmica. Irraggiamento: proprietà energetiche della radiazione elettromagnetica, grandezze caratteristiche, interazione tra radiazione e superfici, coefficienti di assorbimento, riflessione e trasmissione, il corpo nero, i corpi grigi, emissività, scambio per irraggiamento tra superfici e concetto di fattore di forma.
Organizzazione dell'insegnamento
Esercitazioni in aula: Di volta in volta il docente propone esercizi numerici su ognuno dei temi trattati durante le lezioni, alcuni dei quali saranno analizzati e risolti in aula mentre altri dovranno essere sviluppati durante lo studio individuale. Se il docente lo riterrà opportuno, gli studenti dovranno redigere anche una o più monografie su argomenti di ter-modinamica o di trasmissione del calore da esibire in sede di esame.
Laboratori: Ove reso possibile dalle opportunità a disposizione dei singoli corsi, gli studenti parteciperanno ad esperi-menti di laboratorio su ognuno dei quali dovranno redigere una relazione da esibire in sede di esame.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
• Calì M., Gregorio P., TERMODINAMICA, Esculapio Ed., Bologna Ristampa Corretta 2006
• Bonacina C., Cavallini A., Mattarolo L., TRASMISSIONE DEL CALORE, Cleup Ed., Padova 1991.
• Gregorio P., ESERCIZI SVOLTI DI TERMODINAMICA E TERMOCINETICA, Levrotto & Bella Ed., Torino 2002.
• Torchio M F Tabelle di Termodinamica e Trasmissione del Calore - Proprietà delle sostanze di uso frequente. CLUT Ed., Torino 2012.
Criteri, regole e procedure per l'esame
L'esame è costituito da una prova scritta durante la quale si richiede di risolvere esercizi numerici, e sviluppare gli argomenti del programma dell'insegnamento. In un colloqui orale sono discusse le esercitazioni di laboratorio
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2012/13
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