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ENERGETICA

Corso Ingegneria Industriale
Curriculum Gestionale
Orientamento Orientamento unico
Anno Accademico 2021/2022
Crediti 9
Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/11
Anno Secondo anno
Unità temporale Primo semestre
Ore aula 72
Attività formativa Attività formative caratterizzanti

Canale unico

Docente MATILDE PIETRAFESA
Obiettivi Obiettivo del corso è fornire agli studenti conoscenze relative alla termodinamica tecnica, all’energetica ed alla trasmissione del calore.
Alla fine del corso lo studente sarà in grado di applicare tali conoscenze, avendo acquisito gli strumenti metodologici per affrontare con specifica competenza, sia dal punto di vista teorico che applicativo, aspetti relativi alla termodinamica tecnica, alla produzione di energia ed alla trasmissione del calore.

Modulo I (6 CFU) – Il modulo si propone di fornire nozioni di base necessarie per affrontare problemi di natura termodinamica, energetica ed impiantistica. Nell’ambito del modulo si effettuerà la trattazione della termodinamica tecnica, dei cicli di produzione dell’energia elettrica e meccanica, dei cicli frigoriferi.

Modulo II (3 CFU) – Il modulo si propone di fornire le nozioni necessarie per affrontare problemi di trasmissione del calore attraverso le modalità di scambio termico per conduzione, convezione ed irraggiamento. Le analisi saranno condotte in regime stazionario ed in regime transitorio ed in geometria mono e bidimensionale.

Modalità di valutazione

Il raggiungimento degli obiettivi formativi specifici previsti sarà accertato tramite una prova scritta, consistente nella risoluzione di due problemi che richiederanno la determinazione dei parametri caratteristici di cicli termodinamici a vapore ed a gas, ed una prova orale, consistente in un colloquio sugli argomenti del programma del corso, teso a verificare la conoscenza delle nozioni acquisite, nonché la capacità comunicativa e di esposizione con adeguato linguaggio scientifico.
Alla prova orale si accede solo se nella prova scritta si è conseguito il punteggio minimo di 18/30. Il superamento della prova scritta dà diritto a sostenere l'esame orale negli appelli della medesima sessione.
Durante il corso saranno effettuate due prove scritte intercorso, ciascuna consistente in un problema relativo ad una delle due tipologie di ciclo termodinamico, il cui superamento esonererà dal sostenere la prova scritta al momento dell’esame.

Il voto finale sarà attribuito adottando il seguente criterio valutativo:
Insufficiente: conoscenza insufficiente degli argomenti trattati durante il corso
18 - 20: conoscenza di base degli argomenti principali del corso e del linguaggio tecnico, sufficiente capacità interpretativa, limitata capacità di applicazione delle conoscenze acquisite
21 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti del corso, sufficiente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa e di applicazione autonoma delle conoscenze per la risoluzione dei problemi
24 - 25: buona conoscenza degli argomenti, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, corretta capacità di applicazione della maggior parte delle conoscenze per la risoluzione dei problemi
26 - 29: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, piena proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa e di applicazione in autonomia delle conoscenze per la risoluzione dei problemi
30 - 30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti trattati durante il corso, ottima conoscenza del linguaggio tecnico, originale capacità interpretativa, piena capacità di applicazione in autonomia delle conoscenze per la risoluzione dei problemi.
Programma Sistemi e principi della termodinamica –Macchine termiche
Sistemi termodinamici - I principio della termodinamica per sistemi chiusi - II principio della termodinamica - Macchine termiche, macchine frigorifere, pompe di calore - Coefficienti economici e rendimenti – Ciclo di Carnot per gas perfetti – Sistemi aperti - Entalpia – Bilanci di massa e di energia meccanica - I principio della termodinamica per sistemi aperti - Apparecchiature atte a scambiare calore o lavoro con un fluido o a ridurne la pressione senza compiere lavoro - Proprietà termodinamiche di liquidi, vapori saturi e vapori surriscaldati – Diagrammi termodinamici pressione-volume (pv), entropico (ts), entalpico (hs).

Produzione di energia da fonti convenzionali. Cicli termodinamici fondamentali a vapore ed a gas
Cicli a vapore: Ciclo di Carnot - Ciclo Rankine - Ciclo Hirn - Ciclo frigorifero - Cicli a gas: Ciclo Otto - Ciclo Diesel - Ciclo Joule - Cicli frigoriferi ad aria (ciclo inverso di Joule).
Testi docente Dispense del corso
Y. A. Çengel - Termodinamica e trasmissione del calore - McGraw Hill.
Y. A. Çengel, J. M. Cimbala, R. H. Turner – Elementi di fisica tecnica – McGraw Hill.
Frank Kreith - Principi di trasmissione del calore – Liguori editore.
G. Negri di Montenegro, M. Bianchi, A. Peretto - Sistemi energetici e macchine a fluido – Pitagora editore.
Erogazione tradizionale
Erogazione a distanza No
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta No
Valutazione prova orale No
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No
Docente ANTONINO FRANCESCO NUCARA
Obiettivi Obiettivo del corso è fornire agli studenti conoscenze relative alla termodinamica tecnica, all’energetica ed alla trasmissione del calore.
Alla fine del corso lo studente sarà in grado di applicare tali conoscenze, avendo acquisito gli strumenti metodologici per affrontare con specifica competenza, sia dal punto di vista teorico che applicativo, aspetti relativi alla termodinamica tecnica, alla produzione di energia ed alla trasmissione del calore.

