Anno: 3 Periodo: l
Lezioni, esercitazioni, laboratori: 4+4(ore settimanali);62+48+ l O(nell 'intero periodo) Docente: Carla Lombardi
Il corso è finalizzato:
l. allo studio delle varie modalità delle conversioni termodinamiche diretta ed inversa nonchè allo studio termodinamico dell'aria umida connesso al condizionamento dell'aria;
2. all'esame delle circostanze del moto dei fluidi comprimibili ed incomprimibili ed al pro-porzionamento delle reti di distribuzione dell'aria e dei condotti;
3. allo studio delle varie modalità di scambio termico nonchè degli ambienti e delle apparec-chiature nei quali si attua lo scambio termico;
4) alla valutazione del fenomeno acustico in relazione ad interventi di fonoassorbimento e fonoisolamento.
REQUISITI
Analisil,Analisili,Fisical,FisicaJl
PROGRAMMA Termodinamica
Definizione di sistema. Trasformazioni reversibili ed irreversibili. Lavoro e calore.
Primo principio della Termodinamica: sistemi chiusi in quiete, in moto, sistemi aperti. Ener-gia interna ed entalpia.
Secondo principio della Termodinamica e principali teoremi che ne conseguono. Scala ter-modinamica delle temperature. Relazione di Clausius. Entropia. Diseguaglianza di Clausius per trasformazioni irreversibili. Accrescimento dell'entropia. Potenziali termodinamici. Primo principio in forma meccanica; equazione di Bernoulli generalizzata. Definizione di exergia di una forma di energia. Irreversibilità e lavoro perduto. Rendimento del Il ordine [IO ore].
Gas ideali e loro proprietà. Rappresentazioni grafiche delle trasformazioni. Trasfor-mazioni politropiche e proprietà dei cicli di 4 politropiche. Trasformazione isoental-pica. Cicli diretti per i gas. Cicli rigenerativi e ciclo inverso per i gas. Gas reali ed effetto Joule Thomson [8 ore].
Proprietà dei vapori. Diagramma di Mollier del vapor d'acqua. Ciclo Rankine e ciclo Hirn.
Rigenerazione. Cicli inversi per i vapori e loro rappresentazione più appropriata [5 ore]
Psicrometria. Titolo ed entalpia dell'aria umida. Diagramma di Mollier dell'aria umida. Tra-sformazioni. Condizionamento estivo e invernale [6 ore].
Moto dei fluidi
Richiami sui tipi di moto di un fluido. Grado di turbolenza ed intensità di turbolenza. Equa-zione di Bernoulli. Concetto di carico e di perdita di carico. Espressione perdite di carico per moto laminare e turbolento. Diagramma di Moody. Perdite concentrate. Impianti di ventila-zione delle gallerie: tipologie di impianto ed esempio di calcolo [4 ore]
Trasmissione del calore
Conduzione, convezione e irraggiamento. Legge di Fourier ed equazione della condu-zione.
Scambio termico liminare. Conduzione stazionaria. Parete piana mono e mul-tistrato con di-verse condizioni al contorno. Coefficiente globale di scambio termico. Analogia elettrica.
Utilizzo delle superfici alettate. Tipi di alette. Aletta piana a sezione costante. Efficienza di un'aletta e di un sistema alettato. Resistenza termica di contatto. Parete piana con generazione interna di calore. Conduzione bidimensionale: soluzione analitica in geometria piana. Con-duzione non stazionaria: corpo a conduci-bilità infinita. Metodi numerici perla soluzione dei problemi di conduzione [IO ore].
Convezione naturale e forzata. Coefficiente di scambio termico convettivo: analisi dimensio-nale ed analogia di Reynolds. Parametri admensionali caratteristici [2 ore].
Scambio termico radiativo: corpo nero e sue proprietà; scambio tra superfici nere e fattori di forma; superfici grigie; scambio tra superfici grigie [4 ore].
Scambiatori di calore [2 ore].
Acustica
Fenomeno acustico. Definizione delle grandezze acustiche. Suoni puri e suoni complessi.
Equazioni dell'onda acustica. Soluzioni nel caso di onda piana e di onda sferica. Sorgenti reali. Psicoacustica. Audiogramma normale. Livelli sonori. Fenomeno del mascheramento.
