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
Dipartimento: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'InformazioneDepartment: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'Informazione
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2019-2020
Anno regolamentoAnno regolamento: 2018-2019
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..
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 persons and the enviroment where they live.
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 all'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;


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 per conduzione. Equazione generale della conduzione termica. Trasmissione del calore del calore in tessuti biologici: equazione di Pennes e di Wulf. Scambio termico per convezione ed 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 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.
Conduction heat transfer. Bio-heat transfer: Pennes and Wulf equations. Heat transfer by 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.. 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. 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
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

G.Cesini, G.Latini, F.Polonara
Fisica Tecnica
Città Studi, Torino, 2017
ISBN: S9788825174038
Lessons slides available on Moodle platform: https://learn.univpm.it


Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2019-2020
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2019-2020

 


Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427