Conoscenze di base di strumenti matematici elementari, derivate e integrali. Nozioni di Fisica di base
Il Corso intende fornire le basi culturali necessarie alla comprensione dei principi fondamentali della termodinamica e dell’analisi energetica dei sistemi e le nozioni di base dello scambio termico per conduzione, convezione ed irraggiamento per applicarle, mediante esercitazioni a componenti di impianti e sistemi energetici. In particolare è approfondito l’utilizzo delle equazioni fondamentali di conservazione della massa e dell’energia nel settore della termodinamica con particolare riferimento e esempi applicativi riguardanti i sistemi di climatizzazione. Alla fine del corso lo studente sarà in grado di impostare l’analisi di impianti termici e avrà acquisito un insieme di nozioni che gli consentiranno di esaminare concretamente i problemi inerenti lo scambio termico e la dissipazione di calore di sistemi reali.
Fondamenti di termodinamica
Principi di termodinamica: generalità, definizioni. Reversibilità e irreversibilità. Lavoro e calore. I Principio per sistemi chiusi e aperti, energia interna ed entalpia. II Principio: enunciati vari, entropia. Rendimento delle macchine termiche. Ciclo di Carnot. COP macchine inverse. Proprietà dei diagrammi termodinamici. Gas ideali e loro trasformazioni principali. Cicli dei gas ideali (cenni): cicli Otto, Joule e Diesel. Rendimenti. Cicli diretti e inversi (fluidi con passaggio di fase liquido-vapore), pompa di calore.
Trasmissione del calore
Meccanismi di trasferimento del calore. Conduzione del calore nei solidi: legge fondamentale della conduzione e sua applicazione a superfici piane e cilindriche in condizioni stazionarie, isolamento termico e spessore critico dell’isolamento, analogia elettrica. Scambio termico in convezione naturale e forzata, superfici alettate, coefficiente globale di scambio termico. Scambio termico per irraggiamento: definizioni, leggi fondamentali, corpo nero, fattori di forma, corpi grigi, analogia elettrica. Scambiatori di calore e loro dimensionamento termofluidodinamico.
Termodinamica dell'aria umida
Definizione delle grandezze significative: umidità relativa e assoluta, entalpia. Diagramma di Mollier per l’aria umida. Trasformazioni sul diagramma. Applicazioni e calcoli relativi agli impianti di condizionamento: trasformazioni termodinamiche fondamentali, bilanci di energia e di massa, carichi termici sensibili e latenti, principali tipologie impiantistiche. Cenni sugli strumenti di misura. Cenni sul comportamento dei materiali nei confronti dell'umidità. Fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale. Esempi di applicazione.
Esempi applicativi inerenti all’indirizzo del corso di Laurea
Lezioni (ore/anno in aula): 68
Esercitazioni (ore/anno in aula): 0
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0
Moran M., Shapiro H.N., Munson B.R., DeWitt D.P., Elementi di Fisica tecnica per l’ingegneria, McGraw Hill Editore..
A.Magrini, L.Magnani.. Fisica Tecnica, Volume I - Esempi di calcolo di termodinamica e trasmissione del calore. . Città Studi Edizioni.
A.Magrini, L.Magnani . Fisica Tecnica, Volume II - Esempi di calcolo di psicrometria, acustica e illuminotecnica. . Città Studi Edizioni, 2009.
Y.A. Cengel. Termodinamica e Trasmissione del Calore. McGraw Hill 3a Ed. 2009.
F. Kreith. Principi di trasmissione del calore. Liguori Ed. .
A. Cavallini, L. Mattarolo.. Termodinamica Applicata.. CLEUP Ed. Padova, rist. 1992.
C. Bonacina, A. Cavallini, L. Mattarolo. Trasmissione del calore. CLEUP Ed. Padova, rist. 1985.
G. Alfano, M. Filippi, E. Sacchi. Impianti di climatizzazione per l'edilizia. Masson, 1997.
La verifica finale consiste in una prova scritta e un colloquio orale (di norma il giorno successivo alla prova scritta) nelle date previste per gli appelli. E' possibile svolgere un'esercitazione (facoltativa) applicativa delle nozioni apprese nel corso. Le modalita' di svolgimento e di consegna dell'esercitazione, l'accesso al materiale didattico sono indicati nella pagina web del docente.
Università di Pavia - Offerta formativa