Informazioni generali

• Anno di corso: 1°
• Semestre: 1°
• CFU: 6

Docente responsabile

Sandra CORASANITI

Ivano PETRACCI

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire agli studenti e alle studentesse una formazione avanzata sia sulle modalità di trasmissione del calore sia sugli impianti termotecnici. In merito ai principi di scambio termico, l’approccio ai problemi sarà sia teorico, per la comprensione del fenomeno fisico, sia numerico, per la determinazione degli andamenti di temperatura e dei flussi termici. Per la parte impiantistica, l’obiettivo è fornire un’ulteriore conoscenza dei componenti, delle tecnologie e degli strumenti per la progettazione avanzata degli impianti termotecnici e della loro regolazione.

Programma

• Approfondimenti di trasmissione del calore
  Conduzione
  Conduzione termica in regime stazionario: Equazione generale della conduzione. Alette di raffreddamento. Conduzione con generazione del calore in varie geometrie. Resistenza termica di contatto. Conduzione a regime non stazionario in contenitori con 
  e senza capacità termica. Parete indefinita. Corpo semi-infinito e temperatura interfacciale.
  Convezione
  Lastra piana: equazione di conservazione della massa, della quantità di moto e dell’energia. Misure di laboratorio. Teoria di Nusselt della condensazione a film. L’ebollizione in quiete (pool boiling) e in convezione forzata (forced convection boiling).
• Componenti per impianti
  Scambiatori di calore
  Tipi di scambiatori di calore. Progettazione e verifica. Metodo della differenza di temperatura media logaritmica. Metodo ε - NTU. Metodo ψ - P.
  Collettori solari
  Tubi di calore 
  Scambiatori (Evaporatori e Condensatori) e Torri di raffreddamento 
  Compressori volumetrici e dinamici per impianti frigoriferi 
  Valvole di espansione per impianti frigoriferi 
  Il Metanodotto e il Camino
• Impianti termotecnici
  Pompe di calore
  Impianti frigoriferi e criogenici
  I Refrigeranti 
  Criteri generali di progettazione. Impianto frigorifero con camera flash, con eiettore. 
  Impianti ad aria, impianti per aerei. Impianti transcritici. 
  Trigenerazione.  
  Impianti di liquefazione dei gas. Esperienza di Joule – Thomson. 
  Impianti frigoriferi termoelettrici: Effetto frigorifero e rendimento, fattore di irreversibilità, ottimizzazione dei parametri. 
  Impianti frigoriferi ad assorbimento.
  Impianti di accumulo termico
  Impianti di climatizzazione
  Progettazione nel caso estivo
  Impianti solari termici
  Sistemi di Regolazione degli Impianti 
  Modo discontinuo - Modo proporzionale - Modo integrale. 
  Regolazione automatica degli impianti frigoriferi (valvole, comportamento e caratteristiche).
  Cenni di termoeconomia ed exergoeconomia per l’analisi di impianti frigoriferi
• Esercitazioni-Progetti
  1. Simulazioni termofluidodinamiche con analisi di secondo principio.
  Applicazioni dello scambio termico in ambito industriale: soluzioni analitiche, approssimate e numeriche.
  2. Ottimizzazione e analisi energetica, exergetica e termoeconomica di un impianto frigorifero.

Eventuali propedeuticità

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Testi di riferimento

• Dispense fornite dai docenti
• F. Gori, Lezioni di Termodinamica, TEXMAT
• F. Gori, S. Corasaniti, I. Petracci, Lezioni di Termofluidodinamica, TEXMAT
• F. Kreith, Principi di trasmissione del calore, Liguori (Napoli), 1975
• Per ulteriori approfondimenti:
  - Yunus A. Ḉengel, Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill, 2022 
  - C. Bonacina, A. Cavallini, L. Mattarolo, Trasmissione del calore, CLEUP, 1985 
  - E. Bettanini, F. Brunello, Lezioni di impianti tecnici, vol. 1° e 2°, CLEUP, 1990 
  - Kreith, Manglik, Bohn, Principles of Heat Transfer, 2010-7ed. 
  - C. Pizzetti, Condizionamento dell’aria e refrigerazione, teoria e calcolo degli impianti, Masson Italia Editori, 1988. 
  - AA.VV, Manuale degli impianti di climatizzazione, Tecniche Nuove, 2008 
  - A. Bejan, Entropy Generation Minimization (EGM), CRC, 1996. 
  - A. Bejan, G. Tsatsaronis and M. Moran, Thermal Design and Optimization (TDO), Wiley, 1996 
  - A. Bejan, Advanced Engineering Thermodynamics, John Wiley & Sons, 2016
  

Modalità d'esame

La prova d'esame valuta la preparazione complessiva dello studente, la capacità di integrare le conoscenze provenienti dalle diverse parti del programma, la consequenzialità del ragionamento, la capacità analitica e l'autonomia di giudizio.

La verifica finale dell'apprendimento avviene tramite l'esame orale, volto a valutare il livello di preparazione dello studente e a mettere in evidenza le sue capacità di argomentare e di descrivere sia i temi trattati sia i progetti assegnati. 

La consegna dei progetti prima della verifica orale è una condizione necessaria

Percorsi personalizzati

• Componenti e processi industriali

Scheda insegnamento

 Scheda insegnamento Impianti Termotecnici (589 kB)

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