TERMODINAMICA APPLICATA

1. NOZIONI FONDAMENTALI DI TERMODINAMICA

La termodinamica e l’energia; la trasmissione del calore; le unità di misura del S.I. Il sistema termodinamico; massa di controllo e volume di controllo; le variabili di stato; l’equilibrio termodinamico; il postulato di stato o regola di Gibbs; il principio zero della termodinamica; definizione di pressione, volume e temperatura; trasformazioni e cicli termodinamici.

2. GRANDEZZE DI STATO E GRANDEZZE DI SCAMBIO

L’energia: energia interna, cinetica e potenziale; lo scambio di energia al contorno del sistema: calore e lavoro.

3. COMPORTAMENTO TERMODINAMICO DELLE SOSTANZE PURE

I cambiamenti di stato; i vapori saturi ed i diagrammi di rappresentazione; le tabelle dei vapori saturi. Il modello del gas perfetto ed altre equazioni di stato. Il comportamento dei gas reali.

4. BILANCI DI MASSA ED ENERGIA E PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

Bilancio energetico dei sistemi chiusi; il lavoro di variazione di volume; calori specifici a pressione costante e a volume costante. L’analisi termodinamica dei volumi di controllo ed i processi a flusso stazionario; definizione di entalpia; lavoro nei sistemi con deflusso.Il primo principio della termodinamica per i sistemi chiusi e per i sistemi aperti; i principali dispositivi a flusso stazionario.

5. SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA E DEFINIZIONE DI ENTROPIA

Definizione di motori termici e macchine frigorifere; enunciati del secondo principio della termodinamica. Il ciclo di Carnot diretto ed inverso; i teoremi di Carnot; la scala termodinamica di temperatura; irreversibilità; definizione di entropia. Diagrammi dell’entropia; equazioni dell’entropia per i gas ideali e per i liquidi ed i solidi; il bilancio di entropia per sistemi aperti e chiusi.

6. COMPONENTI TECNOLOGICI DEI SISTEMI TERMODINAMICI

I componenti tecnologici degli impianti; il rendimento isoentropico dei componenti termodinamici; analisi e caratterizzazione dei componenti mediante bilanci di energia ed entropia.

7. CICLI DIRETTI A GAS (AD ARIA STANDARD)

Il ciclo di Carnot a gas; i cicli diretti a gas: il ciclo Brayton-Joule endoreversibile, l’effetto delle irreversibilità, la rigenerazione nel ciclo Brayton-Joule; cenni su altre evoluzioni ed applicazioni aeronautiche; cenni sul Ciclo Otto, Diesel e Sabathé.

8. CICLI DIRETTI A VAPORE

Il ciclo di Carnot a vapore; il ciclo Rankine endoreversibile; il ciclo Rankine con surriscaldamento; limiti tecnologici degli impianti motori a vapore; l’effetto delle irreversibilità; la rigenerazione nel ciclo Rankine; la cogenerazione e gli impianti combinati.



9. CICLI INVERSI A COMPRESSIONE DI VAPORE

I cicli inversi; le macchine frigorifere e le pompe di calore; i cicli inversi a compressione di vapore; l’effetto delle irreversibilità.

10. PSICROMETRIA E TRATTAMENTI DELL’ARIA UMIDA

Le miscele di gas ideali e reali; l’aria umida; definizione delle variabili termodinamiche e dei diagrammi usati in psicrometria; principali trasformazioni ed impianti termotecnici per i trattamenti dell’aria umida.



TRASMISSIONE DEL CALORE

11. PRINCIPI FONDAMENTALI DI TRASMISSIONE DEL CALORE

Introduzione alla trasmissione del calore: le modalità di trasmissione del calore per conduzione, convezione e irraggiamento. Il campo di temperatura ed il flusso termico.

12. CONDUZIONE STAZIONARIA IN GEOMETRIE MONODIMENSIONALI

La legge di Fourier e la conducibilità termica dei materiali; la conduzione in regime stazionario nei mezzi omogenei ed isotropi; l’analogia elettro-termica e le definizioni di resistenza conduttiva e convettiva; valutazione dello scambio termico stazionario per le geometrie monodimensionali: pareti piane, gusci cilindrici e gusci sferici; il raggio critico di isolamento.

