461/96
A.A. 1996/97
UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI TRIESTE
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CORSO DI DIPLOMA
PROGRAMMA DEL CORSO DI
DOCENTE
INGEGNERIA
LOGISTICA
PRODUZIONE
FISICA TECNICA I - D.U.
Stefano DEL GIUDICE
E
DELLA
TERMODINAMICA APPLICATA
Unità di misura: unità di misura, sistemi di unità di misura, Sistema Internazionale (SI),
altri sistemi di unità di misura; conversione tra sistemi di unità di misura; scale di
temperatura, Scala Internazionale Pratica delle Temperature (SITP). Sistemi
termodinamici: sistemi termodinamici, equilibrio termodinamico, grandezze di stato e di
scambio, trasformazioni, trasformazioni quasi statiche; conservazione della massa per
sistemi chiusi e aperti; scambi di lavoro per un sistema chiuso; bilancio dell'energia
meccanica per un sistema aperto con un ingresso ed una uscita in regime stazionario
(equazione di Bernoulli generalizzata). Primo principio della termodinamica:
formulazione del primo principio per sistemi chiusi; energia interna; formulazione del
primo principio per sistemi aperti con piu' ingressi e piu' uscite, in regime stazionario e
non stazionario; entalpia; primo principio per un sistema aperto con un ingresso ed una
uscita in regime stazionario; primo principio per trasformazioni cicliche, rendimento di
un ciclo diretto, coefficiente di effetto utile di un ciclo inverso; calore specifico di un
processo quasi statico; calori specifici a volume costante e a pressione costante. Secondo
principio della termodinamica: enunciati di Kelvin-Plank e di Clausius; reversibilità ed
irreversibilità; cicli reversibili, ciclo di Carnot, teorema di Carnot e temperatura
termodinamica, espressioni del rendimento e del coefficiente di effetto utile di cicli
reversibili; teorema di Clausius, entropia, disuguaglianza di Clausius; diagramma (T, s)
e sue proprietà; bilancio di entropia per un sistema chiuso; bilancio di entropia per
sistemi aperti con piu' ingressi e piu' uscite, in regime stazionario e non stazionario;
bilancio di entropia per un sistema aperto con un ingresso ed una uscita in regime
stazionario; primo principio riferito a parametri interni. Gas ideali: equazione di stato,
energia interna, entalpia, calori specifici a volume costante e a pressione costante,
entropia; trasformazioni internamente reversibili dei gas ideali (isocore, isobare,
isoterme, isoentropiche), ciclo di Carnot e temperatura di gas ideale, trasformazioni
politropiche; diagramma (T, s) di un gas ideale; compressori, compressione in piu' stadi
con refrigerazioni intermedie. Sostanze pure e vapori: regola delle fasi, diagramma (p,
T), superficie (p, v, T), diagramma (p, v); equazione di Clausius-Clapeyron; espressioni
dell'entalpia e dell'entropia dei vapori saturi e surriscaldati; diagrammi (T, s), (h, s) e
(lnp, h) e loro costruzione, utilizzazione dei diagrammi termodinamici; rendimenti
isoentropici di compressioni ed espansioni adiabatiche. Gas reali: fattore di
comprimibilità, stati corrispondenti. Cicli diretti a gas: cicli dei motori a combustione
interna; cicli ad aria standard, ciclo Otto, ciclo Diesel, ciclo misto; cicli dei turbomotori
a gas, cicli ad aria standard, ciclo semplice di Brayton-Joule ideale, ciclo semplice di
Brayton-Joule con irreversibilità interne. Cicli diretti a vapore: cicli dei turbomotori a
vapore, ciclo di Rankine a vapore saturo, cicli di Rankine a vapore surriscaldato ed a
risurriscaldamento del vapore. Cicli inversi: cicli inversi a compressione di vapore, ciclo
frigorifero a semplice compressione di vapore (ideale e con irreversibilità interne), ciclo
a pompa di calore a semplice compressione di vapore (ideale e con irreversibilità
interne).
TRASMISSIONE DEL CALORE
Modalità di trasmissione del calore: conduzione, convenzione e irraggiamento.
Equazioni della conduzione: equazione generale della conduzione, equazioni dei
Fourier, di Laplace e di Poisson: conducibilità termica; condizioni iniziali e condizioni
al contorno. Conduzione monodimensionale in regime stazionario: pareti piane semplici
e composte, pareti cilindriche semplici e composte; trasmittanza di pareti piane e
cilindriche; lastre piane e barre cilindriche con generazione interna di calore. Equazioni
della convenzione: strato limite dinamico e termico su una lastra piana; equazioni di
continuità, della quantità di moto e dell'energia nello strato limite; equazioni
adimensionali nello strato limite, numeri di Nusselt, di Reynolds e di Prandtl; regime
laminare e regime turbolento. Convenzione forzata: correlazioni per il calcolo del
coefficiente di scambio termico per deflussi esterni (cilindro investito ortogonalmente) e
per deflussi entro condotti (tubi), temperature di riferimento. Convenzione naturale:
numeri di Grashof e di Rayleigh; correlazioni per il calcolo del coefficiente di scambio
termico per deflussi su superfici verticali piane e cilindriche, su superfici piane e
orizzontali e su cilindri ad asse orizzontale. Irraggiamento: grandezze fondamentali,
leggi dell'irraggiamento del corpo nero; irraggiamento delle superfici reali, superfici
grigie; scambio termico per radiazione mutua tra superfici nere, fattori di vista; scambio
termico per radiazione mutua tra coppie di superfici grigie.
