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Denominazione del corso: Termofluidodinamica applicata
Codice del corso: 062203
Corso di laurea: Ingegneria Meccanica, Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio
Settore scientifico disciplinare: ING-IND/10
L'insegnamento è caratterizzante per: Ingegneria Meccanica, Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio
Crediti formativi: CFU 5
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Nel corso viene affrontato lo studio del trasporto di energia termica in fluidi in movimento. Il corso mira all’acquisizione di capacità progettuali e di dimensionamento di massima di componenti di impianti termici. Vengono descritti i fondamenti teorici del problema, le metodologie analitiche e numeriche di calcolo con particolare riferimento ad applicazioni ingegneristiche. In particolare è approfondito l’utilizzo delle equazioni fondamentali di conservazione della massa e dell’energia nel settore della termodinamica e della fluidodinamica con particolare riferimento ai sistemi di raffreddamento e condizionamento, applicati a problemi rilevanti nel settore dell’ingegneria energetica. Lo studio del moto di fluidi all’interno di condotti è applicato all’analisi dei principali meccanismi di scambio termico tra componenti.

Programma del corso

Convezione naturale e forzata
Fenomeno fisico, numeri adimensionali e interpretazione fisica, teorema di Buckingham, strato limite termico e dinamico, regimi di moto, correlazioni empiriche (lastra piana, cilindri e sfere, all’interno di tubi ecc.), esempi applicativi.

Trasmissione del calore in ebollizione e in condensazione superficiale
Regimi di ebollizione: ebollizione di massa, ebollizione in convezione forzata; ebollizione sottoraffreddata e satura; modalità di ebollizione di massa: in convezione naturale, nucleata, regime di transizione, a film; flusso critico; effetto del sottoraffreddamento; effetto della scabrezza superficiale; ebollizione in convezione forzata. Condensazione a film e condensazione a gocce; condensazione a film laminare su lastra piana verticale; numero di Reynolds per la condensazione a film, regime di transizione, regime turbolento; condensazione a film su sistemi radiali (sfere, cilindri orizzontali isolati e sovrapposti); condensazione all’interno di tubi orizzontali; condensazione a gocce.

Impianti solari termici
Caratteristiche della radiazione solare, misura della radiazione solare, tipologie di collettori solari (non vetrati, vetrati e sottovuoto), efficienza, circolazione naturale e forzata, impianti per riscaldamento piscine, ACS e riscaldamento, tipologie di impianti, regolazione, serbatoi, surriscaldamento, impianti ACS per condomini.

Impianti solari termici – dimensionamento
Luogo e modalità di installazione, dimensionamento dei collettori e del serbatoio, fattori di costo, adempimenti e normativa. Dimensionamento dell’impianto solare utilizzando il software Solarius e Polysun. Applicazioni ed esempi.

Pannelli radianti
Caratteristiche limiti e vantaggi, distribuzione del fluido termovettore, strutture di contenimento, flusso di calore emesso da un pannello, dimensionamento dei pannelli. Dimensionamento dei pannelli attraverso l’uso di un software di calcolo.

Trasmissione del calore in regime variabile
Equazione di Fourier, diffusività e accumulo termico, studio del problema a parametri concentrati, numero di Biot, distribuzione della temperatura. Diagrammi di Heisler.

Aria umida
Definizione delle grandezze significative. Diagramma di Mollier per l’aria umida. Trasformazioni sul diagramma. Indici del benessere.

Impianti di climatizzazione
Trasformazioni dell’aria umida negli impianti di condizionamento. Impianti a sola aria e misti aria-acqua: caratteristiche, vantaggi e svantaggi, trasformazioni dell’aria umida, criteri di scelta.

Componenti di un impianto di climatizzazione
Dispositivi di umidificazione e deumidificazione, fattore di bypass, dispositivi di emissione dell’aria, dimensionamento di condotte e ventilatori, caratteristiche dei ventilatori, torri di raffreddamento, caldaie e gruppi frigorigeni, recuperatori di calore.

Umidificazione e deumidificazione dell’aria
Umidificatori adiabatici e umidificatori a vapore: tipologie, caratteristiche (diametro di Sauter, efficienza di saturazione, rapporto di dispersione). Problemi sanitari legati all’umidificazione dell’aria.

Prerequisiti

Conoscenze di base di strumenti matematici elementari, derivate e integrali, corso di Fisica Tecnica.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 30
Esercitazioni (ore/anno in aula): 16
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Yunus A. . Termodinamica e Trasmissione del calore. McGraw-Hill Libri Italia srl.

Alberto Cavallini, Lino Mattarolo. Termodinamica applicata. Cleup editore.

F. Kreith. Principi di trasmissione del calore. Liguori, Napoli.

G. Guglielmini, C. Pisoni. Elementi di trasmissione del calore. Milano Veschi, 1990.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Per accedere all'esame e' necessario svolgere un'esercitazione sulle prestazioni energetiche degli edifici (approfondimento di quanto già svolto per Fisica Tecnica, sui temi inerenti al corso) e altre esercitazioni proposte dal docente. Le modalità di svolgimento e di consegna dell'esercitazione sono definite nella pagina web del docente. Verrà svolta una prova scritta e un colloquio orale nelle date previste per gli appelli.