ID:
49070
Tipo Insegnamento:
Obbligatorio
Durata (ore):
60
CFU:
6
SSD:
FISICA TECNICA INDUSTRIALE
Url:
ARCHITETTURA/PERCORSO COMUNE Anno: 2
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (24/02/2025 - 06/06/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso rientra nel percorso formativo riguardante la Fisica Tecnica e gli Impianti, e verte sull’applicazione pratica di principi della Fisica Tecnica ai sistemi termodinamici di maggior interesse per corsi di Laurea in Architettura. Programma, temi e occasioni didattiche sono espressamente orientati a fornire conoscenze di base e metodi applicativi, con particolare riferimento alla termodinamica, allo scambio termico e al moto dei fluidi.
Gli obiettivi sono la formazione di un background minimo per la comprensione di quanto riguarda la conversione dell’energia, lo scambio termico tra sistemi e il moto dei fluidi in circuiti in pressione, con particolare riferimento alle applicazioni civili, quali ad esempio la climatizzazione e l'uso di energie rinnovabili.
Le abilità di maggiore rilievo acquisibili riguardano:
- capacità di identificare i fenomeni fisici che incidono sugli aspetti energetici di un qualunque sistema termodinamico, nonché la conduzione e risoluzione del suo bilancio energetico
- conoscenza, almeno sommaria, dei principali cicli termodinamici dedicati alla conversione dell’energia
- definizione, comprensione e analisi dei principali trattamenti dell’aria umida ai fini della climatizzazione ambientale
- caratterizzazione prestazionale semplificata di sistemi a pompa di calore dedicati alla climatizzazione civile, anche utilizzanti differenti energie rinnovabili (aria, acqua, suolo)
- risoluzione di circuiti in pressione, comprensivi dei principali elementi impiantistici (pompe, valvole, ...)
Gli obiettivi sono la formazione di un background minimo per la comprensione di quanto riguarda la conversione dell’energia, lo scambio termico tra sistemi e il moto dei fluidi in circuiti in pressione, con particolare riferimento alle applicazioni civili, quali ad esempio la climatizzazione e l'uso di energie rinnovabili.
Le abilità di maggiore rilievo acquisibili riguardano:
- capacità di identificare i fenomeni fisici che incidono sugli aspetti energetici di un qualunque sistema termodinamico, nonché la conduzione e risoluzione del suo bilancio energetico
- conoscenza, almeno sommaria, dei principali cicli termodinamici dedicati alla conversione dell’energia
- definizione, comprensione e analisi dei principali trattamenti dell’aria umida ai fini della climatizzazione ambientale
- caratterizzazione prestazionale semplificata di sistemi a pompa di calore dedicati alla climatizzazione civile, anche utilizzanti differenti energie rinnovabili (aria, acqua, suolo)
- risoluzione di circuiti in pressione, comprensivi dei principali elementi impiantistici (pompe, valvole, ...)
Prerequisiti
Prerequisiti del corso sono la conoscenza di:
- analisi matematica, calcolo differenziale, integrazione
- concetti fondamentali della fisica di base
Possono sostenere l’esame solo coloro che, alla data dell’appello, hanno superato gli esami di:
- Matematica Applicata
- Fisica Tecnica I
- analisi matematica, calcolo differenziale, integrazione
- concetti fondamentali della fisica di base
Possono sostenere l’esame solo coloro che, alla data dell’appello, hanno superato gli esami di:
- Matematica Applicata
- Fisica Tecnica I
Metodi didattici
Il metodo didattico prevede:
-lezioni frontali, anche supportate da presentazioni in PowerPoint
-esercitazioni in aula sui temi specifici presentati durante le lezioni
-presentazione di strumentazione tecnica e di applicativi
Le lezioni sono principalmente svolte con l’ausilio di videoproiettore e lavagna per presentare i diversi temi e l’organizzazione dei problemi proposti. Le slide del corso, pur presentando i medesimi contenuti, sono principalmente impiegate come sintesi dei contenuti della lezione e per esporre schemi ed esempi pratici. I libri di testo suggeriti sono parte integrante del materiale del corso.
Le esercitazioni sono svolte alla lavagna con ausilio di slide e rimangono disponibili negli appunti del corso.
La strumentazione è presentata e applicata direttamente in aula e rimane disponibile per l’applicazione in ambito di tesi.
