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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2017/2018
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 097536 - FONDAMENTI DI FISICA TECNICA PER L'INGEGNERIA CHIMICA
Docente Cellesi Francesco
Cfu 5.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (347) INGEGNERIA CHIMICA*AZZZZ097536 - FONDAMENTI DI FISICA TECNICA PER L'INGEGNERIA CHIMICA

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

1)       Obiettivi e contenuti del corso

Il corso si propone di fornire agli studenti conoscenze sui principi fondamentali della termodinamica, della trasmissione del calore, e sulla loro applicazione nel campo dell’ingegneria chimica. Particolare attenzione verrà data ai concetti base quali le grandezze fisiche e le proprieta` di un sistema termodinamico, ai comportamenti dei gas ideali e delle sostanze pure, I e II principio della termodinamica, cicli termodinamici, bilanci energetici, diagrammi di stato, modalita`di trasmissione del calore, dimensionamento ed analisi degli scambiatori di calore.

 

2)       Descrizione degli argomenti trattati

Introduzione e concetti fondamentali: cenni storici, grandezze fisiche e loro unità di misura, conversione tra le unità di misura, sistemi chiusi e aperti, proprietà di un sistema termodinamico, stato di equilibrio e trasformazioni.

Sostanze pure: equazione di stato dei gas ideali, cenni sul comportamento dei gas reali (fattore di compressibilità).

Il primo principio della termodinamica per sistemi chiusi e aperti: calore e lavoro, le diverse forme di lavoro, conservazione e trasformazione dell’energia, calori specifici, energia interna ed entalpia, trasformazioni politropiche, analisi termodinamica di volumi di controllo, processi stazionari ed esempi di dispositivi a flusso stazionario.

Il secondo principio della termodinamica: serbatoi di energia e motori termici, macchine frigorifere e pompe di calore, rendimento termodinamico e coefficienti di prestazione. Gli enunciati di Kelvin-Planck e Clausius, ciclo e teoremi di Carnot, scala termodinamica della temperatura, disuguaglianza di Clausius, variazioni di entropia e bilanci entropici,. Cenni sui potenziali termodinamici.

Diagrammi termodinamici: diagrammi di stato, Piani (p,v), (T,s), (lnP,h),  trasformazioni fondamentali ed esempi applicativi.

Cicli termodinamici: il ciclo di Carnot. Rendimenti isoentropici di compressione e di espansione, rendimento di secondo principio, rendimento di primo principio. Il ciclo inverso di Carnot. Le proprietà del vapor d'acqua, miscele di aria e vapor d'acqua: psicrometria, diagrammi di Mollier, le trasformazioni di fase e i cicli a vapore (Rankine).

Bilanci termodinamici su impianto: definizione di exergia, rendimento exergetico di una trasformazione, bilanci energetici ed exergetici. Esempi di bilanci termodinamici su impianti industriali.

La conduzione termica in regime stazionario: modalità di trasmissione del calore, postulato ed equazione di Fourier, conduzione termica in pareti piane e cilindri.

La convezione forzata: il fenomeno fisico, strato limite di velocità e di temperatura, i numeri adimensionali, il calcolo del coefficiente di scambio termico convettivo. Applicazione al flusso all’interno di tubi.

Trasmissione di calore per irraggiamento: cenni suradiazione termica, radiazione di corpo nero, le proprietà radiative, la legge di Kirchoff.

Scambiatori di calore: le tipologie degli scambiatori, il coefficiente globale di scambio termico, differenza media logaritmica di temperatura, dimensionamento degli scambiatori, analisi degli scambiatori con il metodo NTU.

 

I contenuti delle esercitazioni si basano sulla risoluzione di problemi relativi a singoli argomenti trattati durante il corso, nonche` problemi che richiedono la capacità di elaborare in modo integrato le varie conoscenze acquisite.


Note Sulla Modalità di valutazione

La verifica dell’apprendimento avverrà attraverso un’unica prova scritta obbligatoria che sarà tenuta al termine del corso; a completamento della valutazione il docente si riserva di proporre un'eventuale prova orale. La prova sarà rigorosamente attinente ad argomenti trattati durante il corso, includendo sia temi di termodinamica sia di scambio termico. La prova assegna 33 punti corrispondenti al voto massimo di 30 e lode. Chi non raggiungerà la sufficienza (18) potrà recuperare nelle successive sessioni.

 


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaYunus A. Cengel, Termodinamica e trasmissione del calore, Editore: McGraw-Hill

Software utilizzato
Nessun software richiesto

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
34.0
esercitazione
20.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
0.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
schedaincarico v. 1.8.3 / 1.8.3
Area Servizi ICT
02/03/2024