Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Paolo PRINCIPI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [ST03] SCIENZE AMBIENTALI E PROTEZIONE CIVILE First Cycle Degree (3 years) - [ST03] ENVIRONMENTAL SCIENCES AND CIVIL PROTECTION
Dipartimento: [040017] Dipartimento Scienze della Vita e dell'AmbienteDepartment: [040017] Dipartimento Scienze della Vita e dell'Ambiente
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2017-2018
Obbligatorio
Crediti: 7
Ore di lezioneTeaching hours: 56
TipologiaType: C - Affine/Integrativa
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/11 - FISICA TECNICA AMBIENTALE
Italiano
Italian
Conoscenze di base di matematica e di fisica
Students should master the major field body of knowledge covered in the
following courses: mathematics and physics
Sono previste lezioni teoriche durante le quali, al termine dei vari blocchi
di lezioni relativi ai diversi argomenti trattati, si svolgeranno esercitazioni
in aula che permetteranno allo studente di assimilare il metodo di
sviluppo degli esercizi tema della prova scritta di esame (totale 7 crediti,
56 ore). La frequenza al corso, seppure non obbligatoria, è fortemente
consigliata.
The course is developed through series of lectures, divided into blocks on
specific topics and at the end of each phase of exercises designed to
introduce students to the written test exam (7 university education
credits, 56 hours).
The frequency of the course, although not mandatory, is strongly
recommended.
L’insegnamento permette agli studenti di acquisire le conoscenze
fondamentali sui fenomeni singoli di trasmissione del calore e sui
meccanismi combinati di scambio termico. Il corso fornisce agli studenti
le conoscenze sulla termodinamica dell’aria umida, evidenziando le
trasformazioni termodinamiche che la miscela di gas e vapore che
costituisce l’atmosfera, subisce per processi termici ed igrometrici. Gli
studenti apprendono anche i fenomeni di scambio energetico tra il corpo
umano e l’ambiente con lo scopo di verificare le condizioni di benessere
ambientale e valutarne gli indici di comfort.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Lo studente dovrà acquisire un metodo analitico di ragionare e di affrontare i fenomeni fisici inerenti la problematica ambientale.
In particolare, dovrà possedere una conoscenza di base delle leggi della fisica tecnica ambientale per potere interpretare i fenomeni che riguardano la trasmissione del calore, la termodinamica in generale e quella dell'aria umida in particolare ed infine delle relazioni relative alle condizioni di comfort ambientale. Inoltre, lo studente dovrà essere in grado di applicare tali leggi per risolvere esercizi numerici ed acquisire capacità di effettuare semplici analisi energetiche, come ad esempio il calcolo di consumo di combustibile per climatizzazione degli edifici presenti su specifico territorio. Tutto ciò allo scopo di elaborare strategie per l’abbattimento del consumo di energia primaria, calcolare la quantità di combustibile da approvvigionare e contribuire alla riduzione della emissione di gas serra in atmosfera.
Competenze trasversali.
Lo svolgimento delle esercitazioni contribuiscono a migliorare le capacità
di utilizzo dei concetti appresi e di affrontare con sicurezza la prova
d'esame. Le esercitazioni, svolte dagli studenti in forma collaborativa, ma
anche autonomamente, concedono di apprendere, oltre che le modalità
d’esame scritto anche i meccanismi di cooperazione nello sviluppo di
strategie energetiche per la sostenibilità ambientale. Queste pratiche
consentono di acquisire autonomia di giudizio, capacità di apprendimento
e di trarre conclusioni in autonomia, ma anche di sviluppare capacità
comunicativa, accresciuta dal lavoro in gruppo.
Knowledge and Understanding.
After completion of this course the student will learn through lecture and
practice how heat flows through different materials to develop a better
understanding basic tools of conduction, convection and radiation heat
transfer for problems which involve the overall heat transfer coefficient.
phenomenological aspects, mathematical formulation (basic conservation
laws and constitutive laws) and analytical and
numerical resolution techniques. Methodologies of resolution of problems
of technological interest which different formsof combined heat transfer
are presented
Learners will be able to understand the general approach to the control of
heat, air, and moisture to provide the theoretical background for the analysis of the building enclosures. The student will be initiate to the
study of reversed cycles, thermal comfort to learn the environmental
aspects of the processes. Formation in heat transfer by conduction,
convection and radiation and fluid dynamics
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
The student will also acquire the following professional skills: ability to
make simple energy analysis, for example, the fuel used to cool the
buildings on the territory in order to make strategies for the reduction of
energy consumption and sending in the gas atmosphere greenhouse. Do
anyway energy issue advice to the decision-maker with the aim of
producing strategies to pursue environmental sustainability, reduce the
consumption of fossil fuels and reduce the phenomenon of climate
change.
