Informazioni generali
- Anno di corso: 1°
- Semestre: 1°
- CFU: 9
Docente responsabile
Fabio GORI (6CFU)
Sandra GORASANITI (3CFU)
Programma del corso
Termodinamica
Termometria. Teorema dell’aumento di entropia e sorgenti entropiche. Lavoro meccanico: sistemi chiusi e aperti, trasformazioni irreversibili. Pompe di calore. Sistema aperto con più correnti entranti e uscenti. Coefficienti calorimetrici. Energia ed entalpia libera. Equazioni di Maxwell. Passaggi di stato. Exergia per sistemi chiusi e aperti. Diagramma Exergia-Entalpia. Teorema di Gouy-Stodola. Gas reali. Equazione del viriale. Equazione degli stati corrispondenti e generalizzato. Equazione di van Deer Waals e altre. Funzioni termodinamiche per gas reali. Benessere ambientale e impianti di climatizzazione ad aria. Impianti motore: Diesel, a combustione mista, Stirling, Joule con scambiatore e con compressione isoterma, Ericsson. Confronti. Impianti a vapore. Cicli binari. Cogenerazione e trigenerazione. Impianti Magneto-Idro-Dinamici, chiusi e aperti. Generatori termoelettrici. Rendimento, potenza, figura di merito. Impianti frigoriferi. Criteri generali di progettazione. Camera flash, con eiettore, ad aria, per aerei. Impianti di liquefazione dei gas. Cicli ad assorbimento: frigorifero e pompa di calore. Impianti frigoriferi termoelettrici. Effetto frigorifero e rendimento, fattore di irreversibilità, ottimizzazione dei parametri.
Termofluidodinamica
Linee di flusso: traiettorie, di corrente e di fumo. Esempi numerici. Moto laminare e turbolento. Moto tra pareti parallele e di Couette. Perdite di carico: distribuite e concentrate. Moti stazionari e scarico da serbatoi. Equazione di Eulero. Moti non stazionari e tempi di svuotamento di serbatoi. Misura di viscosità. Metanodotto: incomprimibile, isotermo, adiabatico e con scambio di calore. Camino: isotermo e con scambio di calore. Moto comprimibile, onde di pressione e velocità del suono. Ristagno. Misure di temperatura, pressione e densità al ristagno. Ugelli di efflusso e condotti a sezione variabile con continuità. Equazione di Hugoniot. Tubi di efflusso, velocità e portata. Moti comprimibili in condotti a sezione costante. Moto di Rayleigh, Fanno, isotermo. Moto in convergente e gola, in convergente e divergente. Moto con compressione dinamica per urto.
Termocinetica
Conduzione termica. Proprietà variabili. Conduzione in mezzi bifase, con generazione del calore in varie geometrie, piastra piana rettangolare. Conduzione in parete permeabile, senza e con calore generato. Conduzione a regime non stazionario in contenitori con e senza capacità termica, parete indefinita e corpo semi-infinito. Equazione generale della conduzione. Variabile di similarità. Conduzione non Fourier. Conduzione transitoria in corpo infinito, saldatura e temperatura interfacciale. Fusione e solidificazione. Irraggiamento termico. Corpi grigi in presenza o meno di gas assorbenti e riflettenti. Irraggiamento con convezione. Convezione termica. Equazione di conservazione della massa e della quantità di moto. Soluzione di Blasius e coefficienti di attrito, senza e con gradiente di pressione. Equazione di conservazione dell’energia. Soluzione di Polhausen per convezione forzata. Convezione naturale. Equazioni di conservazione e soluzione di Polhausen. Analogie.
Risultati d’apprendimento previsti
L’obiettivo principale del corso è l’approfondimento degli argomenti specialistici della Termodinamica Applicata, della Termofluidodinamica e della Termocinetica, necessari per una corretta progettazione termofluidodinamica ed entropica, con strumenti matematici avanzati, quali, ad esempio, i metodi analitici di risoluzione di sistemi di equazioni alle derivate parziali.
Testi di riferimento
Esercizi di Termodinamica, Trasmissione del Calore e termofluidodinamica, S.Corasanti, I.Petracci, F.Gori, TEXTMAT; 2015.
F. Gori. Lezioni di Termodinamica. TEXMAT, 2007.
F. Gori, S. Corasaniti, I. Petracci. Lezioni di Termofluidodinamica. TEXMAT, 2012.
F. Kreith. Principi di trasmissione del calore.
F. Gori, S. Corasaniti. FISICA TECNICA, Esercitazioni. TEXMAT, 2006.
Per la Consultazione:
Vedi Bibliografia di F. Gori, Lezioni di Termodinamica, TEXMAT, 2007.
A. Cavallini, L. Mattarolo. Termodinamica Applicata. Cleup Editore, 1990.
Vedi Bibliografia di F. Gori, S. Corasaniti, I. Petracci. Lezioni di Termofluidodinamica. TEXMAT, 2012.
E.R.G. Eckert and R.M. Drake Jr. Analysis of Heat and Mass Transfer. McGraw Hill, 1972.
Appunti vari distribuiti a lezione.
Modalità di Esame
L’esame prevede una prova scritta e una prova orale.
