Fisica Tecnica

Il modulo di TRASMISSIONE DEL CALORE ha la finalità di fornire conoscenze relative ai tre meccanismi fondamentali di scambio termico, delle loro possibili interazioni, nonché dei modelli per la descrizione e caratterizzazione dello scambio termico in geometrie semplici e in scambiatori di calore.

Al termine del corso lo studente sarà in grado di:

• risolvere problemi di conduzione, convezione e irraggiamento in configurazioni standard;
• dimensionare sistemi fondamentali di scambio termico (scambiatori di calore, superfici alettate).
  

Lezioni teoriche ed esercitazioni sono svolte in aula con l'ausilio di materiale didattico (slide, esercizi svolti, ecc.) messi a disposizione degli studenti su studium all'inizio e durante il corso. Qualora subentrasse la necessità di impartire l'insegnamento in modalità mista o a distanza, verranno attuate le azioni necessarie a garantire lo svolgimento del programma previsto e riportato nel syllabus.

Propedeuticità: Fisica I

Obbligatoria per almeno il 70% delle ore di lezione.

TERMODINAMICA APPLICATA: Si rimanda al Syllabus della Prof.ssa Rosaria Volpe

TRASMISSIONE DEL CALORE 

11. PRINCIPI FONDAMENTALI DI TRASMISSIONE DEL CALORE 

Introduzione alla trasmissione del calore: le modalità di trasmissione del calore per conduzione, convezione e irraggiamento. Il campo di temperatura ed il flusso termico. 

12. CONDUZIONE STAZIONARIA IN GEOMETRIE MONODIMENSIONALI

La legge di Fourier e la conducibilità termica dei materiali; la conduzione in regime stazionario nei mezzi omogenei ed isotropi; l’analogia elettro-termica e le definizioni di resistenza conduttiva e convettiva; valutazione dello scambio termico stazionario per le geometrie monodimensionali: pareti piane, gusci cilindrici e gusci sferici; il raggio critico di isolamento.

13. CONVEZIONE FORZATA ESTERNA ED INTERNA E CONVEZIONE NATURALE

La trasmissione del calore per convezione forzata esterna; parametri adimensionali della convezione forzata; i regimi di moto; il flusso su piastra piana; cenni su altre geometrie. La trasmissione del calore per convezione forzata interna; il flusso all’interno di condotti e canali; le scambio termico, le perdite di carico e l’Abaco di Moody. La trasmissione del calore per convezione naturale. 

14. SCAMBIO TERMICO RADIATIVO

Principi fondamentali dell’irraggiamento; il corpo nero e le sue leggi fondamentali; le proprietà radiative ed il modello del corpo grigio. La trasmissione del calore per irraggiamento; i fattori di vista; lo scambio termico tra superfici nere e grigie. 

15. SCAMBIATORI DI CALORE

Tipi e classificazione degli scambiatori di calore; il coefficiente globale di scambio termico; criteri di dimensionamento; la differenza di temperatura media logaritmica; il metodo ?-NTU. 

16. PROBLEMI MISTI DI CONDUZIONE E CONVEZIONE

I problemi misti di conduzione e convezione: le superfici alettate e le definizioni di efficacia ed efficienza delle alette e delle alettature; la conduzione termica in regime variabile; schematizzazione mediante modelli a parametri concentrati; i diagrammi di Heisler.

CONTRIBUTO DELL'INSEGNAMENTO AGLI OBIETTIVI DELL'AGENDA 2030 PER LO SVILUPPO SOSTENIBILE

SDG 4: Istruzione di qualità, Targets 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, lezione frontale, approfondimenti tematici durante le lezioni

SDG 7: Energia pulita e accessibile, Targets 7.1, 7.2, 7.3, lezione frontale, approfondimenti tematici durante le lezioni

SDG 9: Imprese, innovazione e infrastrutture, Target 9.5, lezione frontale, approfondimenti tematici durante le lezioni

SDG 11: Città e comunità sostenibili, Targets 11.2, 11.6. lezione frontale, approfondimenti tematici durante le lezioni

SDG 12: Consumo e produzione responsabile, Targets 12.1, 12.2, 12.6, lezione frontale, approfondimenti tematici durante lelezioni