Il corso non è erogato in streaming, né sono disponibili registrazioni delle lezioni.
Tutti i materiali del corso e ulteriori approfondimenti sono resi disponibili sul sito web dedicato in CLASSROOM, cui ogni iscritto al corso è invitato. Il sito costituisce inoltre la piattaforma per una più rapida comunicazione tra i docenti e gli studenti.
-lezioni frontali, anche supportate da presentazioni in PowerPoint
-esercitazioni in aula sui temi specifici presentati durante le lezioni
-presentazione di strumentazione tecnica e di applicativi
Le lezioni sono principalmente svolte con l’ausilio di videoproiettore e lavagna per presentare i diversi temi e l’organizzazione dei problemi proposti. Le slide del corso, pur presentando i medesimi contenuti, sono principalmente impiegate come sintesi dei contenuti della lezione e per esporre schemi ed esempi pratici. I libri di testo suggeriti sono parte integrante del materiale del corso.
Le esercitazioni sono svolte alla lavagna con ausilio di slide e rimangono disponibili negli appunti del corso.
La strumentazione è presentata e applicata direttamente in aula e rimane disponibile per l’applicazione in ambito di tesi.
Il corso non è erogato in streaming, né sono disponibili registrazioni delle lezioni.
Tutti i materiali del corso e ulteriori approfondimenti sono resi disponibili sul sito web dedicato in CLASSROOM, cui ogni iscritto al corso è invitato. Il sito costituisce inoltre la piattaforma per una più rapida comunicazione tra i docenti e gli studenti.
Verifica Apprendimento
La verifica dell’apprendimento è condotta mediante un appello ordinario scritto, svolto su esercizi e domande teoriche riguardanti gli argomenti affrontati a lezione.
Gli appelli ordinari sono sostenibili unicamente nel rispetto delle precedenti propedeuticità.
Gli appelli ordinari sono sostenibili unicamente nel rispetto delle precedenti propedeuticità.
Testi
Yunus A. Cengel, Termodinamica e Trasmissione del Calore, Mc Graw Hill Milano
Yunus A. Cengel, Meccanica dei fluidi, Mc Graw Hill Milano
Yunus A. Çengel, Giuliano Dall'Ò, Luca Sarto, Fisica tecnica ambientale, Mc Graw Hill Milano
Di Federico I., Bottarelli M., Elementi di Fisica Tecnica, Politecnica-Hoepli
Yunus A. Cengel, Meccanica dei fluidi, Mc Graw Hill Milano
Yunus A. Çengel, Giuliano Dall'Ò, Luca Sarto, Fisica tecnica ambientale, Mc Graw Hill Milano
Di Federico I., Bottarelli M., Elementi di Fisica Tecnica, Politecnica-Hoepli
Contenuti
Il corso prevede 60 ore di didattica frontale, organizzate in lezioni ed esercitazioni suddivise in tre parti: termodinamica (24h), scambio termico (24h), moto dei fluidi (12h)
TERMODINAMICA (24h)
Grandezze fisiche e unità di misura fondamentali della termodinamica. Sistemi termodinamici chiusi e aperti. Le proprietà di un sistema termodinamico. Le diverse forme di energia. L'equilibrio termodinamico.
1° Principio della Termodinamica. Energia interna. Entalpia. Legge di stato dei gas perfetti. Calore specifico a pressione e a volume costante. Diagramma termodinamico di Clapeyron. Le trasformazioni termodinamiche. Cenni ai gas reali.
2° Principio della Termodinamica. Macchine termiche. Teoremi e ciclo di Carnot. Irreversibilità ed entropia. Diagramma termodinamico (T,s). Cenni su alcuni cicli termodinamici diretti (e.g. Otto, Diesel, Brayton, Rankine). Ciclo inverso a compressione di vapore. Fluidi refrigeranti e GWP. Pompe di calore e chiller. COP e EER. Valorizzazione di sorgenti termiche rinnovabili (aria, suolo, acqua).
Miscele di aria e vapor d’acqua (aria umida). Legge di Dalton. Pressione di saturazione. Umidità relativa e assoluta. Temperatura di bulbo secco e di bulbo umido. Diagramma psicrometrico e suo utilizzo per la valutazione dei trattamenti di base nel campo della climatizzazione.
