TERMODINAMICA E TRASMISSIONE DEL CALORE

Ingegneria Meccanica TERMODINAMICA E TRASMISSIONE DEL CALORE

0612300010
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA
INGEGNERIA MECCANICA
2022/2023

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2018
ANNUALE
CFUOREATTIVITÀ
12120LEZIONE
Obiettivi
OBIETTIVO DEL CORSO DI TERMODINAMICA E TRASMISSIONE DL CALORE È QUELLO DI FORNIRE LE CONOSCENZE DEI PRINCIPALI CONCETTI RELATIVI ALLA TERMODINAMICA E ALLA TRASMISSIONE DEL CALORE. IL CORSO, COLLOCATO AL SECONDO ANNO DEL CDL IN INGEGNERIA MECCANICA, È DI 12 CREDITI E SI ARTICOLA SU DUE SEMESTRI. NEL PRIMO SEMESTRE SI AFFRONTA LO STUDIO DELLA TERMODINAMICA, NEL SECONDO SEMESTRE LO STUDIO DELLA TRASMISSIONE DEL CALORE.

CONOSCENZA E COMPRENSIONE
LE PRINCIPALI CONOSCENZE ACQUISITE DALLO STUDENTE NEL CORSO SONO:
- I E II LEGGE DELLA TERMODINAMICA PER SISTEMI CHIUSI E APERTI
- MODELLI DELLA TERMODINAMICA DEGLI STATI
- COMPONENTI DEGLI IMPIANTI TERMICI ALLA LUCE DELLA I E II LEGGE DELLA TERMODINAMICA
- PROPRIETA’ E TRASFORMAZIONI DELLA ‘ARIA UMIDA
- IMPIANTO TERMICO MOTORE A VAPORE
- IMPIANTO TERMICO OPERATORE (POMPA DI CALORE, MACCHINA FRIGORIFERA)
- CONDUZIONE
- CONVEZIONE
- IRRAGGIAMENTO
- SISTEMI ALETTATI

CAPACITA’ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
ALLA FINE DEL CORSO LO STUDENTE SARA’ IN GRADO DI:
- CALCOLARE LE PROPRIETA’ TERMODINAMICHE
- ANALIZZARE IN TERMINI DI I E II LEGGE I COMPONENTI DI UN IMPIANTO TERMICO
- ANALIZZARE IN TERMINI DI I E II LEGGE UN IMPIANTO TERMICO MOTORE
- ANALIZZARE IN TERMINI DI I E II LEGGE UN IMPIANTO TERMICO OPERATORE (POMPA DI CALORE/MACCHINA FRIGORIFERA)
- TRADURRE PROBLEMI INERENTI ALLO SCAMBIO TERMICO IN LINGUAGGIO FORMALE
- AFFRONTARNE LA SOLUZIONE ANALITICA, ANCHE IN VIA APPROSSIMATA O GRAFICA

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
SAPER DETERMINARE LE METODOLOGIE PIU’ APPROPRIATE PER AFFRONTARE LO STUDIO DI UN SISTEMA ENERGETICO.

ABILITA’ COMUNICATIVE
SAPER RAPPRESENTARE ATTRAVERSO LE PROVE SCRITTE ED ORALI, IN MODO CHIARO E COINCISO E CON UN LINGUAGGIO TECNICO APPROPRIATO, I CONCETTI ACQUISITI DURANTE IL CORSO.

CAPACITÀ DI APPRENDERE (LEARNING SKILLS)
AVERE LA CAPACITA’ DI UTILIZZARE E APPLICARE IN ALTRI CONTESTI LE CONOSCENZE ACQUISITE APPROFONDENDO LE PROBLEMATICHE TECNICHE
Prerequisiti
PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI SONO RICHIESTE CONOSCENZE MATEMATICHE E FISICHE DI BASE E, QUINDI, SONO RICHIESTI PROPEDEUTICAMENTE I CORSI DI BASE DI MATEMATICA E FISICA.
Contenuti
TERMODINAMICA
CONCETTI DI BASE (3 H) - SISTEMA E AMBIENTE. PROPRIETÀ TERMODINAMICHE. STATO TERMODINAMICO. SISTEMA SEMPLICE E COMPRIMIBILE. EQUILIBRIO TERMODINAMICO. TRASFORMAZIONE QUASI STATICA E CICLICA. ENERGIA, LAVORO E CALORE.

