Università degli Studi di Perugia

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Insegnamento: termofluodinamica e impianti termotecnici

Corso di laureaCorso di laurea in Ingegneria meccanica [LM-33] D. M. 270/2004
SedePerugia
CurriculumEnergia - Regolamento 2016
ResponsabileCinzia Buratti
Moduli
Prerequisiti

Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle tecniche descritte nell'insegnamento è necessario avere sostenuto con successo l'esame di Fisica Tecnica. Gli argomenti trattati nel modulo inoltre richiedono di avere la capacità di applicare le relazioni per il calcolo del calore scambiato attraverso le pareti degli edifici e del rendimento termodinamico delle macchine. E' inoltre necessario saper rappresentare i trattamenti dell'aria sul diagramma psicrometrico e saper effettuare calcoli energetici a partire dai dati ricavati dal diagramma. Sono inoltre necessarie nozioni di Analisi Matematica quali le tecniche di derivazione ed integrazione di funzioni a più variabili e le equazioni differenziali.


La conoscenza di queste tecniche rappresenta un prerequisito indispensabile per lo studente che voglia superare il corso con profitto.

Modalità di valutazione

L'esame prevede una prova scritta e una prova orale.


La prova scritta, della durata di un'ora e mezza, consiste nella soluzione di un tema su un argomento relativo al modulo A (termofluidodinamica) e di un problema relativo al modulo B (Impianti Termotecnici) riguardante il dimensionamento di parti di un impianto di riscladamento o condizionamento dell'aria. La prova ha lo scopo di verificare: i) la capacità di comprensione delle problematiche proposte durante il corso, ii) la capacità di applicare correttamente le conoscenze teoriche, iii) l'abilità di proporre in autonomia modalità di dimensionamneto diverse; iv) l'abilità di comunicare in modo efficace e pertinente in forma scritta.


Le prove orali, una per ciascun modulo, consistono in una discussione della durata non superiore a circa 45 minuti ciascuna finalizzata ad accertare: i) il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici dei due moduli ii) il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi di dimensionamento di componenti e impianti, iii) l’ autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito applicativo. Le prove orali hanno anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio i temi proposti dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante discussione e di riassumere i risultati applicativi delle teorie studiate.


La valutazione della prova scritta è effettuata dalla Commissione in trentesimi, attribuendo max 15 punti al tema relativo al modulo A e max 15 punti al problema relativo al modulo B; la valutazione finale è effettuata dalla Commissione mediando i risultati della prova scritta e delle due prove orali con i seguenti pesi: prova scritta peso = 1/3; prova orale modulo di Termofluidodinamica peso = 1/3; prova orale modulo Impianti Termotecnici peso =1/3.

Statistiche voti esamiDati attualmente non disponibili
Calendario prove esame

Disponibile al link http://ing.unipg.it/it/didattica/studiare-nei-nostri-corsi/calendario-di-esami-e-lauree

Unità formative opzionali consigliateDati attualmente non disponibili

Modulo: modulo A

DocenteGiorgio Baldinelli
TipologiaAttività formative caratterizzanti
AmbitoINGEGNERIA MECCANICA
SettoreING-IND/10
CFU5
Modalità di svolgimentoConvenzionale
Programma








Programma:

Conduzione


Proprietà termofisiche; casi non stazionari; approssimazione di corpo sottile; problemi non lineari: integrale di conducibilità; transitori in sistemi a temperatura non uniforme; superfici alettate.


Irraggiamento


Trasmissione di calore per irraggiamento; metodo della radiosità.


Caratteri della convezione


Equazioni di Navier-Stokes; equazione dell'energia nei fluidi, forma adimensionale delle equazioni della convezione; approssimazione di strato limite; valutazione dello spessore degli strati limite meccanico e termico; equazioni dello strato limite; soluzione di similitudine su lastra piana; strato limite in geometrie non piane: separazione; flusso laminare in tubi; calcolo delle perdite di carico; convezione laminare nei flussi interni; convezione naturale laminare.


Caratteri della turbolenza


Transizione alla turbolenza; struttura della turbolenza; sforzi di Reynolds; profili di velocità; perdite di carico in flussi turbolenti; tubi scabri; diffusività termica turbolenta; analogia di Reynolds; relazioni di scambio termico in flussi interni.


