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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2021/2022
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 093279 - FISICA TECNICA E MACCHINE
Docente Baricci Andrea
Cfu 8.00 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 (355) INGEGNERIA DELL'AUTOMAZIONE*MZZZZ093279 - FISICA TECNICA E MACCHINE

Obiettivi dell'insegnamento

L’insegnamento mira a fornire le basi fisiche e ingegneristiche dei processi di trasmissione dell’energia termica e della sua conversione in energie meccanica, presupposti per la progettazione ed il controllo di macchine, sistemi e processi atti alla generazione/conversione, al trasporto e all’uso razionale dell’energia.


Risultati di apprendimento attesi

Lo studente è in grado di descrivere, sia qualitativamente sia in forma matematica, gli aspetti di base della trasmissione del calore.
Lo studente conosce i principi della termodinamica nelle varie formulazioni e mostra di aver compreso a fondo i nessi logici e matematici tra le grandezze che vi compaiono.
Lo studente è in grado di individuare con precisione le limitazioni cui sono soggetti tutti i processi reali e di comprendere le principali implicazioni ingegneristiche dei principi della termodinamica;
Lo studente è in grado di descrivere sia qualitativamente sia in forma matematica il principio di funzionamento dei componenti di base delle macchine motrici e operatrici;
Lo studente è capace di applicare le conoscenze di base sopra descritte per:
risolvere semplici dimensionamenti di apparati per lo scambio termico;
impostare ed eseguire bilanci di massa, energia ed entropia;
calcolare le proprietà delle sostanze semplici e di miscele mediante modelli di diversa complessità;
analizzare impianti e processi termodinamici di media complessità;
comprendere le implicazioni tra le variabili di un sistema termodinamico
reperire i dati necessari allo svolgimento dei calcoli richiesti


Argomenti trattati

Introduzione
Unità di misura utilizzate. Stati proprietà ed equazioni di stato per gas e liquidi ideali.
Principi di conservazione della massa e dell'energia. 

Trasmissione del calore:
Conduzione: Equazione di Fourier. Casi stazionari monodimensionali T(x), con geometria piane e cilindrica; casi con generazione interna, alettature. Casi instazionari a capacità concentrate T(t), monodimensionali per pareti piane spesse e semi-infinite T(x,t). Numeri adimensionali di Fourier e Biot.
Convezione: caratteristiche della convezione; parametri adimensionali caratteristici; convezione forzata, naturale (cenni), numeri adimensionali di Reynolds Prandtl Nusselt. Similitudine termo-fluidodinamica.
Irraggiamento (cenni): trasmissione di calore per irraggiamento, irraggiamento solare.
Scambiatori di calore: le tipologie degli scambiatori, il coefficiente globale di scambio termico, differenza media logaritmica di temperatura, dimensionamento degli scambiatori.

Termodinamica 
Primo principio della termodinamica: energia interna ed entalpia, calore e lavoro, trasformazioni reversibili ed irreversibili. Definizione dell'entropia. Trasformazioni per gas perfetti. Applicazione a sistemi chiusi e sistemi aperti, lavoro di pulsione. Transizioni di fase (entalpia di transizione, titolo) e trasformazioni. Determinazione delle grandezze termodinamiche derivate.
Il secondo principio della termodinamica e cicli: Entropia, ciclo di Carnot, rappresentazione sui piani termodinamici: T-s, h-s, p-v, concetto di rendimento e lavoro massico.

Cicli Termodinamici
Cicli Rankine, frigorifero, Joule-Bryton, Otto, Diesel. Indici di prestazione di cicli diretti ed inversi.

Macchine:
Principi di funzionamento delle macchine a fluido: principi fondamentali, classificazione e descrizione. Pompe, compressori e turbine, ugelli e diffusori ideali e reali, rendimento.

Macchine a fluido incomprimibile: statica dei fluidi ed equazione di Bernoulli. Rendimento idraulico delle macchine. 
Macchine a fluido comprimibile: Compressori e turbine. Rappresentazione nel piano T-s e rendimenti. 
Curve caratteristiche e accoppiamento macchina-impianto: cenni di regolazione.


Prerequisiti

L’insegnamento fa uso del formalismo matematico sviluppato negli insegnamenti di Analisi Matematica 1, Geometria e, in parte, di Analisi Matematica 2. Inoltre si presuppone la capacità d'uso delle grandezze fisiche con le relative unità di misura, la conoscenza dei fondamenti di termodinamica acquisiti nel corso di Fisica, e dei concetti di resistenze e capacità elettriche dal corso di elettrotecnica. Sono indispensabili le nozioni di analisi e discussione delle funzioni matematiche e la loro rappresentazione in forma grafica, con derivate e integrali.


Modalità di valutazione

Per sostenere le prove occorre iscriversi agli appelli corrispondenti secondo le modalità fissate dalla scuola entro le relative scadenze. 

L'esame consiste di una prova scritta seguita da una orale, costituite da esercizi e domande aperte. Chi ha superato la prova scritta (o entrambe quelle in itinere nel caso vengano effettuate) con votazione sufficiente (almeno 18/30) è ammesso alla prova orale, da cui può essere esonerato a discrezione del docente.

Il voto dello scritto (o la media tra le due prove in itinere) costituisce il punteggio di partenza. Eventuale insufficienza verificata alla prova orale implica un giudizio di rimandato, indipendentemente dal voto nello scritto.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaMateriale per i corsi di Fisica Tecnica e Macchine beep.metid.polimi.it
Note:

Sulle pagine BeeP del corso, oppure sul sito del docente www.araneo.biz

Risorsa bibliografica obbligatoriaYunus A. Cengel, John M. Cimbala, Robert H. Turner, L. Molinaroli, L. P. M. Colombo, A. Angelotti, elementi di fisica tecnica. termodinamica applicata, meccanica dei fluidi, trasmissione del calore, Editore: McGraw-Hill Education, ISBN: 8838615438
Risorsa bibliografica obbligatoriaMichael Moran, Howard N. Shapiro, Bruce R. Munson, David P. DeWitt, Elementi di Fisica tecnica per l'ingegneria, Editore: mcgraw-hill, ISBN: 9788838665509
Risorsa bibliografica facoltativaÇengel, Y. A, Termodinamica e trasmissione del calore, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2009
Risorsa bibliografica facoltativaGuglielmini Giovanni; Pisoni Claudio, INTRODUZIONE ALLA TRASMISSIONE DEL CALORE , Editore: CEA, Anno edizione: 2002, ISBN: 978-8808-08559-7 http://www.ceaedizioni.it/ita/scheda.asp?idlibro=132
Risorsa bibliografica facoltativaG. Cornetti, Macchine a Fluido, Editore: Edizioni il Capitello

Software utilizzato
Nessun software richiesto

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
44:00
66:00
Esercitazione
36:00
54:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 80:00 120:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.9 / 1.6.9
Area Servizi ICT
29/11/2021