I LEGGE DELLA TERMODINAMICA PER SISTEMI CHIUSI (3 H TEORIA - 2 H ESERCITAZIONE) - POSTULATO ENERGIA. I LEGGE PER SISTEMI ISOLATI. MISURABILITA' E CONTROLLABILITA' ENERGIA. FORMULAZIONE I LEGGE PER UN SISTEMA CHIUSO. LIMITI I LEGGE DELLA TERMODINAMICA.

II LEGGE DELLA TERMODINAMICA PER SISTEMI CHIUSI (8 H TEORIA - 4 H ESERCITAZIONE) - POSTULATO ENTROPICO. PROPRIETÀ GRANDEZZA ENTROPIA. TRASFORMAZIONI REVERSIBILI E IRREVERSIBILI. II LEGGE PER SISTEMI ISOLATI. MISURABILITÀ GRANDEZZA ENTROPIA. EQUAZIONI DI GIBBS. FORMULAZIONI II LEGGE PER SISTEMI CHIUSI. DISUGUAGLIANZA DI CLAUSIUS. LAVORO DI VARIAZIONE DI VOLUME. CALORI SPECIFICI. SISTEMI CONVERSIONE DELL'ENERGIA: MACCHINA DI CARNOT DIRETTA E INVERSA.

LEGGI GENERALI SISTEMI APERTI (6 H TEORIA - 4 H ESERCITAZIONE) - EQUAZIONE CONTINUITÀ DELLA MASSA. I LEGGE E II LEGGE. EQUAZIONE ENERGIA MECCANICA.

TERMODINAMICA DEGLI STATI (6 H TEORIA - 4 H ESERCITAZIONE) - IDENTIFICAZIONE FASE. PIANI TERMODINAMICI. LIQUIDI, VAPORI E GAS: MODELLI, CALCOLO PROPRIETÀ E TRASFORMAZIONI.

ARIA UMIDA (3 H TEORIA - 2 H ESERCITAZIONE) - PROPRIETÀ, EQUAZIONI DI STATO, DIAGRAMMA PSICROMETRICO, TRASFORMAZIONI.

IMPIANTI MOTORI ED OPERATORI (8 H TEORIA - 7 H ESERCITAZIONE) - COMPONENTI IMPIANTI. IMPIANTO MOTORE A VAPORE. IMPIANTO OPERATORE A VAPORE: FRIGORIFERO E POMPA DI CALORE.

TRASMISSIONE DEL CALORE
INTRODUZIONE AL CORSO. GLI OBIETTIVI DELLA TRASMISSIONE DEL CALORE (2 H) - EQUAZIONI DEI BILANCI ED EQUAZIONI PARTICOLARI PER LA TRASMISSIONE DEL CALORE.

CONDUZIONE (12 H TEORIA-8H ESERCITAZIONE) - BILANCIO DELL'ENERGIA E CONDIZIONI AL CONTORNO. ADIMENSIONALIZZAZIONE. PROBLEMI DI CONDUZIONE UNIDIMENSIONALE. SISTEMI ALETTATI. I TRANSITORI TERMICI: PROBLEMI OMOGENEI E PROBLEMI NON OMOGENEI. MODELLI DI CORPO A PARAMETRI CONCENTRATI E CORPO SEMI INFINITO. COND. AL CONTORNO OSCILLANTI NEL TEMPO. SOLUZIONI ANALITICHE E GRAFICHE.

CONVEZIONE (12 H TEORIA-8H ESERCITAZIONE) - CLASSIFICAZIONE DELLA CONVEZIONE. NUMERO DI NUSSELT. EQUAZIONI DEI BILANCI: CONSERVAZIONE DELLA MASSA; BILANCIO QUANTITÀ DI MOTO; BILANCIO ENERGIA. SEMPLIFICAZIONI DELLO STRATO LIMITE DINAMICO E TERMICO. SOLUZIONE APPROSSIMATA DEL CAMPO TERMO-FLUIDODINAMICO: CAMPO DI VELOCITÀ E CAMPO DI TEMPERATURA PER LASTRA ISOTERMA. MOTO IN CONDOTTI. REGIONI DI INGRESSO E COMPLETAMENTE SVILUPPATA.

