Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[3I331] - TERMODINAMICA E TERMOFLUIDODINAMICATHERMO DYNAMICS AND THERMO-FLUID DYNAMICS
Valerio D'ALESSANDRO
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT02] INGEGNERIA BIOMEDICA First Cycle Degree (3 years) - [IT02] BIOMEDICAL ENGINEERING
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2017-2018
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: C - Affine/Integrativa
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/10 - FISICA TECNICA INDUSTRIALE

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

Italiano

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Padronanza degli strumenti matematici tipici dell'ingegneria. Nozioni base di meccanica classica.

Basic knowledges of mathematical tools for engineeringa. Basic knowledge of classic mechanics.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

L’insegnamento si propone di fornire gli elementi fondamentali per la sensibilizzazione ai problemi energetici e gli strumenti introduttivi per la comprensione dei processi termodinamici, dei meccanismi della trasmissione del calore e della fluidodinamica, coinvolti nella interazione tra un individuo e l'ambiente di vita o di lavoro.
Il corso si svolge con lezioni frontali. Ore di Lezione Frontale: 72.

Aim of the course is giving basic elements:
- to be aware of the energetic problems;
- to acquire introductive tools and knowledges of the thermodynamical processes and of the heat transfer mechanisms, involved in the interaction between a living person and the enviroment where he lives and works.
The course consists of theoretical lessons. Theoretical lessons: 72 hours.


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

Nell’ambito della Formazione Ingegegneristica di Base, relativa ad Ingegneria Industriale, l’insegnamento consentirà di conoscere i
principi che stanno alla base dei processi termodinamici, dei meccanismi della trasmissione del calore e della termofluidodinamica
Queste conoscenze vengono acquisite mediante lezioni frontali ed esercitazioni.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Alla fine del corso lo studente dovrà essere in grado di:
- effettuare analisi energetiche di sistemi ed apparati di uso ingegneristico, con particolare riguardo ad applicazioni in campo biomedico;
- effettuare bilanci termici ed analisi fluidodinamiche di sistemi ed apparati di uso ingegneristico, con particolare riguardo ad applicazioni in campo biomedico;
- sapere usare diagrammi e tabelle termodinamici e il diagramma psicrometrico;
- sapere modellizzare l’interazione termoigrometrica ed energetica tra individuo ed ambiente climatizzato.


Competenze trasversali.

La teoria e gli esercizi proposti durante il corso contribuiranno a migliorare il grado di autonomia , la capacità di apprendimento e quella
di trarre conclusioni.


Knowledge and Understanding.

To provide a comprehensive treatment of engineering thermodynamics from the classical viewpoint and the basis in fluid mechanics
and heat transfer with applications in the field of biomedical engineering


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

This course is part of the base engineering courses, related to Industrial Engineering, and will provide knowledge about the principles that form the basis of thermodynamic processes, the mechanisms of heat transfer and fluid dynamics.This knowledge is acquired
through lectures and exercises


Transversal Skills.

The theory and exercises of the course will help to improve the degree of autonomy, the ability to learn and to draw conclusions.



PROGRAMMA PROGRAM

Generalità sulla termodinamica applicata ed elementi di termometria. Termodinamica dei vapori. I diagrammi termodinamici. Il modello del gas ideale. Il modello di sostanza incomprimibile. Energia e 1° principio della termodinamica per sistemi chiusi e per sistemi con deflusso. Applicazione a macchine operatrici e motrici ed apparati di uso pratico. 2° principio della termodinamica. Entropia. Analisi termodinamica di cicli termodinamici diretti (a gas e a vapore) ed inversi (di Carnot e a semplice compressione di vapore) Introduzione alla termofluidodinamica. Flusso naturale e forzato. Flusso laminare e turbolento. Flusso esterno e interno. Elementi di emodinamica. Trasmissione del calore in regime stazionario per conduzione, convezione, irraggiamento. Analogia elettrica e modello resistivo. Meccanismi combinati di scambio termico. Trasmittanza di pareti e condotti. Superfici alettate e scambiatori di calore. Conduzione termica in regime variabile nel tempo in sistemi con resistenza interna trascurabile. Termodinamica dei sistemi biologici. La produzione energetica metabolica. La temperatura e la termoregolazione del corpo umano. Il bilancio di energia del corpo umano: equazione di Fanger. Il comfort termoigrometrico. Gli indici di discomfort. La determinazione delle condizioni di comfort. Termodinamica dell'aria umida. Parametri caratteristici dell'aria umida. Il diagramma psicrometrico. I trattamenti fondamentali dell'aria umida.

