OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso si prefigge di affrontare in modo dettagliato l’analisi dei meccanismi di scambio termico con particolare riguardo all’ambito dell’ingegneria elettrica ed elettronica, ovvero al controllo termico e refrigerazione di componenti elettronici e dell’elettronica di potenza.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Il corso si prefigge di affrontare in modo dettagliato l’analisi dei meccanismi di scambio termico (conduzione, convezione ed irraggiamento), con particolare riguardo all’ambito dell’ingegneria elettrica ed elettronica, ovvero al controllo termico e refrigerazione di componenti elettronici e dell’elettronica di potenza. Al termine del corso, ci si aspetta che gli allievi siano in grado di affrontare e risolvere semplici problemi di trasmissione del calore, con particolare riferimento al contesto elettrico/elettronico.

PREREQUISITI

Il superamento dell’esame richiede le seguenti propedeuticità:

Analisi matematica 1, Geometria,  Fisica generale, Fisica Tecnica  

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso prevede cinque ore settimanali di lezione concentrate nel secondo semestre

PROGRAMMA/CONTENUTO

Introduzione: problemi termici nei sistemi elettronici per la gestione dell’informazione e per sistemi elettrici di potenza.

Trasmissione del calore per conduzione. Postulato di Fourier, equazione della conduzione in geometria mono e tridimensionale, piana e cilindrica. Resistenze di contatto. Analogia tra fenomeni termici ed elettrici. Concetto di trasmittanza termica. Conduzione in regime variabile. Tecniche numeriche. Esercitazioni.

Trasmissione del calore per convezione. Equazione di Newton, concetto di strato limite per moti esterni ed interni. Convezione forzata e naturale. Il coefficiente di scambio termico: correlazioni tra gruppi adimensionali; esercitazioni. I passaggi di fase (condensazione e vaporizzazione).

Trasmissione del calore per irraggiamento. La legge di Stefan-Boltzmann. Concetto di corpo nero e corpo grigio, scambio termico radiante tra superfici nere e grigie; esercitazioni.

Scambiatori di calore tradizionali e compatti. Analisi termica e dimensionamento.

Raffreddamento di sistemi elettrici/elettronici: conduzione (telai termici), resistenze termiche di contatto, convezione naturale e forzata in aria e in liquido, superfici alettate, raffreddamento ad immersione. I tubi di calore (heat pipes).

Elementi di termometria. Termografia ad infrarossi per la ricerca di hot spot in dispositivi e impianti elettrici. Principi di misura e esempi applicativi (rilievo da terra e per via remota con droni).

TESTI/BIBLIOGRAFIA

G.Tanda: “Dispense del Corso Trasmissione del Calore per l’ingegneria elettrica”, http://www.aulaweb.unige.it.

Y.A. Cengel, “Termodinamica e Trasmissione del Calore”, McGraw-Hill.

G. Guglielmini, C. Pisoni, “ Elementi di Trasmissione del Calore” Ed. CEA.
F.Kreith: " Principi di Trasmissione del Calore", Liguori Editore.

Esercizi:

G.Guglielmini, E.Nannei, C.Pisoni: "Problemi di Termodinamica Tecnica e Trasmissione del Calore", ECIG, Genova.