- Docente: Beatrice Pulvirenti
- Crediti formativi: 6
- SSD: ING-IND/10
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
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Corso:
Laurea in
Ingegneria dell'energia elettrica (cod. 9255)
Valido anche per Laurea in Ingegneria meccatronica (cod. 9250)
Conoscenze e abilità da conseguire
Il corso intende fornire le nozioni e le metodologie di base della termodinamica applicata, della fluidodinamica e della trasmissione del calore al fine di consentire un avvicinamento ragionato e consapevole all’analisi energetica dei sistemi, allo studio del moto di fluidi e ai problemi di scambio termico, con particolare attenzione alle applicazioni in campo elettrico ed industriale.
Contenuti
Termodinamica Applicata
Generalità e definizioni - Primo principio e proprietà energia - Secondo principio e proprietà entropia - Temperatura termodinamica - Sistemi semplici - Equazione di Gibbs - Regola delle fasi - Bilancio di energia per un volume di controllo - Sistemi semplici chiusi monocomponenti - Calori specifici - Equazione di stato e diagrammi (p,T), (p,v), (T,s), (h,s), (p,h) - Gas ideali: legge di Joule; variazioni di energia interna, entalpia ed entropia - Proprietà dei liquidi (cenni) - Proprietà dei vapori saturi - Proprietà dei vapori surriscaldati e dei gas reali (cenni) - Cicli termodinamici diretti: Rankine, Brayton-Joule, Otto, Diesel - Cicli termodinamici inversi a compressione di vapore - Miscele di aria e vapore d'acqua - Diagrammi psicrometrici - Principali trasformazioni dell'aria umida.
Fluidodinamica
Definizioni elementari - Regime laminare e turbolento - Strato limite dinamico - Viscosità - Equazioni fondamentali del moto isotermo: equazione di continuità ed equazione vettoriale di Navier - Casi semplici di moto laminare - Moto isotermo di fluidi in condotti: equazioni integrali - Perdite di carico - Fattore di attrito - Diagramma di Moody - Condotti nei quali sono inserite macchine: prevalenza.
Trasmissione del calore
Conduzione: Legge di Fourier - Equazione di Fourier - Casi semplici di conduzione stazionaria in geometria piana e cilindrica - Resistenza termica - Resistenze termiche in serie e in parallelo - Conduzione stazionaria con generazione di calore - Effetti termoelettrici: Seebeck e Peltier.
Convezione: Distinzione fra convezione forzata, naturale e mista - Equazioni fondamentali del moto non isotermo - Legge di Newton - Coefficiente di convezione e numero di Nusselt - Adimensionalizzazione delle equazioni e relazione Nu = Nu (Re, Gr, Pr) in convezione mista - Strato limite termico - Convezione forzata: dipendenza Nu = Nu (Re, Pr) - Convezione naturale: dipendenza Nu = Nu (Gr, Pr).
Irraggiamento termico: Generalità e definizioni - Legge di Kirchhoff, di Stefan-Boltzmann, di Planck, del regresso di Wien, di Lambert - Corpo grigio - Scambi di energia per irraggiamento fra corpi neri e grigi.
Problemi composti di scambio termico: generalità - Resistenza termica globale e coefficiente globale di scambio termico - Superfici alettate.
Testi/Bibliografia
1- A. Cavallini, L. Mattarolo, Termodinamica Applicata, Cleup Editore, Padova, 1992.
2- G. Cesini, G. Latini, F. Polonara, Fisica Tecnica, Città Studi Edizioni. Digital Edition on Pandora Campus.
3- Lazzari S., Pulvirenti B., Rossi di Schio E., Esercizi risolti di Termodinamica, Moto dei Fluidi e Termocinetica per i nuovi Corsi di Laurea in Ingegneria, Esculapio, 2008 (third ed.).
Metodi didattici
Il Corso prevede esercitazioni volte sia all'applicazione delle nozioni teoriche fornite a lezione sia all'approfondimento di alcuni aspetti teorici.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
L'esame consiste in una prova scritta, su temi di carattere sia teorico sia applicativo, e in una successiva prova orale. Generalmente, la prova scritta è così articolata: una domanda teorica e un esercizio numerico di Termodinamica Applicata, una domanda teorica e un esercizio numerico di Fluidodinamica, una domanda teorica e un esercizio numerico di Trasmissione del Calore. Per la prova scritta è richiesto l'uso della calcolatrice, ma non è consentita la consultazione di libri e appunti.
Strumenti a supporto della didattica
Vengono organizzati dei Laboratori presso il Laboratorio di Fisica Tecnica in via Terracini, 34. Nel corso del Laboratorio gli studenti apprendono le tecniche sperimentali della misura della temperatura, del grado igrometrico, della velocità di un fluido e la taratura degli strumenti che usano.
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Beatrice Pulvirenti