PRESENTAZIONE

La trasmissione del calore è una branca della termodinamica che studia le modalità con cui l'energia si trasmette da un corpo più caldo ad uno più freddo. Poiché nei sistemi elettrici/elettronici si ha sempre lo sviluppo di calore, lo studio delle modalità con cui il calore si propaga rappresenta un completamento delle conoscenze e competenze di un ingegnere elettrico.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento 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 elettronica, ovvero al controllo termico e refrigerazione di componenti elettronici e dell’elettronica di potenza. Gli argomenti verranno esposti dapprima secondo un approccio teorico e quindi saranno corredati da esempi di calcolo. L’obiettivo è quello di formare allievi in grado di affrontare calcoli di scambio termico con particolare riguardo al settore elettrico/elettronico.

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.

M.Ciofalo, "Lezioni di Termoidraulica",  Società Editrice Esculapio.

Esercizi:

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

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

GIOVANNI TANDA (Presidente)

MARCO FOSSA

ANNALISA MARCHITTO

MARIO MISALE (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/8716/p/studenti-orario

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

La modalità di esame consiste in una verifica orale dell’apprendimento dei contenuti del corso. L'esame viene svolto in occasione delle date ufficiali previste a calendario.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L’esame sarà solo su base orale e contemplerà, oltre all’approfondimento di un argomento teorico, una verifica delle capacità di svolgimento (alla lavagna) di un esercizio di trasmissione del calore.

L'obiettivo non è solo quello di verificare la preparazione dell'allievo (formulazione corretta di un determinato problema termico e sua risoluzione anche con l'ausilio di dimostrazioni matematiche) ma anche quello di valutare la sua capacità di analisi critica e di ragionamento.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Consultare su Aulaweb il link del corso per aggiornamenti ed info supplementari