IRRAGGIAMENTO (10 H TEORIA - 8H ESERCITAZIONE) - RADIAZIONE TERMICA. INTENSITÀ DELLA RADIAZIONE. CORPO NERO. CARATTERISTICHE RADIATIVE DI SUPERFICI OPACHE: EMISSIONE - ASSORBIMENTO - RIFLESSIONE, DEFINIZIONI E MODELLI. RELAZIONE TRA EMISSIONE, ASSORBIMENTO E RIFLESSIONE.SUPERFICI SPECIALI. SCAMBIO TERMICO TRA SUPERFICI.
Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO È ARTICOLATO IN DUE MODULI (CIASCUNO DA 6 CFU) E PREVEDE 120 ORE DI DIDATTICA ASSISTITA RIPARTITE TRA 80 ORE DI DIDATTICA NELLA FORMA DI LEZIONI E 40 ORE DI ESERCITAZIONI. NELLE ESERCITAZIONI IN AULA VENGONO ASSEGNATI AGLI STUDENTI ESERCIZI NUMERICI OPPORTUNAMENTE SCELTI CON LO SCOPO DI APPROFONDIRE I CONCETTI RELATIVI ALLA TERMODINAMICA E ALLA TRASMISSIONE DEL CALORE. DURANTE LE ESERCITAZIONI I DOCENTI GUIDANO GLI STUDENTI NELLO SVOLGIMENTO DEL PROBLEMA ASSEGNATO CON LO SCOPO DI SVILUPPARE E RAFFORZARE LE CAPACITA’ DELLO STUDENTE NELL’AFFRONTARE L’APPLICAZIONE.
Verifica dell'apprendimento
IL LIVELLO DI RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO E CERTIFICATO MEDIANTE IL SUPERAMENTO DI UN ESAME CON VALUTAZIONE IN TRENTESIMI. GLI STUDENTI DEVONO SOSTENERE PRIMA L’ESAME (SCRITTO ED ORALE) RELATIVO ALLA PARTE DI TERMODINAMICA DEL CORSO CHE SI TIENE NEL PRIMO SEMESTRE, E SUCCESSIVAMENTE L’ESAME (SCRITTO ED ORALE) RELATIVO ALLA PARTE DI TRASMISSIONE DEL CALORE DEL CORSO CHE SI TIENE NEL SECONDO SEMESTRE.
ALLA FINE DEL PRIMO SEMESTRE LO STUDENTE HA LA POSSIBILITÀ DI SOSTENERE SUBITO L’ESAME RELATIVO ALLA PARTE DI TERMODINAMICA. IN MODO ANALOGO ALLA FINE DEL SECONDO SEMESTRE LO STUDENTE HA LA POSSIBILITÀ DI SOSTENERE SUBITO L’ESAME RELATIVO ALLA PARTE DI TRASMISSIONE DEL CALORE.
PER ACCEDERE AGLI ESAMI ORALI OCCORRE SUPERARE LE SUDDETTE PROVE SCRITTE CON UN VOTO MINIMO DI 18/30. IL VOTO DELLA PROVA SCRITTA E’ SUDDIVISO IN QUATTRO FASCE (A, B, C, D). I RISULTATI DELLA PROVE SCRITTE SONO DISPONIBILI SULLE PAGINE WEB DEI DOCENTI E GLI ESAMI ORALI SI TERRANNO MEDIAMENTE A SETTE GIORNI DI DISTANZA DALLA PROVA SCRITTA.
LO SCOPO DELLA PROVA SCRITTA È VALUTARE LE CAPACITÀ OPERATIVE DELLO STUDENTE NELL’AFFRONTARE PROBLEMI DI TERMODINAMICA APPLICATA E TRASMISSIONE DEL CALORE.
LA PROVA SCRITTA DI TERMODINAMICA COMPRENDE DUE ESERCIZI DA SVOLGERE IN 2 ORE. IL PRIMO ESERCIZIO RIGUARDA L’ANALISI TERMODINAMICA DI SISTEMI CHIUSI O APERTI, O DI IMPIANTI TERMICI MOTORI O OPERATORI. IL SECONDO ESERCIZIO TRATTA LA RISOLUZIONE DI UN MECCANISMO COMBINATO DI TRASMISSIONE DEL CALORE. IN PARTICOLARE, NELLA PROVA SCRITTA POTRÀ ESSERE RICHIESTO IL CALCOLO DI: PROPRIETÀ TERMODINAMICHE, POTENZE MECCANICHE E TERMICHE, RENDIMENTI TERMODINAMICI, PRODUZIONI ENTROPICHE INTERNE ESTERNE E GLOBALI, EFFICIENZE DI SCAMBIATORI DI CALORE. INOLTRE, VIENE RICHIESTA LA RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DEI FENOMENI FISICI.
LA PROVA SCRITTA DI TRASMISSIONE DEL CALORE COMPRENDE ESERCIZI DA SVOLGERE IN 2 ORE. GLI ESERCIZI RIGUARDANO PROBLEMI DI SCAMBIO TERMICO COMBINATO. PER LA SOLUZIONE DEGLI ESERCIZI OCCORRE EVENTUALMENTE AVVALERSI DI MATERIALE DIDATTICO COMPLEMENTARE (FORMULE, DIAGRAMMI, TABELLE) REPERIBILE SUL TESTO O SUL SITO DEL PROF.CUCCURULLO.
LA PROVA ORALE È TESA AD APPROFONDIRE IL LIVELLO DELLE CONOSCENZE TEORICHE, L’AUTONOMIA DI ANALISI E GIUDIZIO, NONCHÉ LE CAPACITÀ ESPOSITIVE DELL’ALLIEVO.
DURANTE L’ESAME ORALE DI TERMODINAMICA POSSONO ESSERE POSTE DOMANDE SU: I PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA TERMODINAMICA APPLICATI A SISTEMI CHIUSI E APERTI, I MODELLI PRINCIPALI DELLA TERMODINAMICA DEGLI STATI, I CICLI IDEALI E REALI DI RIFERIMENTO DELLE MACCHINE DIRETTE E INVERSE, LA RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DEI CICLI REALI, LE PROPRIETÀ E TRASFORMAZIONI DELL’ARIA UMIDA.
DURANTE L’ESAME ORALE DI TRASMISSIONE DEL CALORE POSSONO ESSERE POSTE DOMANDE SU TUTTI GLI ARGOMENTI IN PROGRAMMA.
IL LIVELLO DI VALUTAZIONE MINIMO (18/30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA LIMITATA CONOSCENZA DEI CONCETTI FONDAMENTALI DELLA TERMODINAMICA E DELLA TRASMISSIONE DEL CALORE, E UNA SCARSA CAPACITÀ ESPOSITIVA.
IL LIVELLO MASSIMO (30/30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA COMPLETA ED APPROFONDITA DEI PRINCIPI FONDAMENTALI DEGLI ARGOMENTI SUDDETTI E DEI METODI, ED È IN GRADO DI RISOLVERE I PROBLEMI PROPOSTI INDIVIDUANDO LE SOLUZIONI PIÙ OPPORTUNE.
IL VOTO FINALE SI OTTIENE COME MEDIA DEI VOTI CONSEGUITI IN TERMODINAMICA E TRASMISSIONE DEL CALORE.
LA LODE VIENE ATTRIBUITA QUANDO IL CANDIDATO DIMOSTRA SIGNIFICATIVA PADRONANZA DEI CONTENUTI TEORICI ED OPERATIVI, E MOSTRA DI SAPER PRESENTARE GLI ARGOMENTI CON NOTEVOLE PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E CAPACITÀ DI ELABORAZIONE AUTONOMA, ANCHE IN AMBITI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI DAL DOCENTE.
Testi
A.CESARANO, P. MAZZEI - ELEMENTI DI TERMODINAMICA - LIGUORI EDITORE.
R.MASTRULLO, P.MAZZEI, R.VANOLI - TERMODINAMICA PER INGEGNERI - LIGUORI EDITORE.
G. CUCCURULLO, ELEMENTI DI TERMODINAMÍCA E TRASMISSIONE DEL CALORE, MAGGIOLI, 2016.