Modulo I (6 CFU) – Il modulo si propone di fornire nozioni di base necessarie per affrontare problemi di natura termodinamica, energetica ed impiantistica. Nell’ambito del modulo si effettuerà la trattazione della termodinamica tecnica, dei cicli di produzione dell’energia elettrica e meccanica, dei cicli frigoriferi.

Modulo II (3 CFU) – Il modulo si propone di fornire le nozioni necessarie per affrontare problemi di trasmissione del calore attraverso le modalità di scambio termico per conduzione, convezione ed irraggiamento. Le analisi saranno condotte in regime stazionario ed in regime transitorio ed in geometria mono e bidimensionale.

Modalità di valutazione

Il raggiungimento degli obiettivi formativi specifici previsti sarà accertato tramite una prova scritta, consistente nella risoluzione di due problemi che richiederanno la determinazione dei parametri caratteristici di cicli termodinamici a vapore ed a gas, ed una prova orale, consistente in un colloquio sugli argomenti del programma del corso, teso a verificare la conoscenza delle nozioni acquisite, nonché la capacità comunicativa e di esposizione con adeguato linguaggio scientifico.
Alla prova orale si accede solo se nella prova scritta si è conseguito il punteggio minimo di 18/30. Il superamento della prova scritta dà diritto a sostenere l'esame orale negli appelli della medesima sessione.
Durante il corso saranno effettuate due prove scritte intercorso, ciascuna consistente in un problema relativo ad una delle due tipologie di ciclo termodinamico, il cui superamento esonererà dal sostenere la prova scritta al momento dell’esame.

Il voto finale sarà attribuito adottando il seguente criterio valutativo:
Insufficiente: conoscenza insufficiente degli argomenti trattati durante il corso
18 - 20: conoscenza di base degli argomenti principali del corso e del linguaggio tecnico, sufficiente capacità interpretativa, limitata capacità di applicazione delle conoscenze acquisite
21 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti del corso, sufficiente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa e di applicazione autonoma delle conoscenze per la risoluzione dei problemi
24 - 25: buona conoscenza degli argomenti, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, corretta capacità di applicazione della maggior parte delle conoscenze per la risoluzione dei problemi
26 - 29: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, piena proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa e di applicazione in autonomia delle conoscenze per la risoluzione dei problemi
30 - 30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti trattati durante il corso, ottima conoscenza del linguaggio tecnico, originale capacità interpretativa, piena capacità di applicazione in autonomia delle conoscenze per la risoluzione dei problemi.
Programma Modulo II: TRASMISSIONE DEL CALORE

Conduzione
Legge di Fourier. Equazione generale della conduzione. Conduzione in regime stazionario. Conduzione monodimensionale stazionaria senza sorgenti di calore: pareti piane, cilindriche e sferiche con conducibilità termica costante o variabile con la temperatura. Pareti composte piane, cilindriche e sferiche con conducibilità termica costante. Coefficiente globale di scambio termico per geometrie piane e cilindriche. Spessore critico di un isolante. Conduzione bidimensionale in regime stazionario. Metodi analitici, grafici, numerici. Conduzione in regime transitorio. Parete piana. Numero di Fourier. Numero di Biot. Transitorio termico in un corpo con resistenza interna trascurabile.

Convezione
Caratteri della convezione termica. Convezione naturale e convezione forzata. Flusso interno e flusso esterno. Regime laminare e Turbolento. Numero di Nusselt. Numero di Reynolds. Strato limite dinamico. Strato limite termico. Equazioni fondamentali del moto non isotermo. Analisi dimensionale. Numeri di Prandtl e Grashof.

Irraggiamento
Radiazioni termiche. Grandezze fondamentali: potere emissivo monocromatico, angolare ed integrale. Leggi dell’irraggiamento: di Planck, di Wien, di Stefan-Boltzmann. Coefficienti di riflessione, trasmissione ed assorbimento. Corpi neri, corpi grigi e corpi reali. Emissività. Legge di Kirchoff. Radiosità. Fattori di vista. Relazioni fra fattori di vista: di reciprocità, di additività e di chiusura. Scambio termico fra superfici nere e grigie.
Testi docente G. Cesini, G. Latini, F. Polonara - Fisica Tecnica - Città Studi Edizioni
F. Kreith - Principi di trasmissione del calore – Liguori Editore
Y. A. Çengel - Termodinamica e trasmissione del calore - McGraw Hill.
G. Rodonò, R. Volpes - Termodinamica e trasmissione del calore - Dario Flaccovio.
Erogazione tradizionale
Erogazione a distanza No
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta
Valutazione prova orale
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No

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