Scale di sensazione. Disturbo e danno. Fonometro.Fenomeni che accompagnano la propaga-zione. Campo libero e campo riverberato. Tempo diriverbe-rapropaga-zione. Proprietà fonoassorbenti dei materiali. Attenuazione acustica: legge della massa e legge della frequenza. Frequenze di risonanza e di coincidenza. Pannelli mul-tistrato. [9 ore].
ESERCITAZIONI
I. Analisi dimensionale, sistemi di unità di misura, conversioni. Esercizi I e Il principio si-stemi chiusi ed aperti. Esercizi sull'entropia. Esercizi su exergia, lavoro ideale di una tra-sformazione, lavoro perduto [8 ore].
2. Esercizi sui gas ideali. Esercitazione ciclo Joule: rappresentazione ciclo ideale in dia-grammi (p,v) e (T,s); calcolo lavori calori e rendimento; ciclo reale; ciclo con compres-sione frazionata (2 stadi) e inter-refrigerata. Ciclo con rigenerazione. Rendimenti exerge-tic i di compressioni ed espansioni. Esercizi sui cicli a gas [8 ore].
3. Esercitazione ciclo Rankine - Hirn: ciclo ideale, ciclo reale, ciclo reale con spillamenti rigenerativi. Uso del diagramma di Mollier del vapor d'acqua e delle tabelle delle proprie-tà dell'acqua. Calcolo dei rendimenti globali del I e del Il ordine di un impianto a vapore.
Perdite al camino e portata di combustibile. Problema dello smaltimento del calore al condensatore. Ciclo inverso a vapore con R-12. Tracciamento ciclo ideale e reale sul dia-gramma p-h e T-s. Calcolo delle irreversibilità e del rendimento exergetico. Uso delle ta-belle delle proprietà del R-12. '[8 ore]
4. Esercizi di psicrometria: miscelazione, riscaldamento sensibile. Uso del diagramma di Mollier per l'aria umida. Condizionamento dell'aria: caso estivo ed invernale con esempi numerici. [6 ore].
5. Conduzione in cilindro cavo con condizioni al contorno di temperatura imposta e di scambio termico con un fluido: teoria ed esercizio. Spessore critico dell'isolante. Esercizi di conduzione stazionaria con e senza generazione interna di calore. Conduzione con ge-nerazione in simmetria cilindrica. Aletta anulare. Raffreddamento di un corpo a condu-cibilità infinita: esercizio [4 ore].
6. Esercizi scambio termico convettivo forzato e naturale. Esercizio di convezione mista su piastra verticale [2 ore].
7. Esercizi di scambio termico radiativo con corpi neri. Irraggiamento fra 3 corpi grigi: me-todo dell'analogia elettrica; esercizi con corpi grigi [2 ore].
8. Scambiatori di calore: esercizi di applicazione del metodo D.Tlm; fattori di temperatura per scambiatori con diverse geometrie di deflusso. Il metodolO: - NUT; significato fisico dei parametri. Esercizi applicativi. Tipi di scambiatori. [4 ore].
LABORATORIO
l. Misure psicrometriche: psicrometro di Assmann.
2. Misure su un prototipo di impianto frigorifero.
3. Misure fonometriche.
BIBLIOGRAFIA Testi di riferimento:
C.Boffa, P. Gregorio, Elementi di Fisica Tecnica, volume II, Levrotto& Bella,Torino A. Cavallini,L.Mattarolo, Termodinamica Applicata, cleup editore, Padova
A. Sacchi, G. Caglieris, Illuminotecnica e Acustica, UTET, Torino P. Gregorio, Esercizi di Fisica Tecnica, Levrotto& Bella,Torino
P. Anglesio, M. Calì, G.V. Fracastoro. Esercitazioni di Fisica tecnica, Celid, Torino Testi ausiliari
F. Kreith, Principi di trasmissione del calore, Liguori Editore, Napoli.
A. Sacchi, G. Caglieris, E. Capra, Esercizi di Fisica Tecnica, Parte prima, Illuminotecnica Acustica, CLUT.
C.Bonacina,A.Cavallini,L.Mattarolo, Trasmissione del calore, cleup editore, Padova.
ESAME
L'esame consiste in un'compito scritto in cui verrà richiesta la soluzione di alcuni esercizi del genere di quelli svolti ad esercitazione ed in un'interrogazione, Il risultato dello scritto è de-terminante per l'ammissione all'esame orale,