Condensazione ed ebollizione


Condensazione a film; effetti di turbolenza; correlazioni della condensazione a film; condensazione a gocce; effetto degli incondensabili. Curva di Nukiyama; surriscaldamento; crescita delle bolle; flusso critico; regimi di ebollizione in convezione forzata; correlazioni per l'ebollizione in convezione forzata.


Scambiatori di calore


Metodi della DTLM e dell’efficienza; scambiatori a più passaggi; tipologie di scambiatori di calore.


Termofluidodinamica computazionale


Metodo delle differenze finite; metodi alle differenze finite nella conduzione; applicazione delle differenze finite a problemi di conduzione; metodo degli elementi finiti; equazioni per il metodo degli elementi finiti nella conduzione stazionaria; applicazione del metodo agli elementi finiti ad un caso di conduzione non stazionaria; metodo agli elementi finiti nella conduzione non a regime; integrazione delle equazioni del metodo agli elementi finiti non stazionario. Applicazioni e casi di studio.


Modelli matematici per il calcolo della dispersione di inquinanti in atmosfera


Classi di stabilità atmosferica, gradienti termici verticali. Fenomeno dell’inversione termica. Criteri generali di scelta dei modelli di diffusione di inquinanti in atmosfera. Modelli gaussiani. Applicazioni e casi di studio.


Aspetti termofluidodinamici degli edifici: caratteristiche termiche dinamiche, matrice di trasferimento, esempi pratici.


 
Supplement

Complementi di trasmissione del calore e di termofluidodinamica applicata ai problemi dell'ingegneria meccanica. Termofluidodinamica computazionale, modelli di dispersione di inquinanti in atmosfera.

Metodi didattici

Il corso è organizzato come segue:


Lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti del corso.


Esercitazioni in laboratorio.

Testi consigliati

G. Guglielmini, C. Pisoni, Elementi di trasmissione del calore, Ed. Veschi


Saranno inoltre distribuite dispense da parte del docente

Risultati apprendimento

Il modulo si propone di trasmettere allo studente nozioni avanzate di trasmissione del calore, così da fornire gli strumenti di analisi principali per affrontare problematiche di scambio termico in qualsiasi applicazione.


Le principali conoscenze acquisite saranno legate a:


- trasmissione del calore per conduzione;


- trasmissione del calore per convezione;


- trasmissione del calore per irraggiamento;


- trasmissione del calore per ebollizione e condensazione.


Le principali abilità consisteranno in quanto segue:


- conoscenza degli strumenti analitici per risolvere problematiche di trasmissione del calore;


- comprensione di codici di calcolo ai volumi finiti per applicazioni termofluidodinamiche.


Per quanto concerne le modalità di valutazione, l'esame consiste in una prova scritta (svolgimento di due temi estratti da una lista disponibile per gli studenti della durata di 45 minuti se tenuta insieme al Modulo B o di quattro temi estratti da una lista disponibile per gli studenti della durata di 90 minuti se tenuta separatamente dal Modulo B), oltre ad un esame orale della durata di circa 30 minuti. L'esame scritto tende a verificare la capacità di comprensione raggiunta dallo studente nell'ambito delle diverse modalità di trasmissione del calore; la prova orale permetterà di valutare la capacità di comunicazione dello studente e il livello raggiunto in termini di proprietà di linguaggio espositivo sullo stesso insieme di argomenti a contenuto teorico dai quali vengono estratti i temi per la prova scritta.

Periodo della didattica

martedì 21 febbraio 2017


mercoledì 29 marzo 2017

Calendario della didattica

martedì 21 febbraio 2017  Introduzione al corso Conduzione: proprietà termofisiche ed applicazioni di base.


mercoledì 22 febbraio 2017 Problemi non lineari: mezzi con conducibilità dipendente dalla temperatura. Conduzione in regime variabile.


venerdì 24 febbraio 2017 Superfici alettate.


martedì 28 febbraio 2017 Esercitazione alette. Caratteri della convezione; equazioni di Navier-Stokes; equazione dell'energia nei fluidi, forma adimensionale delle equazioni della convezione.


mercoledì 1 marzo 2017 Effetti di turbolenza; convezione forzata: equazioni dello strato limite; viscosità e diffusività turbolente; soluzione di similitudine su lastra piana.