13. CONVEZIONE FORZATA ESTERNA ED INTERNA E CONVEZIONE NATURALE

La trasmissione del calore per convezione forzata esterna; parametri adimensionali della convezione forzata; i regimi di moto; il flusso su piastra piana; cenni su altre geometrie. La trasmissione del calore perconvezione forzata interna; il flusso all’interno di condotti ecanali; le scambio termico, le perdite di carico e l’Abaco di Moody. La trasmissione del calore per convezione naturale.

14. SCAMBIO TERMICO RADIATIVO

Principi fondamentali dell’irraggiamento; il corpo nero e le sue leggi fondamentali; le proprietà radiative ed il modello del corpo grigio. La trasmissione del calore per irraggiamento; i fattori di vista; lo scambio termico tra superfici nere e grigie.

15. SCAMBIATORI DI CALORE

Tipi e classificazione degli scambiatori di calore; il coefficiente globale discambio termico; criteri di dimensionamento; la differenza di temperatura media logaritmica; il metodo eps-NTU.

16. PROBLEMI MISTI DI CONDUZIONE E CONVEZIONE

I problemi misti di conduzione e convezione: le superfici alettate e le definizioni di efficacia ed efficienza delle alette e delle alettature; la conduzione termica in regime variabile; schematizzazione mediante modelli a parametri concentrati; i diagrammi di Heisler.

1. Y. A. ÇENGEL - TERMODINAMICA E TRASMISSIONE DEL CALORE - MCGRAW-HILL
2. M. J. MORAN, H.N. SHAPIRO, B.R. MUNSON, D.P. DE WITT – ELEMENTI DI FISICA TECNICA PER L’INGEGNERIA - MCGRAW-HILL
3. G. CESINI, G. LATINI, F. POLONARA, FISICA TECNICA, CITTÀ STUDI EDIZIONI

