Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[20304] - FISICA TECNICA AMBIENTALEENVIRONMENTAL THERMAL SCIENCES
Giovanni DI NICOLA
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT08] INGEGNERIA EDILE First Cycle Degree (3 years) - [IT08] BUILDING ENGINEERING
Dipartimento: [040042] Dipartimento Ingegneria Civile, Edile e dell'ArchitetturaDepartment: [040042] Dipartimento Ingegneria Civile, Edile e dell'Architettura
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: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/11 - FISICA TECNICA AMBIENTALE

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

Italiano

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Unità di misura, equazioni di base e differenziali, concetti di energia e lavoro.

Units, basic equations, differential equations, concepts of energy and work.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

• Lezioni di Teoria, 48 ore
• Esercizi, 24 ore

• Theory lessons, 48 hours
• Exercises, 24 hours


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

L’insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze di base sulla termodinamica applicata e la trasmissione del calore. Tali conoscenze, integrando le nozioni acquisite negli insegnamenti di analisi e fisica, permetteranno di far acquisire gli strumenti necessari per la corretta interpretazione dei fenomeni termici e preparano lo studente alla progettazione esecutiva degli impianti. In questo modo lo studente acquisirà una chiara consapevolezza del più ampio contesto multidisciplinare dell'ingegneria, con un chiaro richiamo agli aspetti propriamente connessi con i sistemi e le tecnologie di produzione, trasporto e uso dell’energia e della progettazione di macchine e sistemi energetici.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Lo studente dovrà saper effettuare analisi di componenti e semplici sistemi termici per valutare le prestazioni energetiche di macchine termiche e scegliere le soluzioni più idonee in relazione all'utilizzazione. Essere in grado di applicare le conoscenze acquisite, riconoscendo l'importanza dei vincoli ambientali, economici e tecnologici e proponendone una interpretazione critica e una modellazione teorica, integrandosi con altre professionalità che operano nel settore dell'edilizia. Tale capacità si estrinsecherà attraverso una serie di abilità professionalizzanti, quali: 1. conoscenze base di termodinamica applicata e trasmissione del calore; 2. capacità di condurre analisi di primo principio su componenti di macchine e sistemi operanti su cicli inversi; 3. capacità di condurre analisi sulla trasmissione del calore in sistemi semplici operanti in regime stazionario con il metodo dell’analogia elettrica; 4. conoscenze base su comfort termoigrometrico, acustico e illuminotecnico.


Competenze trasversali.

La capacità di risolvere problemi numerici contribuirà a migliorare sia il grado di autonomia di giudizio in generale, sia la capacità comunicativa che deriva dalla consapevolezza delle proprie competenze, sia la capacità di apprendimento in autonomia e di trarre conclusioni dello studente.


Knowledge and Understanding.

The course enables students to acquire basic knowledge of applied thermodynamics and heat transfer. This knowledge, by integrating the knowledge gained in the mathematics and physics courses, will allow to acquire the necessary tools for the correct interpretation of thermal phenomena and to prepare the student to the design of the plants. In this way the student will acquire a clear awareness of wider multidisciplinary context of engineering, with a clear reference to the aspects strictly connected with the systems and technologies for the production, transport and use of energy and of machines and energy systems design.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

The student must be able to perform analysis of components and simple thermal systems in order to assess the energy performance of thermal machines and choose the best solutions regarding the use. The student will be able to apply the acquired knowledge, recognizing the importance of environmental, economic and technological constraints and proposing a critical interpretation and theoretical modeling, integrating with other professionals working in the construction sector. This ability will be allowed through a number of professional skills, such as: 1. basic knowledge of applied thermodynamics and heat transfer; 2. ability to conduct first principle analysis on the components of machines and systems operating on inverse thermodynamic cycles; 3. ability to conduct analysis on heat transfer in simple systems operating in steady state with the electrical analogy method; 4. basic knowledge of thermohygrometric, acoustic and lighting comfort.


Transversal Skills.

The course will contribute to the knowledge and understanding of mathematical methods and the physical and chemical phenomena essential for engineering disciplines. The ability to solve numerical problems will help the student to improve the general degree of independence of judgment, the communication skills that comes from the awareness of his own skills and the ability to learn independently and to draw conclusions.



PROGRAMMA PROGRAM

Contenuti (lezioni frontali, 48 ore).
Generalità sulla termodinamica applicata. Termodinamica degli stati. I diagrammi termodinamici. Vapori, gas ideale, sostanze incomprimibili. Primo principio della Termodinamica per sistemi chiusi e per sistemi aperti. Applicazione a macchine operatrici e motrici e ad apparati di uso pratico. Secondo principio della Termodinamica. Postulati di Clausius e di Kelvin. Cicli Termodinamici motori e frigoriferi. Ciclo di Carnot diretto e inverso. Entropia. Cicli frigoriferi a compressione di vapore.
Termodinamica dell’aria umida. Definizioni generali. Il diagramma psicrometrico. Le trasformazioni dell’aria umida. Equazione di fanger e benessere termoigrometrico. Termofisica dell’edificio. Bilanci di massa ed energia applicati alla determinazione dei carichi termici degli edifici.
Meccanismi di scambio termico. Conduzione termica in regime stazionario. Analogia elettrica e modello resistivo. Convezione termica. Regimi di flusso. Gruppi adimensionali e correlazioni di uso pratico. Irraggiamento termico. Radiazione da corpo nero e da superfici reali. Scambio termico tra corpi neri, corpi grigi e in cavità. Meccanismi combinati di scambio termico. Trasmittanza di pareti e condotti.
Benessere acustico. Grandezze fondamentali delle onde sonore. Fonoassorbimento e fonoisolamento. Benessere visivo. Grandezze fotometriche. Metodi di calcolo per l’illuminazione di interni.
Esercitazioni in aula (24 ore).
Esercizi sui principi della termodinamica. Utilizzo dei diagrammi T-s e P-h per i cicli inversi. Esercizi sulla termodinamica dell'aria umida e utilizzo del diagramma psicrometrico. Esercizi sui meccanismi di scambio termico e su analogia elettrica e modello resistivo.