PER ULTERIORI APPROFONDIMENTI:
MORAN, SHAPIRO, MUNSON, DEWITT. ELEMENTI DI FISICA TECNICA PER L'INGEGNERIA, MCGRAW-HILL.
ECKERT, DRAKE. ANALYSIS OF HEAT AND MASS TRANSFER, MCGRAW-HILL.
OZISIK. HEAT TRANSFER: A BASIC APPROACH, MCGRAW-HILL.
MYERS. ANALYTICAL METHODS IN CONDUCTION HEAT TTRANSFER, GENIUM PUB.
BEJAN, CONVECTION HEAT TRANSFER, WILEY.

IL MATERIALE PER LE ESERCITAZIONI, SE PUR PRESENTE NEI TESTI CONSIGLIATI, VERRÀ INTEGRATO DURANTE IL CORSO DAI DOCENTI. IL MATERIALE PER LE ESERCITAZIONI DI TRASMISSIONE DEL CALORE, E’ DISPONIBILE SUL SITO WWW.RINOCUCCURULLO.COM. SONO ALTRESÌ REPERIBILI SLIDE, PROVE D’ESAME, VIDEOLEZIONI ESERCITAZIONI GUIDATE ED ULTERIORI APPROFONDIMENTI IN MATERIA DI TRASMISSIONE DEL CALORE.
Altre Informazioni
CORSO EROGATO IN LINGUA ITALIANA.
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2023-01-23]