Informazioni generali
- Anno di corso: 2°
- Semestre: 1°
- CFU: 9
- sito di riferimento : http://didattica.uniroma2.it/news/index/insegnamento/154473-Fisica-Tecnica-Industriale-1
Docente responsabile
Obiettivi del corso
Conoscenza degli elementi ingegneristici fondamentali della Termodinamica applicata, della Termofluidodinamica e della
Trasmissione del calore.
Il corso propone un approfondimento e integrazione di competenze della Fisica Tecnica con particolari argomenti specifici di
trasmissione del calore. Contemporaneamente fornisce le conoscenze specifiche per la progettazione di particolari tipi di impianti e
componenti: impianti di riscaldamento e condizionamento ad aria e acqua, impianti a collettore solare, impianti di teleriscaldamento,
scambiatori di calore.
Prerequisiti
Anche se non sono previste propedeuticità formali, prima di frequentare il corso di ”FISICA TECNICA INDUSTRIALE I” è fortemente consigliato di aver sostenuto i seguenti esami: Analisi Matematica 1 Fisica 1
Contenuti del corso
Termodinamica
Il Sistema Internazionale (SI).
La Scienza Termodinamica.
- Il sistema termodinamico: gli stati, le grandezze e le trasformazioni.
- Gli scambi di massa, lavoro e calore.
Il principio zero della termodinamica.
- L’equilibrio termico. La temperatura e le sue misurazioni (ITS-90).
Il primo principio della termodinamica per sistemi chiusi e aperti.
Il secondo principio della termodinamica.
- Lineamenti storici e formulazioni. L’entropia. Teorema aumento dell’entropia .
I sistemi tecnici.
- Equazioni generali del lavoro scambiato.
- I sistemi chiusi: motore e frigorifero. Il ciclo di Carnot.
- I sistemi aperti: compressore, espansore, valvola di laminazione, miscelatore, scambiatore e condotto.
Le sostanze.
- La regola delle fasi. Proprietà: coefficienti di dilatazione, coefficienti calorimetrici.
- I diagrammi termodinamici.
- I gas ideali.
- I fluidi reali.
- Le sostanze pure e i diagrammi di stato.
Gli impianti tecnici.
- Gli impianti motore a gas: cicli Otto e Joule-Brayton.
- Gli impianti motore a vapore: cicli Carnot ed Hirn.
- Gli impianti a ciclo inverso: cicli frigoriferi a compressione di vapore.
Termofluidodinamica
Teoria generale
- L’equazione di conservazione della massa.
- La legge di conservazione dell’energia: l’equazione di Bernoulli generalizzata.
- I tubi di Pitot e Venturi.
- Moto esterno alle superfici: flusso su lastra piana.
- Moto nei condotti: caratterizzazione dei regimi di moto e analisi delle perdite di carico in condotte in pressione con fuido a
- densità costante (moto laminare, relazioni di Blausius e Colebrook-White, diagramma di Moody, perdite di carico
- concentrate e distribuite, relazione di Darcy-Weisbach).
Impianti di riscaldamento ad acqua
- Tipologia, componenti, dimensionamento e regolazione.
- Impianti di teleriscaldamento.
Termocinetica
Introduzione
- La trasmissione del calore e la termodinamica. Le modalità di trasmissione del calore.
La conduzione.
- L’equazione generale della conduzione. La conduzione monodimensionale in regime permanente e la conduzione transitoria
- a parametri concentrati.
- Metodi di misura della conduttività termica
- Resistenze termiche di contatto.
- Scambio termico su superfici estese: le alette di raffreddamento.
L’irraggiamento.
- Definizioni generali delle grandezze radiometriche e fotometriche.
- Il corpo nero e le leggi fondamentali dell’irraggiamento. Il comportamento dei corpi non neri: corpi reali e corpi grigi.
- Scambi termici e fattori di vista (dimostrazione).
- Schermi radianti.
- L’irraggiamento solare.
- I pannelli solari.
- Scambi termici attraverso e con un gas.
La convezione termica.
- La convezione forzata: il coefficiente di scambio termico, il numero di Nusselt e l’analisi dimensionale. Cenni alla
- convezione su lastra piana e all’interno di condotti.
- La convezione naturale: considerazioni generali e gruppi adimensionali.
- La condensazione. L’ebollizione.
Gli scambiatori di calore.
- Classificazioni e tipologie.
- Dimensionamento.
- Verifica.
- Metodo Ψ-P.
- Scambiatori compatti.
- Perdite di carico negli scambiatori.
Le equazioni del comfort di Fanger.
Le miscele di aria umida.
Introduzione
- Definizioni generali.
- Costruzione dei diagrammi di Mollier e ASHRAE.
- Le principali trasformazioni con l’aria umida.
Gli impianti di climatizzazione.
- Componenti.
- Impianti a sola aria.
- Impianti a sola acqua.
- Impianti misti ad aria e acqua.
- Ricambi di aria negli ambienti.
Libri di testo
Da preferire:
F. Gori, Lezioni di Termodinamica, TEXMAT;
F. Kreith, Principi di trasmissione del calore, Liguori Editore;
Gori, Corasaniti, Petracci, Lezioni di Termofluidodinamica, TEXMAT;
F. Gori, S. Corasaniti, Fisica Tecnica Esercitazioni, TEXMAT;
Appunti del corso di Termotecnica 1, P. Coppa.
Consigliati:
Guglielmini e Pisoni, Elementi di Trasmissione del calore, Ambrosiana
Yunus A. Ḉ engel, Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill
C. Bonacina, A. Cavallini, L. Mattarolo, Trasmissione del calore, CLEUP (Padova), 1985
E. Bettanini, F. Brunello, Lezioni di impianti tecnici, vol. 1 e 2, CLEUP (Padova), 1990
C. Pizzetti, Condizionamento dell’ aria e refrigerazione, teoria e calcolo degli impianti, Masson Italia Editori, 1988
Modalità di Esame
Scritto e Orale
Note
Il corso di ”Fisica Tecnica Industriale 1 (FTI1 — 9CFU)” è stato attivato nell’anno accademico 2011-2012
secondo il sistema 6-9-12 CFU.
Gli studenti che aderiscono al DM270 nel sistema 5-10 CFU e che devono sostenere l’esame ”Fisica Tecnica 1
+ Termotecnica 1” da 10 crediti possono seguire FTI1 e sostenere l’esame secondo le stesse modalità.
Per altri eventuali chiarimenti rivolgersi direttamente ai docenti a lezione o nell’orario di ricevimento.
