31393 - MOTO DEI FLUIDI E TERMOCINETICA T

Conoscenze e abilità da conseguire

Conoscenze sulla meccanica dei fluidi, sulla conduzione e sulla convezione termica, sull'irraggiamento, sulle misure termofluidodinamiche.

Contenuti

Fluidodinamica

Definizioni elementari. Moto laminare e moto turbolento. Strato limite dinamico. Viscosità. Fluidi newtoniani e non newtoniani. Tensioni in un fluido in moto. Derivata locale e derivata sostanziale. Equazione di continuità. Equazione vettoriale di Navier. Moto laminare completamente sviluppato con densità costante entro un condotto piano parallelo o entro un tubo circolare. Moto di un fluido con densità costante intorno a un cilindro o a una sfera, coefficiente di trascinamento. Equazione integrale di bilancio dell'energia meccanica. Prevalenza. Perdite di carico. Fattore di attrito. Diagramma di Moody. Perdite di carico concentrate. Pressione effettiva. Misure di velocità e di portata.

Conduzione termica

Legge di Fourier. Equazione di Fourier. Casi semplici di conduzione stazionaria in geometria piana, cilindrica e sferica. Resistenza termica, resistenze termiche in serie e in parallelo. Cenno alla conduzione non stazionaria monodimensionale (equazione del calore). Esempio di conduzione stazionaria con generazione uniforme, in geometria cilindrica. Misura della conducibilità termica.

Convezione termica

Distinzione fra convezione forzata, naturale e mista. Equazioni fondamentali del moto non isotermo. Approssimazione di Boussinesq. Coefficiente di convezione e numero di Nusselt (Nu). Adimensionalizzazione delle equazioni. Numero di Reynolds (Re), numero di Grashof (Gr), numero di Prandtl (Pr). Relazione Nu = Nu (Re,Gr,Pr) in convezione mista. Strato limite termico. Convezione forzata: dipendenza Nu = Nu (Re,Pr), casi particolari, esempi. Convezione naturale: dipendenza Nu = Nu (Gr,Pr), casi particolari, esempi.

Irraggiamento termico

Definizioni. Cavità isoterma e corpo nero. Leggi 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. Fattori di forma. Cenno ai corpi non grigi. Coefficiente di irraggiamento.

Problemi composti di scambio termico

Coefficiente di adduzione. Resistenza termica globale e coefficiente globale di scambio termico. Esempi in geometria piana e in geometria cilindrica. Scambiatori di calore: diagrammi delle temperature e differenza di temperatura media logaritmica per scambiatori a tubi coassiali; altri tipi di scambiatori; differenza di temperatura efficace; efficienza di uno scambiatore; esempi di dimensionamento e verifica di scambiatori di calore.

Testi/Bibliografia

 

 

1) S. LAZZARI, B. PULVIRENTI, E. ROSSI DI SCHIO: “Esercizi risolti di Termodinamica, Moto dei Fluidi e Termocinetica” (Esculapio, Bologna, 2006)

Metodi didattici

Lezioni teoriche in aula con l'ausilio di videoproiettore o lavagna luminosa; esercitazioni pratiche in aula; discussioni collettive in aula; misure eseguite in laboratorio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La valutazione tiene conto congiuntamente del livello di conoscenze e competenze acquisite dallo studente relativamente a tutti i contenuti sopra illustrati. La verifica dell'apprendimento consiste in una prova orale e/o scritta,  comprendente sia domande di teoria sia lo svolgimento di esercizi.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Eugenia Rossi di Schio