Anno:periodo3:1 Lezioni ,esercita zioni ,laboratori:4+4 (ore settimanali) 62+48+ 1O(nell'interoperiodo) Docente: CarlaLombardi
Ilcorsoèfinalizzato:
1. allo studio delle varie modalità delle conversioni term od inamiche diretta ed inversa nonchè allo studio termodinamico dell'aria umida connesso al condizio namento dell'aria;
2. all'esame delle circostanze del motodei fluidi comprimibilied incomprimibili ed al proporzion ament odelleretidi distribuzionedell'ariae dei condotti;
3. allostudio dellevariemodalit àdiscambio termicononchèdegli ambie ntiedelle apparecc hiature neiquali siattua lo scambio term ico;
4) alla valutaz ione del fenomeno acustico in relazione ad intervent i di fonoassorbim ento efonoisolamento.
REQUISITI
AnalisiI,Analisi Il,FisicaI,Fisica/I
PROGRAMMA - Termodinamica
Defini zionedi sistema.Trasformazionireversibili ed irreversibili.Lavoro ecalore.
Primo principi o della Termodinamica: sistemi chiusi in quiete, in moto, sistemi aperti.Energia interna ed entalpia.
Secondo principio della Termodinamica e principali teoremi che ne conseguono.
Scala termodin amic a delle temperature. Relazione di Clausius. Entropia.
Diseguaglianza di Clausius per trasformazioni irreversibili. Accresc imento dell'ent ropia. Potenziali termodin amici. Primo principio in form a meccanica;
equazionedi Bernoull i generalizzata. Defini zionediexergia di unaformadienergia.
Irreversibilità elavoro perduto. RendimentodelIIordine [lOore].
Gas ideali eloro propr ietà.Rappr esentazioni grafiche delletrasformazioni . Tras for-mazionipolitropi che e proprietà dei cicli di4 politropiche.Trasforma zione isoental-piea.Cicli dirett iper i gas. Cicli rigenerativi e ciclo inversoper igas.Gas realied effetto Joule Tho mso n[8 ore].
Proprietàdeivapori .Diagramm adiMollierdelvapord'acqua.Ciclo Rankine e ciclo Hirn,Rigenerazione. Cicliinversi per ivaporielororappresent azionepiù appropriata [5ore]
Psicrom etria. Titolo ed entalpia dell'aria umida. Diagramm a di Moll ier dell'aria umida.Trasform azioni.Condizionamentoestivo e invernale[6 ore].
- Motodei fluidi
Richiamisui tipidi motodi un fluido.Gradodi turbolenzaed intensitàdi turbolenza. Equazione di Bernoulli.Concetto di caricoe di perdita di carico.Espress ione perdite dicaricoper motolaminare eturbolento.Diagramm adi Moody.Perditeconcentrate.
Impianti diventilazione delle gallerie:tipologiedi impianto ed esempi odicalcolo[4 ore]
- Trasmissionedelcalore
Conduzione. convezione e irraggiamento. Legge di Fourier ed equazione della condu-zione.Scambiotermico liminare.Conduzionestazionaria.Parete piana mono e mul-tistrat ocon diverse condizioni alcontorno.Coefficiente globale di scambio termico. Analogia elettrica. Utilizzo delle superfici alettate. Tipi dialette. Aletta piana a sezionecostante.Efficienza di un'aletta ediunsistema alettato. Resistenza termi ca di contatto. Parete piana con generazione interna di calore. Conduzione bidimensionale: soluzione analiticaingeometria piana. Conduzione non stazio naria:
corpo a conduci-bilità infinita. Metod i numerici per la soluzione dei problemi di condu zione[IOore).
Convezione naturale e forzata.Coefficiente di scambio termico con vett ivo: analisi dimension aleedanalogia di Reynolds.Parametri admensiona li caratteristici[2ore).
Scambio termicoradiativo :corpo neroe sue proprietà; scambio tra superfici nere e fattoridi forma; superficigrigie;scambio trasuperfici grigie[4 ore).
