Fisica Tecnica Industriale 1 2013/2014

Termodinamica

Il Sistema Internazionale (SI). La Scienza Termodinamica.

Il sistema termodinamico: gli stati, le grandezze e le trasformazioni.

Gli scambi di massa, lavoro e calore.

Il principio zero della termodinamica.

L’equilibrio termico. La temperatura e le sue misurazioni (ITS-90).

Il primo principio della termodinamica per sistemi chiusi e aperti. Il secondo principio della termodinamica.

Lineamentistoricieformulazioni.L’entropia.Teoremaaumentodell’entropia .

I sistemi tecnici.

Equazioni generali del lavoro scambiato. I sistemi chiusi: motore e frigorifero. Il ciclo di Carnot. I sistemi aperti: compressore, espansore, valvola di laminazione, miscelatore, scambiatore e condotto.

Le sostanze.

La regola delle fasi. Proprietà: coefficienti di dilatazione, coefficienti calorimetrici. I diagrammi termodinamici. I gas ideali. I fluidi reali.

Le sostanze pure e i diagrammi di stato.

Gli impianti tecnici.

Gli impianti motore a gas: cicli Otto e Joule-Brayton. Gli impianti motore a vapore: cicli Carnot ed Hirn. Gli impianti a ciclo inverso: cicli frigoriferi a compressione di vapore.

Termofluidodinamica

Teoria generale

L’equazione di conservazione della massa. La legge di conservazione dell’energia: l’equazione di Bernoulli generalizzata. I tubi di Pitot e Venturi. Moto esterno alle superfici: flusso su lastra piana. Moto nei condotti: caratterizzazione dei regimi di moto e analisi delle perdite di carico in condotte in pressione con fuido a densità costante (moto laminare, relazioni di Blausius e Colebrook-White, diagramma di Moody, perdite di carico concentrate e distribuite, relazione di Darcy-Weisbach).

Impianti di riscaldamento ad acqua

Tipologia, componenti, dimensionamento e regolazione. Impianti di teleriscaldamento.

Termocinetica

Introduzione

La trasmissione del calore e la termodinamica. Le modalità di trasmissione del calore.

La conduzione.

L’equazione generale della conduzione. La conduzione monodimensionale in regime permanente e la conduzione transitoria a parametri concentrati. Metodi di misura della conduttività termica Resistenze termiche di contatto.

Scambio termico su superfici estese: le alette di raffreddamento.

L’irraggiamento.

Definizioni generali delle grandezze radiometriche e fotometriche. Il corpo nero e le leggi fondamentali dell’irraggiamento. Il comportamento dei corpi non neri: corpi reali e corpi grigi. Scambi termici e fattori di vista (dimostrazione). Schermi radianti. L’irraggiamento solare. I pannelli solari. Scambi termici attraverso e con un gas.

La convezione termica.

La convezione forzata: il coefficiente di scambio termico, il numero di Nusselt e l’analisi dimensionale. Cenni alla convezione su lastra piana e all’interno di condotti. La convezione naturale: considerazioni generali e gruppi adimensionali. La condensazione. L’ebollizione.

Gli scambiatori di calore.

Classificazioni e tipologie. Dimensionamento. V erifica. Metodo Ψ-P.

Scambiatori compatti. Perdite di carico negli scambiatori.

Le equazioni del comfort di Fanger. Le miscele di aria umida. Introduzione

Definizioni generali. Costruzione dei diagrammi di Mollier e ASHRAE. Le principali trasformazioni con l’aria umida.

Gli impianti di climatizzazione.

Componenti. Impianti a sola aria. Impianti a sola acqua. Impianti misti ad aria e acqua. Ricambi di aria negli ambienti.

Testi di riferimento

Da preferire: F. Gori, Lezioni di Termodinamica, TEXMAT; F. Kreith, Principi di trasmissione del calore, Liguori Editore; Gori, Corasaniti, Petracci, Lezioni di Termofluidodinamica, TEXMAT; F. Gori, S. Corasaniti, Fisica Tecnica Esercitazioni, TEXMAT; Appunti del corso di Termotecnica 1, P. Coppa.

Consigliati: Guglielmini e Pisoni, Elementi di Trasmissione del calore, Ambrosiana Yunus A. Ḉengel, Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill C. Bonacina, A. Cavallini, L. Mattarolo, Trasmissione del calore, CLEUP (Padova), 1985 E. Bettanini, F. Brunello, Lezioni di impianti tecnici, vol. 1 e 2, CLEUP (Padova), 1990 C. Pizzetti, Condizionamento dell’ aria e refrigerazione, teoria e calcolo degli impianti, Masson Italia Editori, 1988

Note Il corso di ''Fisica Tecnica Industriale 1 (FTI1 -- 9CFU)'' è stato attivato nell'anno accademico 2011-2012 secondo il sistema 6-9-12 CFU. Gli studenti che aderiscono al DM270 nel sistema 5-10 CFU e che devono sostenere l'esame ''Fisica Tecnica 1 + Termotecnica 1'' da 10 crediti possono seguire FTI1 e sostenere l'esame secondo le stesse modalità. Per altri eventuali chiarimenti rivolgersi direttamente ai docenti a lezione o nell'orario di ricevimento.