73116 - TERMOFLUIDODINAMICA AVANZATA E CONTROLLI TERMICI LM

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Energia pulita e accessibile

Anno Accademico 2019/2020

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente è in grado di modellare fenomeni di fluidodinamica e scambio termico tramite l'utilizzo di tecniche analitiche e numeriche e conosce le logiche di controllo termico di più comune impiego nell'ambito industriale e civile.

Programma/Contenuti

Il corso è suddiviso in due argomenti principali, di seguito dettagliati.

Analisi di sistemi energetici tramite i principi della fisica tecnica (25 ore circa)

  • Entropia. Definizione. Bilancio entropico per sistemi chiusi. Differenza tra calore e lavoro. Entropia generata nello scambio termico.
  • Bilancio entropico per sistemi aperti.
  • Exergia. Limitazioni alle trasformazioni di energia interna in lavoro. Distinzione tra forme energetiche trasformabili e non. Definizione di exergia e anergia. Stato morto di un sistema. Enunciazione dei principi della termodinamica tramite exergia e anergia. Bilancio di exergia per sistemi a deflusso stazionario. Teorema di Gouy-Stodola. Rendimento exergetico.
  • Exergia degli scambi termici: macchine frigorifere e pompe di calore. Impianti di riscaldamento. Cogenerazione.
  • Analisi termoeconomica. Introduzione.
  • Coefficienti strutturali. Non-equivalenza dell'exergia e delle perdite exergetiche.
  • Ottimizzazione termoeconomica. Metodo strutturale. Ottimizzazione.
  • Analisi di pinch-point. Generalità. Metodo grafico e analitico.
  • Analisi di pinch-point. Applicazione. Curve cumulate. Rete di scambiatori. Particolarità.

Macchine e circuiti frigoriferi (35 ore circa)

  • Circuito frigorifero. Generalità. Componenti: compressori alternativi di differenti tipologia.
  • Circuito frigorifero: compressori scroll e a vite. Compressori centrifughi.
  • Componenti della macchina frigorifera. Valvola di laminazione a tubo capillare e termostatica/elettronica. Recupero della perdita di laminazione. Sistemi a iniettore.
  • Regolazione dei gruppi frigoriferi. Parametri interni ed esterni alla macchina. Regolazione di macchine a singolo gradino di parzializzazione.
  • Macchine a più gradini di parzializzazione. Parametri ottimali. Effetto della variazione del differenziale.
  • Vantaggi della regolazione sulla mandata. Logiche autoadattative. Controllo a scorrimento. Influenza del contenuto di acqua dell'impianto.
  • Logiche di controllo per l'inserimento di gruppi frigoriferi in parallelo. Conduzione parallela. Conduzione a saturazione. Conduzione in serie.
  • Analisi della conduzione di gruppi in parallelo con portata d'acqua variabile sul circuito secondario.
  • Prestazione dei gruppi frigoriferi in regime estivo: influenza del tipo di compressori e della logica di conduzione.
  • Regolazione del sistema di impianto: livelli di regolazione.
  • Regolazione del sistema di impianto: regolazione dell'ambiente, regolazione della macchina frigorifera, valvola di laminazione.
  • Influenza della portata di acqua variabile al circuito secondario sul funzionamento dei frigoriferi.

Testi/Bibliografia

Materiale fornito dal docente: data la particolare natura del corso non esistono testi che contengano integralmente gli argomeni, ma le dispense reperibili sul sito del cors in insegnamenti online coprono tutti gli argomenti trattati in modo esaustivo.

Per approfondimenti:

Metodi termodinamici per l’uso efficiente delle risorse energetiche -V.Verda, E. Guelpa. Bologna : Esculapio, 2015

Tecnica del Freddo - G. Grazzini, A. Milazzo. Bologna: Esculapio, 2017

The Exergy Method of Thermal Plant Analysis, T. J. Kotas, Exergon Publishing Company, 2012

Thermodynamik, H.D. Baher, S. Kabelac, Springer, 2009

Metodi didattici

Il corso si compone di 60 ore di lezioni frontali. Inframmezzate alle parti in cui sono esposti e discussi gli aspetti teorici e applicativi degli argomenti del corso vengono svolti esercizi mirati alla illustrazione e del metodo di analisi e soluzione dei problemi e del procedimento numerico che porta al risultato. Si esemplifica l'uso di diagrammi e normogrammi necessari allo svolgimento degli esercizi.

Relativamente al "...ruolo giocato dalla frequenza a lezione nel processo di apprendimento e in quello di valutazione" (sic), per il secondo aspetto, questo è nullo: non essendo previste prove di verifica in itinere, la presenza dello studente a lezione non fornisce alcunché di valutabile. Relativamente al processo di apprendimento, aspetto individuale, nulla si può dire di generale: il docente consiglia la frequenza delle lezioni a tutti coloro che ritengono che questa sia più proficua di un uguale tempo (incluso quello per gli spostamenti, se imputabili solo al corso) speso nello studio individuale sul materiale del corso.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consta di una prova orale per la quale è necessario registrarsi in lista su AlmaEsami. Durante tale prova il candidato deve rispondere in modo almeno sufficiente a ciascuno di tre quesiti, due di natura teorica e uno di natura numerica. Per quest'ultimo, materiale di supporto eventuale è fornito dal docente, mentre è necessario avere con sé la calcolatrice.Durante l'esposizione il docente pone ulteriori domande o richiede chiarimenti, sempre inerenti gli argomenti trattati nel corso. La durata dell'orale dipende dal tempo impegato dai candidati per rispondere alle domande poste.

I voti previsti vanno da 18 a 30 con lode. I voti sono assegnati dal docente in base al suo personale giudizio, in quanto è convinzione dello scrivente che l'assegnazione del punteggio finale sia una prerogativa del mestiere di docente, se fosse quantificabile la valutazione potrebbe essere svolta da macchine. Come principi generali, che comunque si riducono a ovvietà dettate dal buon senso, la sufficienza implica un grado di conseguimento delle conoscenze e delle competenze appena bastevole, con una valutazione che cresce in base alla conoscenza che i candidati mostrano nel rispondere alle domande poste. I voti più elevati sono conseguibili solo dimostrando anche la capacità di sapere svolgere ragionamenti a partire dalle conoscenze conseguite, che è manifestazione di vera acquisizione di competenze al di là di ciò che una macchina può svolgere.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, PC, proiettore.

Il materiale didattico utilizzato a lezione (schemi e diapositive) è scaricabile sul sito del corso in insegnamenti online.

Username e password sono riservati a studenti iscritti all'Università di Bologna.


Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Lorenzini