Scambiatoridi calore[2 ore).
- Acustica
Fenomeno acustico . De finizione delle grandezze acustiche. Suoni pur i e suoni compl essi.Equazioni dell'ond a acustica.Soluzioninel casodi onda piana edi onda sferica. Sorgenti reali. Psicoacustica. Audiogramma normale. Livelli sonori.
Fenomeno del mascheramento. Scale di sensazione. Disturb o e danno.
Fonometro.Fenome ni che accompagnano la propagazione. Campo libero e campo riverberato. Tempo di riverbe-razione. Proprietà fonoasso rbenti dei materiali.
Attenuazio ne acustica: legge della massa e legge della freque nza. Freque nze di risonanza e di coincidenza.Pannellimul-tistrato.[9 ore).
ESERCITAZIONI
I. Analisi dimensionale, sistemi di unità di misura , conversioni. Esercizi I e II principiosistemi chiusied aperti. Esercizi sull'entropia. Esercizisu exergia,lavoro ideale di una trasformazione ,lavoro perduto [8 ore).
2. Esercizi sui gasideali.Esercitazione ciclo Joule: rappresentazioneciclo ideale in diagrammi(p,v) e(T,s);calcolo lavori calorie rendimento; cicloreale; ciclo con compressione frazionata (2 stadi) e inter-re frigerata. Ciclo con rigenerazione. Rendimenti exergetici di compressioni ed espansio ni. Esercizisui cicli a gas [8 ore].
3. Esercitazione ciclo Rankin e - Hirn: ciclo ideale, ciclo reale. ciclo reale con spillamenti rigenerativ i.Usodel diagramma diMollier del vapord'acquae delle tabelle delle propr ietà dell'acqua. Calcolo dei rendi ment i globa lidel I e del II ordine di un impianto a vapore. Perdit e al camino e portata di comb ustibile.
Problema dello smaltimento delcalore alcondensatore .Ciclo inverso a vapore con R-12. Tracc iamento ciclo ideale e reale sul diagramm a p-h e T-s. Calcolo delleirreversibilità edelrendimento exergetico. Usodelletabelledelle propr ietà deIR-12. [8ore]
4. Esercizi di psicrometria: miscelazione, riscaldamento sensibile. Uso del diagramm adiMollierper l'ariaumida. Condizio namen to dell'aria: casoestivo ed invernaleconesempinumerici. [6 ore].
5.Conduzionein cilindro cavo con condizioni alcontorno ditemperatura imposta e di scambio termico con un fluido: teoria ed esercizio. Spessore critico
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dell'isolante. Esercizi di conduzione stazionaria con e senza generazione interna di calore. Conduzione con generazione in simmetria cilindrica. Aletta anulare.
Raffreddamento di un corpo a conducibilità 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:metodo dell'analogia elettrica; esercizi con corpi grigi [2 ore].
8. Scambiatori di calore: esercizi di applicazione del metodo tiTlm; fattori di temperatura per scambiatori con diverse geometrie di deflusso. Il metodoE -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 Il, Levrotto &
Bella,Torino
A.Cavallini,L.Mattarolo,Termodinamica Applicata,c1eup editore,Padova A. Sacchi,G.Caglieris,Illuminotecnica e Acustica.UTET,Torino
P. Gregorio,Esercizi di Fisica Tecnica.Levrotto & Bella,Torino
P. Anglesio, M. Cali, G.V.Fracastoro,Esercitazioni di Fisica tecnica.Celid, 'Forino Testi ausiliari
F.Kreith,Principi di trasmissionedel 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. c1eup editore, Padova.
ESAME
L'esame consiste in un compito scritto in cui verrà richiesta la soluzionedi alcuni esercizi del genere di quelli svolti ad esercitazioneed in un'interrogazione.Il risultato dello scrittoèdeterminante per l'ammissione all'esame orale.