Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[3I204] - TECNICA DEL FREDDOREFRIGERATION SYSTEMS
Giovanni DI NICOLA
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM09] INGEGNERIA MECCANICA Master Degree (2 years) - [IM09] MECHANICAL ENGINEERING
Dipartimento: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze MatematicheDepartment: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2022-2023
Anno regolamentoAnno regolamento: 2021-2022
Crediti: 6
Ore di lezioneTeaching hours: 48
TipologiaType: D - A scelta dello studente
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/10 - FISICA TECNICA INDUSTRIALE

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

Italiano

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Conoscenze di Termodinamica applicata, Trasmissione del calore,
Fluidodinamica.

Basic knowledge of Applied thermodynamics, Heat transfer,
Fluidynamics.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

• Lezioni di Teoria, 42 ore
• Esercizi, 6 ore

• Theory lessons, 42 hours
• Exercises, 6 hours


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

L’insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze avanzate
sui sistemi per la produzione del freddo e sulla conservazione delle
derrate alimentari. Tali conoscenze, integrando le nozioni acquisite nella
precedente preparazione ingegneristica costituiranno degli
approfondimenti che dovranno arricchire la conoscenza nel campo dei
componenti e dei sistemi termici approfondendo gli aspetti propriamente
connessi con i sistemi per trasformare l'energia, nonché con le tecniche
per la valutazione dell'impatto ambientale, in modo che lo studente
acquisisca una chiara consapevolezza del più ampio contesto
multidisciplinare dell'ingegneria, con un chiaro richiamo agli aspetti
propriamente connessi con i sistemi e le tecnologie per la produzione, il
trasporto e gli usi finali dell’energia, e della progettazione ottimizzata di
componenti e sistemi energetici.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Al fine di affrontare tematiche progettuali avanzate, anche di notevole
complessità, e curare l'innovazione e lo sviluppo di nuovi prodotti e di
nuovi processi tecnologici attraverso l’applicazione delle conoscenze, lo
studente dovrà saper progettare con criteri di ottimizzazione i sistemi per
lo scambio e la conversione dell’energia termica. Tale capacità si
estrinsecherà attraverso una serie di abilità professionalizzanti, quali: 1.
la capacità di eseguire analisi energetiche sui componenti e sui sistemi
per la produzione del freddo; 2. la capacità di procedere a scelte
ottimizzate nel progetto dei sistemi per la produzione del freddo con
particolare attenzione alla conservazione delle derrate alimentari al fine
di ridurre i costi, i consumi energetici e l’impatto ambientale; 3. la
capacità di ricorrere a modalità alternative per la produzione del freddo anche mediante utilizzo di fonti energetiche alternative


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 aim of the course is to enable students to acquire advanced
knowledge on systems for the cold production and the foods storage.
Such knowledge, integrated with the ones gained on the fundamentals of
applied thermodynamics, heat transfer and fluid dynamics, will provide
the insights that will increase the knowledge in the field of components
and thermal systems by deepening the aspects specifically related to
systems for the energy transformation, as well as the techniques for
environmental impact assessment, so that the student could acquire a
clear awareness of the wider multidisciplinary context of engineering,
with a clear reference to the aspects specifically related to systems and
technologies for the production, transportation and end-use of energy,
and optimized design of components and energy systems


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

In order to address advanced design themes, even of considerable
complexity, and treat the innovation and development of new products
and new technological processes through the application of knowledge,
the student will have to know how to design with optimization criteria the
systems for the exchange and thermal energy conversion. This ability will
be possible through a number of professional skills, such as: 1. ability to
perform energy analysis on components and systems for the cold
techniques; 2. ability to perform optimal choices in the design of systems
for the cold production with particular attention to the foods storage
aimed at saving energy and costs while minimizing environmental
impact; 3. ability to apply alternative methods for the cold production
also through the use of alternative energy sources


Transversal Skills.

The ability to solve numerical problems will help the student to improve
the general degree of independence of judgment, the communication
ability that comes from knowing his own skills, the ability to learn
independently and to draw conclusions



PROGRAMMA PROGRAM

Contenuti (lezioni frontali, 42 ore).
Richiami di termodinamica. Ciclo di Carnot inverso. Rendimento di prima
e di seconda legge. Piani termodinamici. Ciclo reale a compressione di
vapore. I fluidi refrigeranti. Requisiti funzionali ed ambientali dei fluidi di
lavoro. Refrigeranti sintetici e refrigeranti naturali. Ambiti applicativi dei
principali refrigeranti. Sottoraffreddamento del liquido e surriscaldamento
all’aspirazione. Scambiatore di calore liquido/aspirazione. Limiti di
convenienza dei cicli a singolo stadio. Cicli a doppio stadio. Valutazione
della pressione intermedia ottimale. Cicli a doppia temperatura. Cicli in
cascata.
Principali componenti dei cicli a compressione di vapore. Compressori
dinamici e volumetrici; rendimento volumetrico e isentropico.
Modulazione della capacità frigorifera. Condensatori ed evaporatori.
Organi di laminazione.
Liquefazione dei gas. Ciclo di Linde. Temperatura di inversione. Ciclo di
Claude.
Cicli inversi alternativi. Ciclo ad assorbimento: generalità; coppie di fluidi
e loro ambiti applicativi; analisi di primo principio. Ciclo ad aria inverso.
Ciclo ad adsorbimento. Refrigerazione termoelettrica.
Torri evaporative. La catena del freddo. Meccanismi di deterioramento
delle derrate alimentari ed influenza della temperatura. Condizioni di
conservazione per i prodotti freschi. Conservazione in atmosfera
controllata. Prodotti congelati e prodotti surgelati. Valutazione dei tempi
di congelamento. Tecniche di surgelazione. Scongelamento. Celle e
magazzini frigoriferi. Calcolo dei carichi termici.
Esercitazioni in aula (6 ore).
Esercitazione sui compressori. Dimensionamento di un magazzino
frigorifero.