venerdì 3 marzo 2017 Strato limite in geometrie non piane; flusso laminare in tubi; calcolo delle perdite di carico.


martedì 7 marzo 2017 Fenomenologia della convezione naturale, equazioni della convezione naturale eparametri di similitudine. Convezione su lastra piana verticale. Convezione mista. Esercitazione convezione.


mercoledì 8 marzo 2017 Trasmissione di calore per irraggiamento: definizioni. Scambio termico per radiazione.


venerdì 10 marzo 2017 Termografia a infrarossi. Scambiatori di calore; metodi della DTLM e dell’efficienza; scambiatori a più passaggi; tipologie di scambiatori di calore. (+ Esercitazione)


martedì 14 marzo 2017 Ebollizione; curva di Nukiyama; surriscaldamento; crescita delle bolle. 


mercoledì 15 marzo 2017 Regimi di ebollizione in convezione forzata; correlazioni per l'ebollizione in convezione forzata. Trasmissione del calore per condensazione; condensazione a film; effetti di turbolenza; correlazioni della condensazione a film; condensazione a gocce; effetto degli incondensabili.


venerdì 17 marzo 2017 Modelli matematici per il calcolo della dispersione di inquinanti in atmosfera: modelli gaussiani, puff model; box model, street Canyon, modelli commerciali. Esercitazione.


martedì 21 marzo 2017 Analisi numerica, formulazione alle differenze finite. Analisi numerica nei problemi di conduzione.


mercoledì  22 marzo 2017 Introduzione alla termofluidodinamica computazionale. Processi della termofluidodinamica computazionale.


venerdì 24 marzo 2017 Esercitazione FLUENT


martedì 28 marzo 2017 Esercitazione FLUENT


mercoledì 29 marzo 2017 Aspetti termofluidodinamici degli edifici

Attività supporto alla didattica

Tutoraggio

Lingua di insegnamentoItaliano
Frequenza

Non obbligatoria, ma raccomandata

Sede

Università degli Studi di Perugia - Sede di Ingegneria, Via Duranti 67, Perugia

Ore
Teoriche
40
Pratiche
0
Studio individuale
85
Didattica Integrativa
0
Totale
125
Anno1
PeriodoII semestre
Note

-

Orario di ricevimentoVenerdì 09:30 - 11:30
Sede di ricevimentoFacoltà di Ingegneria - Via Duranti, 67 - Perugia - Aula CIRIAF
Codice ECTS2016 - 8857

Modulo: modulo B

DocenteCinzia Buratti
TipologiaAttività formative caratterizzanti
AmbitoINGEGNERIA MECCANICA
SettoreING-IND/10
CFU5
Modalità di svolgimentoConvenzionale
Programma

Unità didattica: Benessere termoigrometrico e criteri di progetto
Benessere termoigrometrico e indici del benessere; influenza dei principali parametri ambientali sul benessere (temperatura, umidità relativa, velocità dell'aria, ecc.). Cause di discomfort locale (asimmetria radiante, correnti d'aria, gradiente termico verticale, ecc.). Diagrammi del benessere. Qualità dell'aria e ventilazione degli edifici: metodi semplificati di valutazione e dimensionamento dei sistemi di ventilazione. Strumentazioni di misura (in laboratorio).


Unità didattica: Carichi termici
Fabbisogno energetico degli edifici: verifiche ai sensi della L.10/91 e dei suoi decreti attuativi. Condizioni interne ed esterne di progetto e calcolo dei carichi termici estivi ed invernali: carichi termici esterni (trasmissione attraverso l'involucro edilizio, infiltrazione, ventilazione) ed interni (persone, macchinari, illuminazione).


Unità didattica: Impianti di climatizzazione
Classificazione degli impianti di climatizzazione. Criteri di progettazione degli impianti di riscaldamento e condizionamento convenzionali. Descrizione e dimensionamento dei principali elementi costituenti gli impianti: terminali di immissione dell'aria in ambiente, canalizzazioni, unità di trattamento aria, ventilconvettori, circuiti idraulici. Generatori di calore: tipologie, caratteristiche costruttive e dimensionamento. Macchine frigorifere: tipologie, caratteristiche costruttive e dimensionamento. Cenni sulla regolazione degli impianti. Impianti a pompa di calore.


