Ingegneria dell'Energia Elettrica

Trasmissione del Calore Introduzione alla trasmissione del calore. Aspetti generali della conduzione termica, convezione ed irraggiamento. Conduzione termica. Postulato di Fourier. Conducibilità termica. Equazione generale della conduzione. Condizioni al contorno. Diffusività termica. Conduzione termica in regime stazionario. Trasmissione del calore attraverso lastre piane, lastre cilindriche e gusci sferici. Concetto di resistenza termica. Trasmissione del calore attraverso lastre piane con sviluppo interno di calore. Trasmissione del calore in elementi cilindrici con sviluppo interno di calore. Pareti piane e cilindriche multistrato. Conduzione termica in regime transitorio. Trasmissione del calore in un mezzo semi‐infinito con variazione brusca della temperatura superficiale e con variazione sinusoidale della temperatura superficiale. Convezione. Aspetti generali. Definizione di convezione naturale, forzata e mista. Cenni di moto dei fluidi reali. Viscosità dinamica e cinematica. Moto laminare e moto turbolento. Concetti di strato limite meccanico e strato limite termico. Coefficiente di convezione. Numeri adimensionali di Reynolds, Prandtl, Nusselt, Grashof e loro significato fisico. Similitudine. Convezione forzata. Deflusso esterno su superfici piane. Deflusso interno entro condotti. Convezione naturale. Deflusso esterno nell’intorno di una lastra piana verticale e di un cilindro orizzontale a temperatura uniforme. Scambio termico all’interno di intercapedini e cavità. Numero di Rayleigh. Irraggiamento. Emissione dell’energia raggiante. Irradiamento integrale. Emissione specifica. Intensità dell’irradiamento integrale. Legge di Lambert. Comportamento dei corpi nei confronti della radiazione incidente. Coefficienti di assorbimento, rinvio e trasparenza. Legge di Bouguer. Costante di assorbimento. Principio di Kirchhoff. Corpo nero. Legge di Stefan. Legge di Plank. Legge di Wien. Emissione dei corpi non neri. Emissività globale. Emissività spettrale. Corpi grigi. Corpi reali. Selettività. Scambio termico per irraggiamento. Fattori di forma. Approccio della radiosità. Scambio termico per adduzione. Trasmissione del calore tra due fluidi separati da una parete piana o cilindrica multistrato. Trasmittanza termica. Raffreddamento o riscaldamento naturale di un corpo (Metodo delle capacità concentrate). Scambiatori di calore. Alette di raffreddamento. Termodinamica Primo principio della termodinamica per i sistemi aperti. Applicazioni pratiche del primo principio per i sistemi aperti. Generalità sul Secondo principio della termodinamica. Ciclo di Carnot. Definizione dell’entropia. Inequazione di Clausius. Rappresentazione del ciclo di Carnot sul piano entropico. Superficie ptv di una sostanza pura. Equazione di Clausius-Clapeyron. Regola delle fasi. Equazione di Bernoulli e perdite di carico. Abaco di Moody. Macchine termiche a vapore. Ciclo Rankine. Motori a combustione interna. Ciclo Otto. Ciclo Diesel. Ciclo Joule‐Brayton. Cenni sui cicli termodinamici inversi. Ciclo frigorifero a compressione di vapore.

Conoscenza di base dei principi fondamentali di Analisi Matematica e Fisica.

Lo studente è libero di utilizzare per lo studio quei testi che svolgono gli argomenti con approfondimento almeno pari a quello trattato nelle lezioni. Tuttavia si rende noto che il corso delle lezioni, per grandi linee, ha seguito l’impostazione dei seguenti testi: Per lo scambio termico: Massimo Corcione, Note di trasmissione del calore, Editore CISU, ISBN 9788879757515 Per la termodinamica: Parolini G., Del Monaco A., Fontana D., Fondamenti di fisica tecnica (1983) - UTET.

La frequenza del corso non è obbligatoria, ma fortemente consigliata.

La prova scritta dell'esame può essere sostenuta durante il giorno in cui viene fissato l'esame. Lo scritto è composto da 4 domande ciascuno. Il voto totale è compreso tra 0 e 30 e lode. La prova orale, se ritenuta necessaria dal docente, consiste in un colloquio successivo al passaggio positivo della prova scritta nel giorno della prova scritta o nei giorni successivi in caso di una forte presenza di iscritti all'esame. L'orale è un voto compreso tra 0 e 30 e lode. La media aritmetica arrotondata per eccesso tra esoneri/scritto e orale costituisce il voto finale dell'esame.

Didattica in presenza, eventualmente mista se prevista dal regolamento. Lezioni frontali in aula, con spiegazioni alla lavagna e proiezioni in powerpoint.