SCAMBIO TERMICO (24h)
Trasmissione del calore per conduzione. Legge di Fourier. Conducibilità termica dei materiali. Resistenze termiche in serie e parallelo: l’analogia elettrica.
Trasmissione del calore per convezione. Legge di Newton. Convezione naturale e forzata. Cenni ai numeri puri di riferimento del fenomeno convettivo (Nusselt, Grashof, Prandtl). Numero di Biot.
Trasmissione del calore per irraggiamento. Legge di Stefan/Boltzmann. Legge di Wien. Legge di Planck. Emissività. Riflettanza. Corpo nero e grigio. Fattore di vista. Irradianza solare. Spettro solare.
Coefficiente di scambio termico globale. Metodi per il controllo del flusso termico in relazione al tipo di scambio termico: materiali isolanti, cambio di fase, ventilazione naturale/forzata, riflettanza.
MOTO DEI FLUIDI (12h)
Idrostatica. Spinta di Archimede. Stabilità al galleggiamento per peso e per forma. Cenni di foronomia. Spinta idrostatica su pareti.
Cenni di fluidodinamica. Teorema di Bernoulli. Viscosità. Numero di Reynolds. Moto laminare e turbolento. Diagramma di Moody. Perdite di carico distribuite e concentrate. Pompe e turbine. Calcolo semplificato di impianti idraulici in pressione.
TERMODINAMICA (24h)
Grandezze fisiche e unità di misura fondamentali della termodinamica. Sistemi termodinamici chiusi e aperti. Le proprietà di un sistema termodinamico. Le diverse forme di energia. L'equilibrio termodinamico.
1° Principio della Termodinamica. Energia interna. Entalpia. Legge di stato dei gas perfetti. Calore specifico a pressione e a volume costante. Diagramma termodinamico di Clapeyron. Le trasformazioni termodinamiche. Cenni ai gas reali.
2° Principio della Termodinamica. Macchine termiche. Teoremi e ciclo di Carnot. Irreversibilità ed entropia. Diagramma termodinamico (T,s). Cenni su alcuni cicli termodinamici diretti (e.g. Otto, Diesel, Brayton, Rankine). Ciclo inverso a compressione di vapore. Fluidi refrigeranti e GWP. Pompe di calore e chiller. COP e EER. Valorizzazione di sorgenti termiche rinnovabili (aria, suolo, acqua).
Miscele di aria e vapor d’acqua (aria umida). Legge di Dalton. Pressione di saturazione. Umidità relativa e assoluta. Temperatura di bulbo secco e di bulbo umido. Diagramma psicrometrico e suo utilizzo per la valutazione dei trattamenti di base nel campo della climatizzazione.
SCAMBIO TERMICO (24h)
Trasmissione del calore per conduzione. Legge di Fourier. Conducibilità termica dei materiali. Resistenze termiche in serie e parallelo: l’analogia elettrica.
Trasmissione del calore per convezione. Legge di Newton. Convezione naturale e forzata. Cenni ai numeri puri di riferimento del fenomeno convettivo (Nusselt, Grashof, Prandtl). Numero di Biot.
Trasmissione del calore per irraggiamento. Legge di Stefan/Boltzmann. Legge di Wien. Legge di Planck. Emissività. Riflettanza. Corpo nero e grigio. Fattore di vista. Irradianza solare. Spettro solare.
Coefficiente di scambio termico globale. Metodi per il controllo del flusso termico in relazione al tipo di scambio termico: materiali isolanti, cambio di fase, ventilazione naturale/forzata, riflettanza.
MOTO DEI FLUIDI (12h)
Idrostatica. Spinta di Archimede. Stabilità al galleggiamento per peso e per forma. Cenni di foronomia. Spinta idrostatica su pareti.
Cenni di fluidodinamica. Teorema di Bernoulli. Viscosità. Numero di Reynolds. Moto laminare e turbolento. Diagramma di Moody. Perdite di carico distribuite e concentrate. Pompe e turbine. Calcolo semplificato di impianti idraulici in pressione.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Altre informazioni
Una frequenza inferiore al 75% delle ore complessive previste per l’intero corso preclude l’acquisizione formale della frequenza al corso e l'ammissione agli appelli, per la cui partecipazione sarà necessaria la frequentazione al successivo anno accademico.
Corsi
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ARCHITETTURA
Laurea Magistrale Ciclo Unico 5 Anni
5 anni
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