Unità didattica Anincendio: Protezione e Prevenzione. Normativa di riferimento. Metodi di protezione attiva e passiva.

Supplement

Benessere termoigrometrico. Carichi termici. Classificazione degli impianti. Criteri di progetto impianti di riscaldamento e condizionamento: terminali di immissione dell'aria, canali, unità di trattamento aria, ventilconvettori, circuiti idraulici, generatori di calore, macchine frigorifere. Impianti a pompa di calore. Impianti antincendio. Cenni sulla regolazione.

Metodi didattici

ll corso è organizzato nel seguente modo:


- lezioni in aula su tutti gli argomenti del programma;


- esercitazioni numeriche in aula finalizzate alla preparazione per la prova scritta;


- esercitazioni pratiche mediante visite in laboratorio o strumentazioni mostrate in classe;


- visita a fine corso ad un impianto di condizionamento reale di un edificio con illustrazione da parte del progettista e/o del gestore del funzionamento dell'impianto stesso.

Testi consigliati

C. Buratti: Impianti di Climatizzazione e Condizionamento, Morlacchi Editore, Seconda edizione, 2015.


Dispense a cura del docente

Risultati apprendimento

Il modulo ha l'obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze e le abilità necessarie  alla progettazione degli impianti di riscaldamento e condizionamento di tipo convenzionale ed illustra i criteri di dimensionamneto dei principali componenti: terminali di immissione dell'aria, reti di distribuzione dell'aria, unità di trattamento aria, terminali di immissione del calore, reti di distribuzione dell'acqua, generatri di calore, macchine frigorifere. A tal fine, nella fase iniziale, sono trattate tematiche relative al benessere termoigrometrico negli ambienti confinati, al calcolo dei carichi termici, alla normativa vigente in materia di risparmio energetico e alla classificazione degli impianti.


Le principali conoscenze acquisite saranno:


- conoscenza dei principali parametri da cui dipende il benessere termoigrometrico e modalità di valutazione dello stesso;

- conscenza delle metodologie di calcolo dei carichi termici degli edifici ai sensi della normativa vigente;

- conoscenza delle principali tipologie di impianti di climatizzazione e condizionamento;

- conoscenza delle caratteristiche dei principali componenti degli impianti (materiali, tipologie);

- conoscenza dei criteri di dimensionamneto dei diversi componenti degli impianti.

Le principali abilità acquisite saranno:


- valutare le condizioni di benessere in ambiente confinato sulla base dei parametri ambientali misurati e stimati;


- impostare un progetto di masssima di un impianto di riscaldamento e di un impianto di condizionamento dell'aria;


- dimensionare i principali componenti di un impianto di riscaldamento e di un impianto di condizionamento dell'aria;


- prevedere soluzioni nel rispetto della normativa vigente in materia di risparmio energetico negli edifici.

Periodo della didattica

II semestre: febbraio 2017 - giugno 2017

Calendario della didattica

Disponibile al link http://ing.unipg.it/it/didattica/studiare-nei-nostri-corsi/orario-delle-lezioni

Attività supporto alla didatticaDati attualmente non disponibili
Lingua di insegnamentoItaliano
Frequenza

La frequenza è facoltativa.

Sede

Dipartimento di Ingegneria - Polo di Ingegneria - Perugia. Aula come da orario che verrà reso disponibile prima dell'inizio delle lezioni.

Ore
Teoriche
40
Pratiche
0
Studio individuale
85
Didattica Integrativa
0
Totale
125
Anno1
PeriodoII semestre
NoteDati attualmente non disponibili
Orario di ricevimento

Martedì ore 11.30 - 13.30

Sede di ricevimento

Polo di Ingegneria

Edificio Centro di Ricerca sulle Biomasse Piano 1, Stanza 7
Via G. Duranti 63
06125 Perugia

Codice ECTS2016 - 8858

Info pagina

Referenti di sezione

Prof. Massimiliano Marianelli
(Delegato per il settore Didattica)

Dott. David Ranucci
(Delegato per il settore Alta formazione)

Prof.ssa Floriana Falcinelli
(Delegato per il settore E-learning)


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