TERMODINAMICA APPLICATA 1. NOZIONI FONDAMENTALI DI TERMODINAMICA La termodinamica e l’energia; la trasmissione del calore; le unità di misura del S.I. Il sistema termodinamico; massa di controllo e volume di controllo; le variabili di stato; l’equilibrio termodinamico; il postulato di stato o regola di Gibbs; il principio zero della termodinamica; definizione di pressione, volume e temperatura; trasformazioni e cicli termodinamici. 2. GRANDEZZE DI STATO E GRANDEZZE DI SCAMBIO L’energia: energia interna, cinetica e potenziale; lo scambio di energia al contorno del sistema: calore e lavoro. 3. COMPORTAMENTO TERMODINAMICO DELLE SOSTANZE PURE I cambiamenti di stato; i vapori saturi ed i diagrammi di rappresentazione; le tabelle dei vapori saturi. Il modello del gas perfetto ed altre equazioni di stato. Il comportamento dei gas reali. 4. BILANCI DI MASSA ED ENERGIA E PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA Bilancio energetico dei sistemi chiusi; il lavoro di variazione di volume; calori specifici a pressione costante e a volume costante. L’analisi termodinamica dei volumi di controllo ed i processi a flusso stazionario; definizione di entalpia; lavoro nei sistemi con deflusso.Il primo principio della termodinamica per i sistemi chiusi e per i sistemi aperti; i principali dispositivi a flusso stazionario. 5. SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA E DEFINIZIONE DI ENTROPIA Definizione di motori termici e macchine frigorifere; enunciati del secondo principio della termodinamica. Il ciclo di Carnot diretto ed inverso; i teoremi di Carnot; la scala termodinamica di temperatura; irreversibilità; definizione di entropia. Diagrammi dell’entropia; equazioni dell’entropia per i gas ideali e per i liquidi ed i solidi; il bilancio di entropia per sistemi aperti e chiusi. 6. COMPONENTI TECNOLOGICI DEI SISTEMI TERMODINAMICI I componenti tecnologici degli impianti; il rendimento isoentropico dei componenti termodinamici; analisi e caratterizzazione dei componenti mediante bilanci di energia ed entropia. 7. CICLI DIRETTI A GAS (AD ARIA STANDARD) Il ciclo di Carnot a gas; i cicli diretti a gas: il ciclo Brayton-Joule endoreversibile, l’effetto delle irreversibilità, la rigenerazione nel ciclo Brayton-Joule; cenni su altre evoluzioni ed applicazioni aeronautiche; cenni sul Ciclo Otto, Diesel e Sabathé. 8. CICLI DIRETTI A VAPORE Il ciclo di Carnot a vapore; il ciclo Rankine endoreversibile; il ciclo Rankine con surriscaldamento; limiti tecnologici degli impianti motori a vapore; l’effetto delle irreversibilità; la rigenerazione nel ciclo Rankine; la cogenerazione e gli impianti combinati. 9. CICLI INVERSI A COMPRESSIONE DI VAPORE I cicli inversi; le macchine frigorifere e le pompe di calore; i cicli inversi a compressione di vapore; l’effetto delle irreversibilità. 10. PSICROMETRIA E TRATTAMENTI DELL’ARIA UMIDA Le miscele di gas ideali e reali; l’aria umida; definizione delle variabili termodinamiche e dei diagrammi usati in psicrometria; principali trasformazioni ed impianti termotecnici per i trattamenti dell’aria umida.TRASMISSIONE DEL CALORE 11. PRINCIPI FONDAMENTALI DI TRASMISSIONE DEL CALORE Introduzione alla trasmissione del calore: le modalità di trasmissione del calore per conduzione, convezione e irraggiamento. Il campo di temperatura ed il flusso termico. 12. CONDUZIONE STAZIONARIA IN GEOMETRIE MONODIMENSIONALI La legge di Fourier e la conducibilità termica dei materiali; la conduzione in regime stazionario nei mezzi omogenei ed isotropi; l’analogia elettro-termica e le definizioni di resistenza conduttiva e convettiva; valutazione dello scambio termico stazionario per le geometrie monodimensionali: pareti piane, gusci cilindrici e gusci sferici; il raggio critico di isolamento. 13. CONVEZIONE FORZATA ESTERNA ED INTERNA E CONVEZIONE NATURALE La trasmissione del calore per convezione forzata esterna; parametri adimensionali della convezione forzata; i regimi di moto; il flusso su piastra piana; cenni su altre geometrie. La trasmissione del calore per convezione forzata interna; il flusso all’interno di condotti e canali; le scambio termico, le perdite di carico e l’Abaco di Moody. La trasmissione del calore per convezione naturale. 14. SCAMBIO TERMICO RADIATIVO Principi fondamentali dell’irraggiamento; il corpo nero e le sue leggi fondamentali; le proprietà radiative ed il modello del corpo grigio. La trasmissione del calore per irraggiamento; i fattori di vista; lo scambio termico tra superfici nere e grigie. 15. SCAMBIATORI DI CALORE Tipi e classificazione degli scambiatori di calore; il coefficiente globale di scambio termico; criteri di dimensionamento; la differenza di temperatura media logaritmica; il metodo ?-NTU. 16. PROBLEMI MISTI DI CONDUZIONE E CONVEZIONE I problemi misti di conduzione e convezione: le superfici alettate e le definizioni di efficacia ed efficienza delle alette e delle alettature; la conduzione termica in regime variabile; schematizzazione mediante modelli a parametri concentrati; i diagrammi di Heisler.

1. Y. A. ÇENGEL - TERMODINAMICA E TRASMISSIONE DEL CALORE - MCGRAW-HILL

2. M. J. MORAN, H.N. SHAPIRO, B.R. MUNSON, D.P. DE WITT – ELEMENTI DI FISICA TECNICA PER L’INGEGNERIA - MCGRAW-HILL

3. G. CESINI, G. LATINI, F. POLONARA, FISICA TECNICA, CITTÀ STUDI EDIZIONI