34618 - TERMOIDRAULICA DEI FLUSSI BIFASE M

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

Introduzione: Modellizzazione del problema di calcolo per sistemi ingnegneristici bifase. Approccio a tre livelli: DNS, componente e sistema. 

Richiamo dei principi ed equazioni fondamentali della termodinamica. Sistemi di coordinate. Vari operatori matematici. Equazioni del trasporto di massa, quantita' di moto ed energia.

Fisica delle interfacce: definizione della zona di interfaccia. Tensione superficiale. Analisi termodinamica della tensione superficiale. La forza capillare nelle equazioni di Navier-Stokes. Bagnabilita' di una superficie. Angolo di contatto e condizioni al contorno. Interfacce. Condizioni al contorno per i modelli ad un fluido ad una e due velocita'. Stabilita' delle interfacce. Instabilita' di Kelvin-Helmholtz e instabilita' di Rayleigh-Taylor.

Flussi bifase isotermi: Modello bifase a due fluidi. Modello a due fluidi monodimensionale. Equazioni miste per il modello monodimensionale a due fluidi. Mappe dei regimi bifase in condotti orizzontali e verticali. Il modello omogeneo e quello eterogeneo. Determinazione dei moltiplicatori bifase e della frazione di vuoto. Modelli di Martinelli-Nelson-Lockhart e di Boroczy.

Fisica del cambiamento di fase: Stati metastabili, stabilita' di fase e curva spinodale. Nucleazione omogenea ed eterogenea. Crescita di una bolla in un liquido surriscaldato. Ebollizione in piscina: vari regimi, modelli e correlazioni. Condensazione esterna a gocce ed a film.

Flussi bifase non isotermi: Ebollizione convettiva in condotti e vari regimi. Ebollizione sottoraffreddata e satura e flusso critico di calore. Condensazione interna convettiva e vari regimi.

Applicazioni al calcolo e dimensionamento  di impianti.

Testi/Bibliografia

-  Note dei docenti
- Liquid-vapor phase-change phenomena. V.P. Carey. Series in Chemical and Mechanical Engineering, H.P.C. (1992, 2007)
- Thermo-Fluid Dynamics Of Two-Phase Flow, Ishii, M & Hibiki, T., Springer (2006)
- Fundamentals of Multiphase Flows, C. E. Brennen. Cambridge Univ Press (2005)
- G. Tryggvason, R. Scardovelli, S. Zaleski, Direct numerical simulations of gas-liquid multiphase flows, Cambridge University Press (2011)

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, PC, lavagna luminosa, laboratori informatici

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Ruben Scardovelli

Consulta il sito web di Sandro Manservisi