28664 - GESTIONE DELL'ENERGIA T-1

Conoscenze e abilità da conseguire

Conoscenze di termodinamica applicata con particolare riferimento ai sistemi monofasici e bifasici ed ai cicli termodinamici. Conoscenze di base di irraggiamento termico. Approfonditi i temi della Termodinamica di base e applicata, nonché quelli della trasmissione del calore introducendo i concetti di exergia ed emergia, obiettivo del corso, è quello di rendere gli allievi in grado di utilizzare i bilanci energetici per le applicazioni a vari settori industriali, al fine di conseguire una maggiore efficienza nei processi energetici.

Contenuti

Termodinamica: Sistemi e loro comportamento termodinamico. Concetto di energia, lavoro e calore. Primo principio della termodinamica per i sistemi chiusi. Le sostanze pure. Determinazione delle proprietà termodinamiche: miscele liquido-vapore, vapori surriscaldati, liquidi, gas perfetti. Il titolo di una miscela, tabelle delle proprietà delle miscele liquido vapore e dei vapori surriscaldati. Le trasformazioni con cambiamento di fase. Volumi di controllo: generalità, portata in massa e portata in volume. Equazione di continuità. Analisi energetica ai volumi di controllo: primo principio della termodinamica per i sistemi aperti. Secondo principio della termodinamica: enunciati di Clausius e di Kelvin-Planck. Processi reversibili ed irreversibili. Ciclo motore e ciclo frigorifero. Disuguaglianza di Clausius e definizione di entropia. Lavoro massimo. Definizione di exergia. Ciclo Rankine ideale. Principali perdite e irreversibilità. Miglioramento delle prestazioni dei cicli Rankine. Macchina frigorifera e pompa di calore. Gas refrigeranti.

Trasmissione del calore: Generalità sulle modalità di scambio per conduzione, convezione ed irraggiamento. Legge ed equazione di Fourier. Conduzione in regime stazionario nello strato piano. Analogia elettrica. Resistenza termica per convezione ed irraggiamento. Coefficiente globale di scambio termico. Conduzione nella geometria cilindrica. Raggio critico di isolamento. Reti di resistenze termiche (serie e parallelo). Cenni di fluidodinamica: Viscosità, fluidi newtoniani, strato limite dinamico, numero di Reynolds. Scambio termico per convezione, parametri adimensionali: Numero di Nusselt, Prandtl, Grashof e Rayleigh. Convezione forzata: correlazioni. Metodi di riscaldamento di un fluido all'interno di un condotto: flusso termico superficiale costante, temperatura superficiale costante. Convezione naturale: correlazioni. Irraggiamento: Potere emissivo, irradiazione, radiosità. Corpo nero. Leggi dell'irraggiamento. Fattori di vista.

Efficienza energetica degli edifici: Bilanci energetici nell'ambiente confinato - Miscele di aria e vapor d'acqua: psicrometria - La climatizzazione (invernale e estiva) degli ambienti confinati - Le principali tipologie impiantistiche destinate alla climatizzazione e ventilazione degli ambienti - I materiali e componenti impiantistici di comune impiego - Requisiti per il comfort termico - Caratterizzazione fisico-tecnica delle superfici di confine (elementi opachi e trasparenti dell'involucro edilizio). Valutazione del NPV e PBT nei problemi di efficientamento energetico. Fonti energetiche rinnovabili: solare, pompa di calore, geotermia, biomassa, eolica.

Testi/Bibliografia

Per la preparazione all'esame è sufficiente fare riferimento agli appunti presi a lezione e all'eventuale materiale fornito dal docente. Per l'approfondimento di particolari argomenti o per lo studio autonomo, si consigliano i seguenti testi:

- Moran, Shapiro, Munson, DeWitt, Elementi di Fisica tecnica per l'ingegneria, Edizione italiana a cura di Mauro A. Corticelli, McGraw-Hill;

- G. Evola, L Marletta, G. Piccione, Esercizi di Fisica Tecnica risolti con PTC MathCad Termodinamica e Termocinetica, Città Studi Edizioni;

- M. Spiga, Efficienza energetica e termofisica dell'edificio, Soc. Ed. Esculapio;

- Beretta, De Carlo, Introna, Saccardi, Progettare e gestire l'efficienza energetica, McGraw-Hill;

- Y.A. Çengel, Termodinamica e trasmissione del calore - Quarta edizione, McGraw-Hill;

- AA.VV., Manuale di progettazione edilizia - Volume secondo - Criteri ambientali e impianti, Hoepli Editore;

- G. Moncada Lo Giudice, L. De Santoli, Progettazione di impianti tecnici - Problemi ed applicazioni - Seconda edizione, Casa Editrice Ambrosiana;

- M. D. d'Accadia, Applicazioni di energetica. Introduzione all'analisi tecnico-economica di sistemi per il risparmio energetico, Liguori.

- Applicazioni di termofisica dell'edificio e climatizzazione / Vincenzo Corrado, Enrico Fabrizio. - 2. ed. - Torino : CLUT, 2009.

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni in aula

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame finale consiste in una prova scritta ed un colloquio orale, aventi come oggetto le nozioni fornite durante il corso. La prova scritta consiste di norma in 3 esercizi numerici. Per essere ammessi a sostenere la prova orale è necessario ottenere nella prova scritta un punteggio minimo di 18/30. La prova orale consiste in un colloquio volto a dimostrare la padronanza e capacità operativa del candidato in relazione ai concetti chiave illustrati durante il corso.

 

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, lavagna luminosa, videoproiettore.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Paolo Valdiserri