- Docente: Ruben Scardovelli
- Crediti formativi: 6
- SSD: ING-IND/19
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Moduli: Ruben Scardovelli (Modulo 1) Sandro Manservisi (Modulo 2)
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Magistrale in Ingegneria energetica (cod. 0935)
Conoscenze e abilità da conseguire
Lo studente completa la sua formazione relativa alla fluidodinamica dei sistemi monofase e bifase e allo scambio termico in presenza di cambiamenti di fase, processi di ebollizione e condensazione, in piscina e in condotti. Il corso prevede anche la presentazione di metodologie numeriche e la discussione di applicazioni industriali caratterizzate da sistemi bifase.
Contenuti
- Proprieta' e stabilita' di un sistema monofase: potenziali termodinamici, stati stabili e metastabili, equazioni di stato (gas ideale e van der Waals)
- Equazioni di conservazione della massa, energia e quantita' di moto per un sistema multifase, disuguaglianza dell'entropia ed equazioni costitutive
- Idrostatica dei sistemi bifase con interfacce: tensione superficiale e condizioni di equilibrio all'interfaccia nel caso statico
- Dinamica dei sistemi bifase con interfacce: condizioni di equilibrio dinamico all'interfaccia, formulazione ad un fluido delle equazioni di conservazione, instabilita' superficiali
- Modello a due fluidi per i sistemi bifase: derivazione del sistema di equazioni e sue approssimazioni
- Flussi bifase nei condotti: classificazione dei flussi e mappe dei regimi di flusso, calcolo delle perdite di carico nei flussi bifase
- Nucleazione omogenea: stati metastabili, equilibrio e stabilita' di una singola bolla in liquidi surriscaldati e di una singola goccia in vapori sottoraffreddati
- Nucleazione eterogenea: modello di Hsu per l'ebollizione nucleata, regimi di crescita di una bolla in un liquido surriscaldato, ciclo dell'ebollizione
- Ebollizione in piscina: regimi dell'ebollizione, meccanismi per l'ebollizione nucleata, flusso di calore critico, ebollizione a film
- Ebollizione convettiva in condotti: inizio dell'ebollizione, ebollizione sottoraffreddata e satura, flusso termico critico
- Condensazione: esterna a film su parete verticale e su condotti orizzontali, interna in tubi orizzontali
- Implementazione numeria dei sistemi di equazioni di conservazione per flussi multifase: codici di sistema, di singolo componente e simulazione numerica diretta (DNS)
Testi/Bibliografia
Termoidraulica dei flussi bifase, S. Manservisi e R. Scardovelli, Progetto Leonardo, Esculapio (2012)
Testi per approfondimenti:
- Liquid-vapor phase-change phenomena, V.P. Carey, Series in Chemical and Mechanical Engineering, Taylor and Francis(1992, 2007)
- Thermo-Fluid Dynamics Of Two-Phase Flow, M. Ishii and T. Hibiki, Springer-Verlag (2006)
- Convective boiling and condensation, J.G. Collier and J.R. Thome, Oxford Engineering Science (1994)
- Direct numerical simulations of gas-liquid multiphase flows, G. Tryggvason, R. Scardovelli and S. Zaleski, Cambridge University Press (2011)
Metodi didattici
Le lezioni vengono integrate con una serie di esercitazioni pratiche alla lavagna
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
Una prova finale scritta, seguita da una prova orale sugli argomenti trattati durante il corso
Strumenti a supporto della didattica
Videoproiettore e PC
Orario di ricevimento
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