Contents (42 hours).
Basic Thermodynamics. Reverse Carnot cycle. First and second Law
efficiency. Thermodynamic charts. Vapour compression refrigerating
cycle. Refrigerant fluids. Functional and environmental requirements for
the working fluids. Synthetic and natural refrigerants. Application
domains for the specific refrigerants. Liquid subcooling and suction
superheating. Liquid/suction heat exchanger. Applicative limits of single
stage cycles. Two stages cycles. Assessment of optimal intermediate
pressure. Dual temperature cycles. Cascade cycles.
Main components for the vapour compression cycles. Dynamic and volumetric compressors; volumetric and isentropic efficiency. Modulation
of the refrigaration capacity. Condensers and evaporators. Throttling
valves.
Gas liquefaction. Linde cycle. Inversion temperature. Claude cycle.
Alternative reverse cycles. Absorption cycle: working fluids and their
applicative domains; first law analysis. Air cycle. Adsorption cycle.
Thermoelectric refrigeration.
Cooling Towers. The cold chain. Temperature influence in the
deterioration of foodstuffs. Storage conditions for fresh products.
Controlled atmosphere. Frozen and quick-frozen products. Assessment of
freezing time. Freezing techniques. Thawing. Cold rooms. Thermal load of
cold rooms.
Exercises (6 hours).
Exercises on the compressors. Design of cold rooms.


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

La valutazione del livello di apprendimento degli studenti viene effettuata
mediante una prova scritta, consistente in alcune domande di natura
teorica e applicativa riguardanti gli argomenti trattati nel corso, da
completare in due ore. Nella prova si richiede allo studente di esporre
sinteticamente le basi teoriche e i principali concetti applicativi della
refrigerazione. La precedente prova sarà discussa in una successiva
prova orale


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Per superare con esito positivo la valutazione dell'apprendimento, lo
studente dovrà dimostrare, attraverso le prove prima descritte, di aver
ben compreso i concetti di tecnica del freddo esposti nel corso.
In particolare lo studente dovrà mostrare di saper progettare con criteri
di ottimizzazione i sistemi per lo scambio e la conversione dell’energia
termica. Inoltre dovrà mostrare la capacità di eseguire analisi energetiche
sui componenti e sui sistemi per la produzione del freddo, la capacità di
procedere a scelte ottimizzate nel progetto dei sistemi per la produzione
del freddo con particolare attenzione alla conservazione delle derrate
alimentari al fine di ridurre i costi, i consumi energetici e l’impatto
ambientale, la capacità di ricorrere a modalità alternative per la
produzione del freddo anche mediante utilizzo di fonti energetiche
alternative.


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, nelle prove prima
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 written test, consisting
of a few questions of a theoretical nature and application regarding the
topics covered in the course, to be completed in two hours. During the
test the student is required to synthetically expose the theoretical basis
and the main application topics of refrigeration. The previous test will be
discussed in a oral test.


Learning Evaluation Criteria.

To successfully pass the exam, the student must demonstrate, through
the tests described above, to have understood the concepts of
refrigeration exposed during the course.
In particular, the student will have to know how to design with
optimization criteria the systems for the exchange and thermal energy
conversion. He will have to show the ability to perform energy analysis on
components and systems for the cold techniques, the ability to perform
optimal choices in the design of systems for the cold production with
particular attention to the foods storage aimed at saving energy and
costs while minimizing environmental impact, the ability to apply
alternative methods for the cold production also through the use of
alternative energy sources.


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 tests described above. The
highest rating is achieved by demonstrating a thorough understanding of
the course content in the tests.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

Materiale didattico disponibile nel sito: http://learn.univpm.it.
Per approfondimenti: A. Cavallini, L. Mattarolo, Termodinamica applicata,
CLEUP, Padova, 1992. W.F. Stoecker, Manuale della refrigerazione
industriale, Tecniche Nuove, Milano, 2001;
G. Grazzini e A. Milazzo, Tecnica del Freddo, Società Editrice Esculapio,
Bologna.

Learning materials will be available at: http://learn.univpm.it.
Cavallini, L. Mattarolo, Termodinamica applicata, CLEUP, Padova, 1992;
W.F. Stoecker, Industrial Refrigeration Handbook, McGraw-Hill, New York,
1998;
G. Grazzini e A. Milazzo, Tecnica del Freddo, Società Editrice Esculapio,
Bologna.


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Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2022-2023
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2022-2023

 


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