FISICA TECNICA E IMPIANTI TERMOTECNICI

Attività formativa monodisciplinare
Sede: 
DALMINE
Codice dell'attività formativa: 
20076

Scheda dell'insegnamento

Per studenti immatricolati al 1° anno a.a.: 
2017/2018
Insegnamento (nome in italiano): 
FISICA TECNICA E IMPIANTI TERMOTECNICI
Insegnamento (nome in inglese): 
TECHNICAL PHYSICS AND HVAC SYSTEMS
Tipo di attività formativa: 
Attività formativa Caratterizzante
Tipo di insegnamento: 
Obbligatoria
Settore disciplinare: 
FISICA TECNICA INDUSTRIALE (ING-IND/10)
Anno di corso: 
2
Anno accademico di offerta: 
2018/2019
Crediti: 
9
Responsabile della didattica: 
Mutuazioni

Altre informazioni sull'insegnamento

Ciclo: 
Primo Semestre
Obbligo di frequenza: 
No
Ore di attività frontale: 
72
Ore di studio individuale: 
135
Ambito: 
Edilizia e ambiente
Materiali didattici: 
Prerequisiti

Conoscenza degli argomenti di analisi matematica I e II, Fisica generale I e II, chimica.

Obiettivi formativi

Al termine del corso lo studente ha acquisito le conoscenze di base della termodinamica tecnica e dei fenomeni di trasporto. In particolare sa risolvere problemi ingegneristici di base nel campo della termodinamica applicata e dello scambio termico.

Contenuti dell'insegnamento

Il sistema termodinamico. 1° principio della termodinamica. I postulati entropici. Grandezze estensive ed intensive. Equazioni di stato, calori specifici. Potenziali termodinamici. Stabilità dell'equilibrio. Equilibrio dei sistemi eterogenei. Proprietà del gas ideale. Diagrammi di stato. Macchine termodinamiche. Sistemi aperti. Perdite di carico. Moto dei fluidi in condotti. Macchine idrauliche. Cicli a gas ed a vapore. Termodinamica dell?aria umida. Conduzione del calore: in regime stazionario (geometrie piana e cilindrica, senza e con generazione di potenza), in regime variabile (metodo delle capacita' concentrate). Trasmissione del calore per convezione forzata e naturale. Trasmissione del calore per irraggiamento. Leggi del corpo nero e di Kirchhoff. I fattori di forma. Scambio di calore tra corpi neri e tra corpi grigi. Scambiatori di calore. Dimensionamento impianti di riscaldamento e condizionamento invernale ed estivo.

Testi di riferimento

Per la parte di Fisica Tecnica:
Dispensa fornita dal docente: Appunti di Fisica Tecnica: Parte I Fondamenti di termodinamica, Parte II Termodinamica applicata, Parte III: Fenomeni di trasporto, G.E. Cossali.
Pedrocchi-Silvestri: Introduzione alla Termodinamica Tecnica-Ed.CittaStudi-MI
Pedrocchi-Silvestri: Introduzione ai Fenomeni di Trasporto- Ed.CittaStudi-MI

Per la parte di Impianti Termotecnici:
Dispense del prof. Enzo Bombardieri disponibili presso il Centro Stampa.
Nicola Rossi: Manuale del Termotecnico – Ed. HOEPLI.

Metodi didattici

La didattica si svolgerà tramite lezioni frontali, ma con un'attenzione particolare al confronto e al dialogo diretto con gli studenti, che potranno, durante le lezioni, formulare proposte di approfondimento o dibattito.
All'interno del corso saranno organizzate per gli studenti frequentanti esercitazioni pratiche, aventi ad oggetto la soluzione di problemi ingegneristici nell’ambito della termodinamica applicata e dello scambio termico, finalizzate a far conseguire agli studenti una capacità critica su tali argomenti. Il docente individuerà gli argomenti in relazione alle tematiche esposte durante il ciclo di lezioni.

Modalità verifica profitto e valutazione

L'esame prevede una prova scritta (della durata di due ore e mezza) ed una, successiva, orale. Entrambe le prove sono obbligatorie.
Lo scritto comprende 4 problemi da risolvere numericamente. Nella valutazione viene rivolta particolare attenzione alla descrizione del procedimento adottato. Ogni problema serve per l’assegnazione di un massimo 25 punti, per un totale di 100. Il voto finale viene trasformato in trentesimi, e viene ammesso all'orale solo chi consegue allo scritto un punteggio non inferiore a 16/30.
I risultati dello scritto vengono resi pubblici sia nella bacheca di Dipartimento che su internet secondo le modalità indicate prima dell'esame.
L'orale verte sulla discussione di un progetto di impianti termotecnici che deve essere consegnato al docente in tempo utile perchè possa essere corretto. Lo scopo di questa parte è valutare le conoscenze teoriche e applicative sulla materia, ed assegna di norma da –4 a +4 punti, che vengono sommati al risultato dello scritto per ottenere il punteggio finale.

Prerequisites

Knowledge of the subjects of the courses Calculus (analisi matematica) I e II, Physics (Fisica generale) I e II, Chemistry (Chimica).

Educational goals

At the end of the course the student has acquired the basic knowledge on applied thermodynamics and transport phenomena. He/she has acquired the skill to solve basic engineering problems in the field of applied thermodynamics and heat transfer.

Course content

Thermodynamic systems. 1st law of thermodynamics. Entropic postulates. Intensive and extensive variables. State equations, specific heats. Thermodynamic potentials. Stability of equilibrium. Equilibrium of heterogeneous systems. Properties of the ideal gas. Diagrams of state. Thermodynamic engines. Open systems. Motion of liquids in ducts. Hydraulic machines. Gas and vapour cycles. Psychrometry. Heat conduction under stationary regime (planar and cylidrical geometries, without and with heat generation) and variable regime (method of concentrated capacities). Heat transfer through natural and forced convection. Heat transfer by radiation. Black body law and Kirchhoff's law. View factors. Heat exchange between grey and black bodies. Heat exchangers. Heating and conditioning plants (winter and summer).

Teaching methods

eaching will take place mainly through lectures with a special attention to a direct interaction with students, which will have the possibility to propose deepening of some subject and to debate on them.
Training sessions will be organised, with the aim to teach how to solve engineering problems in the field of applied thermodynamics and heat transfer and to develop a critical skill on the subjects. The lecturer will prepare the subjects of each session on the basis of the topics developed during the lectures.

Assessment and Evaluation

The examination consists of two parts: a written test (duration: two and an half hours) and an oral test. Both tests are compulsory. The written test is made by 4 problems to be solved quantitatively. The evaluation will consider also the description of the procedure adopted to reach the results. Each problem is worth 25 points maximum, for a total of 100 points. The final mark is out of 30, and only the candidate scoring not less than 16 is admitted to the oral test. The results of the written tests are published on the Department showcase and on internet, following the procedure indicated before the test.
The oral consists on the discussion of a project on thermal plants that should be delivered to the teacher few days before the oral to be corrected. The aim is to evaluate the theoretical and applicative knowledge on the subject, and it awards from –4 to +4 points, that are added to the result of the written test to form the final mark.