Transversal Skills.
The exercises, performed by students in a collaborative way, but also
independently, allow to learn, as well as the examination procedures also
wrote the cooperation mechanisms in the development of energy
strategies for environmental sustainability. These practices allow to
acquire independent judgment, ability to learn and draw conclusions
independently, but also to develop communication skills, enhanced by
teamwork.
Trasmissione del calore
Meccanismi di scambio termico: Unità di misura e dimensioni utilizzate
nell’analisi dei fenomeni energetici. Leggi fondamentali dello scambio
termico, meccanismi combinati di scambio termico, analogia tra flusso
termico e flusso elettrico, il metodo resistivo, resistenze in serie e in
parallelo. Resistenze e conduttanze termiche. Il flusso termico attraverso
stratificazioni.
Coefficiente globale di scambio termico. Strutture stratificate orizzontali e
verticali. flusso di calore discendente ed ascendente. Materiali omogenei
ed eterogenei. Conduttanza, resistenza, normativa UNI CTI. Ponti termici
di forma e struttura, coeff. di eterogeneità di temperatura superficiale,
coefficiente lineico, calcolo della dispersione di calore attraverso i ponti
termici.
Comportamento termico dell’ambiente interno: materiali per l´isolamento
termico, classificazione, rinnovo dell’aria, calcolo della dispersione
termica e dell’energia necessaria alla climatizzazione.
Conduzione monodimensionale: campo di temperatura, superfici
isoterme, legge di Fourier, la conducibilità termica dei materiali (gas,
liquidi, solidi), parametri che influenzano il valore della conducibilità
termica e metodi di misura. Conduzione monodimensionale in assenza
di sorgenti termiche, pareti monostrato e strutture composte, materiali
omogenei ed eterogenei, isolanti termici.
Conduzione tridimensionale: derivazione dell’equazione generale della
conduzione, la diffusività, equazioni di: Fourier, Poisson, Laplace,
condizioni ai limiti spazio-temporali, soluzione analitica.
Convezione : convezione naturale e forzata, il coeff. di scambio termico
convettivo, la legge di Newton, numero di Nusselt, strati limite laminare
su una piastra piana, effetti di turbolenza. Numeri di Reynolds e Prandtl..
Correlazioni per il calcolo dei coefficienti di attrito e di scambio termico.
Irraggiamento:fenomeno fisico, radiazione termica, emissione e leggi del
corpo nero,: Planck, dello spostamento di Wien, Stefan Boltzmann, potere
emissivo spettrale, l’ emissione delle superfici reali, l’emissività, i
coefficienti di assorbimento, riflessione e trasmissione, riflessione
speculare e diffusa, legge di Kirchhoff, irraggiamento solare, lo spettro, il
comportamento dei materiali sotto l’azione della radiazione solare,
fenomeni in atmosfera, scambio termico per radiazione, fattori di vista,
scambio termico per irraggiamento tra superfici nere e grigie,
linearizzazione dell’equazione di scambio termico.
Termodinamica
Pompe di calore: Il ciclo inverso di Carnot, ciclo inverso a compressione di
vapore ideale, coefficiente di prestazione C.O.P.,i refrigeranti e i carichi
ambientali, le pompe di calore, le sorgenti fredde per le pompe di calore,
il collegamento a sorgenti rinnovabili di energia.
Termodinamica dell’aria umida
La composizione dell’aria atmosferica, variabili psicrometriche:
temperature a bulbo asciutto e bagnato, umidità specifica, relativa,
entalpia specifica, volume specifico. Definizioni e calcolo delle variabili
psicrometriche, diagramma Carrier, trasformazioni psicrometriche:
miscelazione adiabatica, riscaldamento e raffreddamento sensibili,
umidificazioni adiabatica e isoterma, deumidificazione, trasformazioni per
la climatizzazione stagionale.
Analisi igrotermica: il fenomeno della diffusione del vapore acqueo,
previsione di formazione di condensa superficiale e di condensa interstiziale, metodi: analitico e grafico (Glaser) Benessere ambientale:
benessere ambientale, benessere termo-igrometrico, metabolismo, unità
di misura non convenzionali (met e clo), scambio termico per calore
sensibile e latente, interno ed esterno, bilancio energetico ed equazione
di comfort (Teoria di Fanger) gli indici del benessere.
Heat and mass transfer
The importance of heat transfer, the fundamental concepts and the basic
modes of heat transfer. The Fourier low of conduction and the general
heat conduction equation. The thermal conductivity. Steady state heat
conduction in one dimension. The fundamental low of convection, The
Newton low the boundary layer concept. Forced convection and natural
convection. Heat transfer by radiation, the Stefan-Boltzmann low, black
body radiation, Radiation from real surfaces and ideal grey surfaces.