Contents (48 hours).
Introduction to thermodynamics. State thermodynamics. Thermodynamics Charts. Vapours, ideal gas, incompressible substances. First law of thermodynamics for closed and open systems. Application of first law to simple system components. Second law of thermodynamics. Clausius and Kelvin postulates. Direct and reverse thermodynamic cycles. Direct and reverse Carnot cycle. Entropy. Vapour compression reverse thermodynamic cycle.
Thermodynamic properties of gas-vapor mixtures. General definitions. The psychrometric charts. Fanger equation and thermohygrometric comfort. Building thermophysics. Heat and mass balances.
Heat transfer mechanisms. Steady state conduction. Electric analogy and resistive model. Thermal convection. Flow regimes. Adimensional numbers and correlations for practical use. Thermal radiation. Black-body and real-surfaces radiation. Heat transfer between black bodies, gray bodies within cavities. Heat transfer combined mechanisms. Walls transmittance. Enhanced heat transfer.
Acoustic comfort. Fundamentals of sound waves. Phono adsorbance. Phono insulation. Visual comfort. Photometric parameters. Indoor lighting computational methods.
Exercises (24 hours).
Exercises on the laws of thermodynamics. T-s and P-h diagrams for the reverse thermodynamic cycles. Exercises on the thermodynamic properties of gas-vapor mixtures and use of the psychrometric charts. Exercises on the heat transfer mechanisms and on the electric analogy and resistive model.


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

La valutazione del livello di apprendimento degli studenti consiste in una prova da completare in due ore. La prova è suddivisa in due parti:
- una prima parte basata sulla soluzione di tre esercizi proposti su argomenti trattati nel corso;
- una seconda parte basata su tre domande teoriche di natura generale su argomenti trattati nel corso.
E' prevista una ulteriore prova orale, consistente nella discussione di uno o più temi trattati nella prova scritta. Per accedere alla ulteriore prova orale lo studente deve aver ottenuto almeno sedici punti nella prima prova. Nel caso di esito negativo per la prova orale, lo studente deve ripetere anche la prima prova. La prima prova potrà essere anche sostenuta mediante due parziali che si terranno durante il corso.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Per superare con esito positivo la valutazione dell'apprendimento, lo studente deve dimostrare, attraverso le prove prima descritte, di aver ben compreso i concetti di termodinamica applicata e di trasmissione del calore; avere capacità di condurre analisi di primo principio sui componenti di macchine e sui sistemi operanti sui cicli termodinamici inversi; avere capacità di condurre analisi sulla trasmissione del calore in sistemi semplici operanti in regime stazionario con il metodo dell’analogia elettrica; mostrare conoscenze di base su confort acustico ed illuminotecnico.


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode.


Criteri di attribuzione del voto finale.

Perché l'esito complessivo della valutazione sia positivo, lo studente deve conseguire almeno la sufficienza, pari a diciotto punti, nella media delle prove scritta e orale sopra descritte. La valutazione massima è raggiunta dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti del corso nell'ambito delle prove.


Learning Evaluation Methods.

The assessment of student learning consists of a test to be completed in two hours. The test is divided in two parts:
- a first part based on the solution of three exercises on topics covered in the course;
- a second part based on three theoretical questions on topics covered in the course.
A further oral exam will be taken, consisting in the discussion on one or more topics covered in the written test. To access the further oral exam, the student must have obtained at least sixteen points in the first test. In case of failure of the oral exam, the student must also repeat the first test. The first test can also be divided by two partials that will be held during the course.


Learning Evaluation Criteria.

To successfully pass the exam, the student must demonstrate, through the tests described above, to have understood the concepts of applied thermodynamics and heat transfer exposed during the course; to show ability to conduct first principle analysis on the components of machines and systems operating on inverse thermodynamic cycles; to show ability to conduct analysis on heat transfer in simple systems operating in steady state with the electrical analogy method; to have basic knowledge of acoustic and lighting comfort.


Learning Measurement Criteria.

A thirty-points scale is used for grading, with possible praise.


Final Mark Allocation Criteria.

Because the overall outcome of the evaluation is positive, the student must achieve at least eighteen points in the average of the marks obtained in the two tests described above. The highest rating is achieved by demonstrating a thorough understanding of the course content in the tests.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

Appunti dalle lezioni, disponibili sull'ambiente informatico Moodle (https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7028). Per approfondimenti: Y. Cengel, “Termodinamica e trasmissione del calore”, 2° edizione, McGraw-Hill Italia, Milano, 2009;
Y. Cengel, G. dall'O, Luca Sarto, "Fisica Tecnica Ambientale", 1° edizione, McGraw-Hill Italia, Milano, 2017.

Lecture notes (available on-line at https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7028). Y. Cengel, “Introduction to thermodynamics and heat”, 4th edition, McGraw-Hill USA, New york, 2016;
Y. Cengel, G. dall'O, Luca Sarto, "Fisica Tecnica Ambientale", 1° edizione, McGraw-Hill Italia, Milano, 2017.


E-LEARNING E-LEARNING

No.

No.


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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