Testi consigliati
Appunti dalle lezioni di "Termodinamica applicata", DIEM, Università di Udine, 1996
(distribuiti a lezione)
Appunti dalle lezioni di "Trasmissione del calore", DIEM, Università di Udine, 1996
(distribuiti a lezione)
A.Boeche, A. Cavallini e S. Del Giudice: "Problemi di termodinamica applicata",
CLEUP, Padova, 1995.
Testi per consultazione
A.Cavallini, C. Bonacina eL. Mattarolo: "Trasmissione del calore", CLEUP, Padova,
1987
G. Guglielmini e C. Pisoni: "Elementi di trasmissione del calore", 2a ed., VeschiMasson, Milano, 1996.
TERMODINAMICA APPLICATA
(Appunti dalle lezioni di "Termodinamica applicata", DIEM, Università di Udine, 1996)
Cap. 1 - Unità di misura
Par. 1.1 - 1.2 - 1.3 - 1.4 - 1.5 - 1.5.1 - 1.6
Cap. 2 - Sistemi termodinamici
Par. 2.1 - 2.2 - 2.3 - 2.4 - 2.4.1 - 2.5 - 2.5.1 - 2.5.2 - 2.5.3 - 2.6
Cap. 3 - Primo principio della Termodinamica
Par. 3.1 - 3.2 - 3.3 - 3.3.1 - 3.4 - 3.4.1 - 3.4.2 - 3.4.4 - 3.5 - 3.6 - 3.7
Cap. 4 - Secondo principio della Termodinamica
Par. 4.1 - 4.2 - 4.3 - 4.4 - 4.5 - 4.6 - 4.6.1 - 4.7 - 4.7.1 - 4.7.2 - 4.8 - 4.10
Cap. 5 - Gas ideali
Par. 5.1 - 5.2 - 5.2.1 - 5.3 - 5.4 - 5.4.1 - 5.4.2 - 5.4.3 - 5.4.4 - 5.4.5 - 5.5 - 5.5.1 - 5.6 - 5.7
Cap. 6 - Diagrammi termodinamici
Par. 6.1 - 6.2 - 6.3 - 6.3.1(*) - 6.3.2 - 6.4 - 6.4.1 - 6.4.2 - 6.4.3 - 6.5 - 6.5.1 - 6.6
Cap. 7 - Gas reali
Par. 7.1 - 7.2 (senza sviluppi matematici)
Cap. 11 - Cicli diretti a gas
Par. 11.1 - 11.2 - 11.3 - 11.4(#) - 11.6 - 11.9
Cap. 12 - Cicli diretti a vapore
Par. 12.1 - 12.2 - 12.2.1 - 12.2.2 - 12.3 - 12.5
Cap. 13 - Cicli inversi
Par. 13.1 - 13.2 - 13.2.2 - 13.6
TRASMISSIONE DEL CALORE
(Appunti dalle lezioni di "Trasmissione del calore", DIEM, Università di Udine, 1996)
Cap. 1 - Meccanismi di scambio trmico
Par. 1.1 - 1.2 - 1.3
Cap. 2 - Equazioni della conduzione
Par. 2.1 - 2.1.1 - 2.2 - 2.3
Cap. 3 - Conduzione termica in regime stazionario
Par. 3.1 - 3.2 - 3.7 - 3.7.1 - 3.7.2
Cap. 5 - Equaizoni della convezione
Par. 5.1 - 5.2 - 5.3 - 5.3.1(#) - 5.3.2(#) - 5.3.3 - 5.4 - 5.4.1 - 5.4.2 - 5.4.3 - 5.5 - 5.5.1 5.6(#)
Cap. 6 - Convezione forzata
Par. 6.2 - 6.2.1 - 6.3 - 6.3.2 - 6.3.4 - 6.3.5
Cap. 7 - Convezione naturale
Par. 7.1 - 7.1.1 - 7.2 - 7.2.1 - 7.2.2 - 7.2.3
Cap. 9 - Leggi dell'irraggiamento
Par. 9.1 - 9.2 - 9.2.1 - 9.3 - 9.4 - 9.5
Cap. 10 - Scambio termico per radiazione
Par. 10.1 - 10.1.1 - 10.2 - 10.3 - 10.3.1
N.B.:
- Per gli argomenti indicati con l'asterisco (*) è consigliabile far riferimento agli appunti
delle lezioni.
- Per gli argomenti indicati con il diesis (#) non sono richiesti gli sviluppi matematici.