Solar radiation, reflection, transmission and absorption, combined heat
transfer. Heat loss calculation between indoors and outdoors in a
building.
Thermodynamics
The calculation of condensation risk, vapour resistivity, surface and
interstitial condensation. Thermal comfort. Reversed Cycles, the reversed
Carnot Cycle, Unit for refrigerating effect. Heat and moisture air,
composition of air, the use of psychrometric chart.
Environmental criteria
the phenomenon of steam diffusion, temperature and saturation
pressure, partial steam pressure , comparison between the diagrams,
The calculation of condensation risk, vapour resistivity, surface and
interstitial condensation. graphical method and analytical methods of
analyses,
Thermal comfort
Physiological comfort, environmental comfort, thermo-hygrometric
comfort. Human body as a thermodynamic system, the exchange of
mass and energy, equation of comfort, energy balance of human body,
Fanger and Gagge theories, metabolism, unit non-conventional (meth,
clo), heat transfer by heat sensible and latent, inner and outer, the
indices of comfort
L'esame consiste in una prova scritta ed in una successiva prova orale. La
prova scritta deve essere superata con il voto di 18/30 per accedere alla
prova orale . Tale prova scritta consta di cinque esercizi relativi agli
argomenti di Trasmissione del calore, Termodinamica dell'aria umida e
comfort ambientale. Ciascun esercizio correttamente svolto permette di
acquisire la votazione impressa a fianco del testo. La prova scritta si
intende superata quando la somma dei voti acquisiti da ciascun esercizio
corrisponde almeno a 18/30. È prevista l’assegnazione del massimo dei
voti con lode (30 e lode).
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Durante la prova orale, viene valutato il livello di conoscenza dei
fenomeni fisici riguardanti le tematiche oggetto del programma di
insegnamento, della loro interpretazione, dell'analisi attraverso
l'applicazione delle leggi, del significato delle grandezze fisiche e di
svolgere le dimostrazioni delle leggi fisiche apprese durante il corso
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Al termine della prova scritta viene assegnato il voto in trentesimi. Al
superamento della prova scritta si accede a quella orale al termine della
quale viene assegnato il voto in trentesimi. Il voto finale risulta dalla
media dei voti delle prove scritta e orale. Viene confermato il
superamento dell’esame quando il voto è maggiore o uguale a 18. È
prevista l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30 e lode).
Criteri di attribuzione del voto finale.
Il voto viene attribuito considerando il livello di approfondimento delle
risposte date dallo studente alle domande sugli argomenti del corso. La
lode viene attribuita quando lo studente abbia dimostrato piena
padronanza della materia.
Learning Evaluation Methods.
The exam consisted of a written test and an oral test. The written test
must be passed with a minimum score of 18/30 for access to the oral
test. The first test consist in the solution of five numerical exercises
related to heat transfer, thermodynamics of moist air, thermal comfort.
The oral test consists of some questions dealing with theoretical aspects
of each main topic of the course The written and oral tests ratings are
assigned with minimum score of 18/30, considering the level of detail of
the answers given by the student to questions on the topics of the course
Written tests shall be deemed to be passed when the sum of the marks
obtained from each exercise corresponds at least to 18/30
laude is given when the student has demonstrated full mastery of the
subject.
Learning Evaluation Criteria.
During the oral examination, the level of knowledge of physical
phenomena concerning the subjects covered by the teaching program,
their interpretation, analysis through the application of laws, the meaning
of physical quantities and the demonstration of physical laws learned
during the course
Learning Measurement Criteria.
At the end of the written and oral test is given the vote of thirty. The
average of the marks obtained in the two tests (written and oral)
determines the final grade exam. It confirms the exam when the vote is
greater than or equal to 18. It is expected to be awarded the highest
marks (30 cum laude).30 cum
Final Mark Allocation Criteria.
The university vowel is given considering the level of in-depth answers
given by the student to the questions on the subjects of the course. 30
cum laude is attributed when the student has demonstrated full mastery
of the subject.
Çengel Y.A., Termodinamica e Trasmissione del Calore - quarta edizione,
McGraw-Hill
Companies srl, Milano, 2013.
I file in pdf contenenti le diapositive relative a tutti gli argomenti trattati
durante il corso e dispense tutto scaricabile con password dalle pagine
del docente all'interno della piattaforma Moodle Univpm.
Çengel Y.A., Termodinamica e Trasmissione del Calore - quarta edizione,
McGraw-Hill Companies srl, Milano, 2013.
Pdf files of lecture notes available for download from web pages teacher
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Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2018-2019
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
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