Introductory concepts in thermodynamics. Properties of a pure simple compressible substance. Phase change and phase diagrams. The models of ideal gas and of incompressible substance. Energy and the first law of thermodynamics. First law analysis of compressors, pumps, fans, heat engines, throttling devices, heat exchangers. Second law of thermodynamics. Entropy. Thermodynamic analysis of direct gas and vapor cycles and of refrigeration and heat pump systems. Introductory concepts in fluid dynamics and heat transfer. Natural and forced flow. External and internal flow. Laminar and turbulent flow. Introduction to hemodynamics. Steady state heat transfer by conduction, convection and radiation. Transient conduction in lumped capacitance systems. Multimode heat transfer by means of the thermal resistance equivalent circuit method. Introduction to finned surfaces and heat exchangers. Thermodynamics of biological systems. Metabolic thermal production. Temperature and thermoregulation of the human body. Energy balance of the human body: the Fanger equation. Hygrothermal comfort. Comfort condition and indexes. Moist air thermodynamics. Psychrometric systems and charts. Introduction to air-conditioning processes and systems.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità di valutazione dell'apprendimento.

L'esame consiste in una prova orale, durante la quale vengono proposti quesiti riguardanti aspetti teorici della termodinamica applicata e della termofluidodinamica e aspetti applicativi con particolare riguardo al bilancio energetico del corpo umano e alla valutazione del comfort termoigrometrico in ambienti di vita e di lavoro. Può anche essere richiesto lo svolgimento, durante la prova orale, di esercizi analoghi a quelli svolti durante il corso.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Vengono valutate la comprensione degli aspetti teorici, la capacità di legare la teoria alle applicazioni ingegneristiche della termodinamica e della termofluidodinamica e la capacità di utilizzare strumenti di uso pratico quali tabelle, diagrammi eccetera.


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Generalmente vengono proposti più quesiti: uno teorico sulla termodinamica applicata o sulla fluidodinamica e trasmissione del calore, uno pratico sugli aspetti applicativi. Il voto complessivo è dato in trentesimi e tiene conto sia della conoscenza della materia sia della capacità autonoma di elaborazione e soluzione dei problemi.


Criteri di attribuzione del voto finale.

Il superamento dell'esame avviene con il conseguimento della sufficienza su ognuno dei quesiti proposti. La valutazione massima è attribuita a seguito della dimostrazione di una conoscenza approfondita della materia e della utilizzazione di un buon rigore metodologico.
La lode è attribuita a chi dimostra anche elevata autonomia nella soluzione di problemi anche innovativi rispetto a quelli svolti durante il corso, elevata chiarezza espositiva nonchè un buon uso del linguaggio tecnico.


Learning Evaluation Methods.

The exam is oral, with questions about:
- theoretical aspects of the thermodynamics and the thermofluiddynamics
- applied aspects with particular regard to the energetic balance of the human body and the evaluation of thermohygrometric confort in air-conditioned environments.
It can be asked to solve numerical problems similar to those solved during the course.


Learning Evaluation Criteria.

It is evaluated:
- the knowledge and understanding of the theoretical aspects;
- the ability in connecting the theory to the practical applications;
- the capability in using practical tools, like tables, diagrams and so on.


Learning Measurement Criteria.

Usually, the student is asked to discuss several topics: one regarding theoretical aspects of thermodynamics or thermo-fluid-dynamics and one regarding practical applications. The final grade is given in thirtieth and take in account both the knowledge of the matter and the autonomy showed in solving the problems.


Final Mark Allocation Criteria.

To pass the exam, the student must show at least a sufficient knowledge in all the questions. The maximum grade (30/30) is given in case of a deep knowledge of the matter together with the use of a good and rigorous methodology in solving the problems. To obtain the "lode" the student should demonstrate a good autonomy in solving problems, high clarity in the explanations and a good use of technical language.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

G.Cesini, G.Latini, F.Polonara
Fisica Tecnica
Città Studi, Torino, 2017
ISBN: S9788825174038.
Materiale distribuito a lezione disponibile sulla piattaforma Moodle: https://learn.univpm.it/course/view.php?id=6991

G.Cesini, G.Latini, F.Polonara
Fisica Tecnica
Città Studi, Torino, 2017
ISBN: S9788825174038
Lessons slides available on Moodle platform: https://learn.univpm.it/course/view.php?id=6991


Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2018-2019
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2018-2019

 


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