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Anno Accademico 2017/18
06IHQMA
Termodinamica applicata e trasmissione del calore
Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Giaretto Valter ORARIO RICEVIMENTO PO ING-IND/10 54 26 0 21 18
Lucia Umberto ORARIO RICEVIMENTO A2 ING-IND/10 54 26 0 0 8
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/10 8 B - Caratterizzanti Ingegneria meccanica
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 determinati dagli scambi di energia con altri corpi in forma di calore e lavoro. Si introducono le definizioni e i concetti fondamentali, le leggi fenomenologiche, i principi generali che governano questi fenomeni insieme con le loro rappresentazioni matematiche e i modelli comportamentali delle sostanze pure e sotto forma di miscele. Successivamente si descrivono le principali tecnologie per la conversione di calore in lavoro e viceversa nei motori e nelle macchine frigorifere 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 si studiano dispositivi di largo impiego nel campo ingegneristico.
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 e per la refrigerazione, analizzare a calcolare gli scambi termici per conduzione, convezione e irraggiamento attraverso vari dispositivi e procedere allo svolgimento dei calcoli di prima approssimazione per il loro dimensionamento.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
E' necessario conoscere elementi di analisi matematica (calcolo differenziale e integrale, metodi di soluzione dei tipi più semplici di equazioni differenziali ordinarie e alle derivate parziali), fisica (meccanica, dinamica, statica dei fluidi, elettromagnetismo, fisica della materia) e di chimica di base.
Programma
TERMODINAMICA APPLICATA (54 h)
Definizione di grandezze e concetti fondamentali: sistema e stato termodinamico, temperatura, calore, lavoro.
Primo principio: enunciato generale, energia interna. Secondo principio: enunciato generale, macchine termiche, il teorema di Carnot, temperatura termodinamica, entropia, reversibilità e irreversibilità. Sistemi a deflusso: definizioni e rappresentazioni, equazioni fondamentali per i sistemi a deflusso, entalpia, calori specifici e bilanci di energia. L'equazione dell'energia cinetica e il teorema di Bernoulli. Proprietà di corpi omogenei, comportamento delle sostanze, relazioni termodinamiche generali e trasformazioni fondamentali, comprimibilità isoterma e adiabatica. Le sostanze pure: cambiamenti di stato, equazione di Clapeyron per i vapori, proprietà delle miscele di liquido e vapore. Equazioni di stato per gas ideali e reali; miscele ideali di gas ideali. Psicrometria: grandezze e trasformazioni psicrometriche di sostanze umide. Concetto di macchina motrice e operatrice, cenni sui cicli dei motori a gas e a vapore. Dispositivi e cicli inversi a semplice e multipla compressione di vapore.

TRASMISSIONE DEL CALORE (27 h)
Introduzione ai modi di trasmissione del calore. La conduzione: Equazione generale. La legge di Fourier. Fenomenologia e conduttività termica. Conduzione stazionaria monodimensionale. Conduzione non stazionaria in un sistema a resistenza interna trascurabile. La convezione forzata e libera: la legge di Newton nella convezione. Strati limite delle velocità e delle temperature nel deflusso interno ed esterno. I principali numeri adimensionali e le principali correlazioni. Scambiatori di calore: tipologie e grado di compattezza e metodi di dimensionamento. Irraggiamento: grandezze caratteristiche e interazione con le superfici. Il corpo nero e corpi grigi. Emissività. Scambio di energia per irraggiamento e fattori di forma.
Organizzazione dell'insegnamento
Gli argomenti del corso vengono trattati attraverso delle lezioni che forniscono i fondamenti teorici della materia. Sono poi previste delle esercitazioni nelle quali si analizzano dei casi applicativi inerenti i principali argomenti della teoria, e per i quali si sviluppano le soluzioni numeriche.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
Testi di riferimento per il corso
- Giaretto V., LEZIONI DI TERMODINAMICA APPLICATA E TRASMISSIONE DEL CALORE, Clut Ed., Torino.
- Giaretto V., ESERCITAZIONI DI TERMODINAMICA APPLICATA, Clut Ed., Torino.
Testi consigliati per approfondimenti
- Calì M., Gregorio P., TERMODINAMICA, Esculapio Ed., Bologna Ed. in un volume unico
- Cavallini A., Mattarolo L., TERMODINAMICA APPLICATA, Cleup Ed., Padova.
- Cavallini A., Bonacina C., Mattarolo L., TRASMISSIONE DEL CALORE, Cleup Ed., Padova.
- Guglielmini G., Pisoni C., INTRODUZIONE ALLA TRASMISSIONE DEL CALORE, Casa Editrice Ambrosiana.
- Torchio M.F., TABELLE DI TERMODINAMICA APPLICATA E TRASMISSIONE DEL CALORE. Clut Ed., Torino.
Criteri, regole e procedure per l'esame
L'esame è costituito da una prova scritta in cui si richiede di risolvere esercizi numerici e da un eventuale colloquio da svolgersi nel medesimo appello. Per accedere al colloquio è necessario il superamento di una soglia minima nella prova scritta. Le informazioni di dettaglio sulle modalità d’esame saranno fornite all’inizio del corso.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2017/18
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