SDG 13: Lotta contro il cambiamento climatico, Target 13.2, lezione frontale, approfondimenti tematici durante le lezioni

1. Y. A. ÇENGEL - TERMODINAMICA E TRASMISSIONE DEL CALORE - MCGRAW-HILL

2. M. J. MORAN, H.N. SHAPIRO, B.R. MUNSON, D.P. DE WITT – ELEMENTI DI FISICA TECNICA PER L’INGEGNERIA - MCGRAW-HILL

3. G. CESINI, G. LATINI, F. POLONARA, FISICA TECNICA, CITTÀ STUDI EDIZIONI

L'esame consta di due parti: uno scritto ed un orale. All'orale si è ammessi previo superamento della prova scritta. Sia lo scritto sia l'orale mirano a verificare la capacità dell'allievo di discutere ed argomentare gli aspetti teorici della materia e di risolvere iproblemi pratici e/o progettuali. Lo scritto è strutturato in domande teoriche, formulate in maniera da consentire una risposta sintetica, ed in problemi pratici di calcolo e/o progettuali di componenti e sistemi termodinamici e di processi e sistemi di scambio termico.

Sussistendo le condizioni per lo svolgimento in presenza delle attività didattiche, saranno proposte due prove in itinere agli studenti che abbiano raggiunto per l'anno accademico corrente almeno il 70% delle presenze. La prima delle suddette prove si svolgerà al termine delle lezioni di termodinamica applicata; la seconda, si svolgerà a fine corso, al termine delle lezioni di trasmissione del calore. Il superamento delle due prove è equiparato al superamento della prova scritta dell’esame, purchè questo venga sostenuto entro il medesimo anno accademico. Le prove in itinere non si terranno nel caso di svolgimento a distanza delle attività didattiche del corso.

Si adotteranno i seguenti criteri di valutazione: correttezza e completezza dei contenuti (elencati nella sezione "programma del corso"), chiarezza e rigore logico nell'esposizione, capacità di applicare i principi a casi pratici, padronanza dei teoremi edimostrazioni richieste (queste ultime elencate nella sezione "esempi di domande frequenti").

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti iscritti al CInAP possono concordare con il docente eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del DIEEI (proff. Antonella Di Stefano e Arturo Pagano).

- Postulato di Stato

- Gas reali: domande teoriche ed esercizi analitici e/o grafici 
- Gas ideali: domande teoriche ed esercizi analitici e/o grafici mediante diagrammi di stato
- Miscele sature: domande teoriche ed esercizi analitici e/o grafici mediante tabelle e diagrammi di stato
- Liquido incomprimibile: domande teoriche ed esercizi analitici mediante tabelle 

- Calore e Lavoro (di variazione di volume e tecnico): domande teoriche ed esercizi analitici e/o grafici 
- Bilanci di Primo Principio per sistemi chiusi e aperti: domande teoriche ed esercizi analitici e/o grafici 
- Bilanci di Secondo Principio per sistemi chiusi e aperti: domande teoriche ed esercizi analitici e/o grafici     
- Cicli termodinamici Diretti e Inversi, a Gas e a Vapore: domande teoriche ed esercizi analitici e/o grafici      
- Scambi termici rigenerativi per l'ottimizzazione delle prestazioni dei cicli termodinamici: domande teoriche ed esercizi analitici e/o grafici 

-  Psicrometria: domande teoriche ed esercizi analitici e/o grafici

- Conduzione stazionaria in geometrie monodimensionali: domande teoriche, esercizi analitici, schematizzazioni grafiche    
- Convezione forzata esterna ed interna e la convezione naturale: domande teoriche, esercizi analitici, schematizzazioni grafiche    
- Comportamento radiativo dei corpi reali, modelli radiativi del corpo nero e del corpo grigio: domande teoriche, esercizi analitici, schematizzazioni grafiche  
- Scambi termici radiativi entro cavità costituite da corpi neri o da corpi grigi: domande teoriche, esercizi analitici, schematizzazioni grafiche    

- Scambiatori di calore e metodologie di calcolo e dimensionamento: domande teoriche, esercizi analitici, schematizzazioni grafiche