PRESENTAZIONE

Il corso si propone di fornire i concetti e le basi della termodinamica applicata all'ingegneria per lo studio dei processi di conversione ed utilizzo dell'energia e gli aspetti ambientali ad essa associati. Il corso intende fornire inoltre gli elementi di base della trasmissione del calore e della psicrometria. 
Nella seconda parte del corso sono infine introdotte applicazioni della Fisica Tecnica al settore dell’ingegneria civile e ambientale.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Analisi dei problemi energetici. Valutazione delle prestazioni delle macchine a ciclo diretto e inverso. Calcoli di scambio/isolamento termico e valutazioni di psicrometria. Progettazione di base degli impianti tecnici. Calcoli elementari di elettrotecnica. Calcoli elementari di illuminotecnica e acustica applicata.

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso sarà articolato in lezioni ed esercitazioni in aula (120 ore). Le esercitazioni in aula potranno essere integrate da esercitazioni di laboratorio da svolgersi in relazione agli specifici interessi formativi del modulo didattico.

PROGRAMMA/CONTENUTO

MODULO FISICA TECNICA AMBIENTALE

Termodinamica applicata.
Introduzione al problema energetico: risorse, disponibilità, consumi, effetti ambientali. Meccanismi di scambio di calore e lavoro. Grandezze di stato e grandezze di scambio. Legge dei gas perfetti e miscele di gas. Formulazione dei principi di conservazione dell'energia e della massa: la funzione energia interna. Sistemi chiusi e sistemi con deflusso. Secondo principio della Termodinamica. Irreversibilità ed entropia. Teorema di Carnot ed il piano Ts. Fluidi termodinamici e relazione (p,v,T). Rendimenti di conversione energetica. Il ciclo di Rankine e gli effetti ambientali associati all’immissione di gas serra nell’atmosfera ed al riscaldamento dell’acqua di condensazione. Il ciclo Brayton. Cenni ai cicli M.C.I. Macchine a ciclo inverso. Fluidi frigorigeni e loro impatto ambientale. Impianti frigo e pompe di calore. 
Trasmissione del calore: 
Meccanismi generali di trasmissione del calore; Equazione generalizzata della conduzione; Resistenze termiche; Generalità sulla convezione e concetto di strato limite; Gruppi adimensionali. Correlazioni di convezione forzata e naturale. Scambio termico radiante;Il concetto di corpo nero; leggi di Plank e Wien; Il corpo grigio; Emissività; fattori di vista; radiosità; Scambio termico radiativo; Meccanismi di scambio termico combinati; Trasmittanza.

MODULO IMPIANTI TECNICI

Scambio termico negli edifici: Bilancio termico per parete trasparente; Bilancio termico per parete opaca. 
Termodinamica dell'aria umida e Psicrometria: Grandezze psicrometriche e loro relazioni; Benessere termo igrometrico: studi di Fanger; La condensazione nelle strutture; Diffusione del vapore, Condensazione superficiale; Condensazione interstiziale: teoria di Glaser; barriere al vapore. 
Impianti di climatizzazione: Condizionamento estivo; Condizionamento invernale; Impianti di riscaldamento tradizionali. 
Elementi di impianti elettrici: Impedenze ( R,L,C) e circuiti semplici; trasformazioni stella triangolo Leggi di Kirchoff; Caduta di tensione in capo ad un conduttore; Rifasamento; potenza attiva, reattiva , apparente; Il motore elettrico ( macchina asincrona), il campo magnetico rotante, funzionamento del motore, avviamento; Legge 37/08. determinazione della corrente di guasto e della resistenza di terra; impianti di terra, protezioni differenziali e magnetotermiche; Parafulmini : verifica di volume autoprotetto; progettazione dei parafulmini a punta o a gabbia. 
Elementi di Illuminotecnica: Introduzione; le sorgenti di luce artificiale; Grandezze fondamentali: intensità luminosa, illuminamento, luminanza, flusso, Solido fotometrico. Illuminamento di un punto da sorgente puntiform; Dimensionamento di massima degli impianti di illuminazione interna. Metodo del fattore di utilizzo. 
Elementi di Acustica Applicata: Equazione di propagazione delle onde sonore; Frequenza, periodo, lunghezza d’onda; Pressione efficace, intensità e densità sonora; Livelli sonori di pressione, intensità, e potenza; Somma e sottrazione di livelli sonori; Propagazione del suono in campo libero, Propagazione del suono in presenza di ostacoli; Riflessione, rifrazione, diffrazione; Acustica degli spazi confinati; Campo sonoro perfettamente diffuso; Tempo convenzionale di riverberazione.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

• M. J. Moran, N. H. Shapiro “Fundamental of Engineering Thermodynamics”, John Wiley & sons, Inc.1988
• Yunus A. Cengel: “Termodinamica e trasmissione del Calore”, Mc Graw Hill, 1998
• C. Pisoni, G. Guglielmini “ Introduzione alla Trasmissione del Calore” Ed. CEA, 2001.
• F. Kreith, "Principi di trasmissione del calore", Liguori Editore, 1975.
• K.P. Incropera , D. P. DeWitt, T. L. Bergman, S. Lavine, ”Introduction to Heat Transfer”, Wiley, 2006.
• D. DiLaura, K.Houser, R. Mistrick, G. Steffy, IES Lighting Handbooh (Application Volume) – 10th Edition, 2014.
• G. Guglielmini, E. Nannei, C. Pisoni, “Problemi di Termodinamica Tecnica e trasmissione del Calore”, ECIG, 1993.
• IES Lighting Handbook (Application Volume), 1987
• F. A. Everest, Manuale di acustica, Hoepli, 1996.
• Dispense del corso a cura del docente (disponibili su Aulaweb).

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

CORRADO SCHENONE (Presidente)

DAVIDE BORELLI

PAOLO CAVALLETTI

ANNALISA MARCHITTO

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

19 settembre 2016

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

E’ prevista una prova scritta e una prova orale. La prova scritta consiste nella risoluzione di esercizi simili a quelli trattati durante le esercitazioni e relativi alla Termodinamica Tecnica, alla Trasmissione del Calore, alle Trasformazioni Termodinamiche dell’Aria Umida e agli Impianti di Condizionamento. Durante la prova orale, all’interno dei diversi argomenti generali vengono formulate questioni specifiche volte ad accertarne la comprensione. Fanno parte dei temi di esame orale, oltre a quelli oggetto della prova scritta, gli elementi di Acustica Applicata, Illuminotecnica ed Elettrotecnica svolti a lezione.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Propedeuticità

Non esistono propedeuticità formali. Tuttavia si consiglia di superare gli esami di Analisi matematica, Geometria e Fisica generale prima di sostenere l’esame di Fisica Tecnica.