Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Fabio POLONARA
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM09] INGEGNERIA MECCANICA (Curriculum: TERMOMECCANICO) Master Degree (2 years) - [IM09] MECHANICAL ENGINEERING (Curriculum: TERMOMECCANICO)
Dipartimento: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze MatematicheDepartment: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche
Anno di corsoDegree programme year : 1 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2019-2020
Anno regolamentoAnno regolamento: 2019-2020
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/10 - FISICA TECNICA INDUSTRIALE
Italiano
Italian
Conoscenze di Termodinamica applicata, Trasmissione del calore, Fluidodinamica
Applied Thermodynamics, Heat Transfer, Fluid Mechanics
Lezioni di teoria: 48 ore. Esercitazioni: 24 ore
Theory: 48 hours. Exercises: 24 hours
L’insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze avanzate sui sistemi per lo scambio e la conversione dell’energia termica. 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 produrre, trasformare e utilizzare l'energia, nonché con le tecniche per la valutazione dell'impatto ambientale. 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 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 e di 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 di primo e di secondo principio sui componenti e sui sistemi termici utilizzando strumenti avanzati di analisi termodinamica; 2) la capacità di eseguire analisi energetiche di primo e di secondo principio sugli scambiatori di calore e sulle reti di scambiatori col fine di integrare i processi; 3) la capacità di procedere a scelte ottimizzate nel progetto dei sistemi per la produzione, il trasporto e gli usi finali dell’energia con lo scopo di ridurre i costi, risparmiare energia e minimizzare l’impatto ambientale.
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 integrate the
fundamentals of applied thermodynamics, heat transfer and fluid dynamics in order to provide students with the necessary tools for the optimal design of thermal systems operating in the production, transport and final uses of energy. This knowledge completes the previous engineering education and increases the understanding of both thermal energy systems and their components deepening the issues related to the production, the conversion and the final uses of energy and providing techniques for the environmental impact assessment. Students will be aware of the multidisciplinary context of engineering with particular focus on the issues related to the conversion, transmission and final uses of
energy and to the design of fluid machines and energy systems.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
In order to apply the acquired knowledge, students should be able to face complex design problems and to manage innovation and development of new products and/or new technological processes. In particular, they must be able, in the design phase, to optimize systems for the exchange and the conversion of thermal energy. The main skills acquired in the course are: 1) ability to perform first and second law energy analyses on components and systems with advanced thermodynamics analysis tools; 2) ability to perform first and second law analyses on heat exchangers and heat exchangers networks aimed at process integration for saving energy and costs; 3) ability to perform optimal choices in the design of thermal systems for the production, the transport and the final use of energy aimed at saving energy and costs while minimizing environmental impact.
Transversal Skills.
The ability of solving numerical problems, together with the awareness of the acquired competences, will improve the judgement autonomy of students, their communications skills and their learning ability.
Contenuti (48 ore). Richiami di termodinamica, Proprietà dei fluidi, Relazioni per sostanze pure, Sistemi multicomponente, Sistemi con reazioni, Exergia, Exergia fisica, Bilancio di exergia per i sistemi chiusi ed i sistemi aperti, Exergia chimica, Perdita e distruzione di exergia, Efficienza exergetica, Incremento dell'efficienza termodinamica, Scambiatori di calore, Dimensionamento col metodo della differenza di temperatura media logaritmica, Dimensionamento col metodo epsilon-NTU, Analisi economica, Principi di valutazione economica, Costi livellati, Fondamenti di termoeconomia, Variabili termoeconomiche, Considerazioni sui costi, Introduzione all'ottimizzazione, Tecniche analitiche e numeriche di ottimizzazione, Efficienza exergetica costo-ottimale, Ottimizzazione termoeconomica dei sistemi complessi, Pinch Analysis, Curva composita e Pinch del processo, Massimo recupero di energia, Progetto ottimo di reti di scambiatori. Esercitazioni in aula (24 ore): esercizi numerici sugli argomenti trattati a lezione, attinenti le applicazioni tecnologiche oggetto del corso.
Class lectures contents (48 hours): First Law, Second Law, Property Relations, Basic Relations for Pure Substances, Multicomponent Systems, Reacting Mixtures, Exergy, Physical Exergy, Exergy Balance, Control Volume Exergy Balance, Chemical Exergy, Exergy Destruction and Exergy Loss, Exergetic Efficiency, Improving Thermodynamic Effectiveness, Heat Exchangers, LMTD, Epsilon-NTU method, Economic Analysis, Principles of Economic Evaluation, Levelization, Fundamentals of Thermoeconomics, Thermoeconomic Variables, Thermoeconomic Evaluation, Costing Considerations, Introduction to Optimization, Analytical and Numerical Optimization Techniques, Cost-optimal Exergetic Efficiency, Thermoeconomic Optimization of Complex Systems, Pinch Analysis, Composite Curve and Process Pinch, Maximum Energy Recovery, Grand Composite Curve, Cost-optimal Exchanger Network Design. Class exercises (24 hours): numerical exercises related to technological applications learned during the course.
La valutazione del livello di apprendimento consiste in una prova divisa in due parti: Nella prima parte lo studente deve risolvere 2 esercizi numerici relativi alle applicazioni tecnologiche che sono stati trattate a lezione. Nella seconda parte lo studente deve rispondere a 2 domande su argomenti teorici scelti tra quelli esposti a lezione. Il tempo a disposizione per la prova nel suo complesso è di 120 minuti.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Per superare con esito positivo la valutazione dell'apprendimento lo studente deve dimostrare, attraverso le prove descritte più sopra, di avere assimilato le nozioni contenute nel programma e di essere capace di risolvere correttamente esercizi numerici attinenti le applicazioni tecnologiche oggetto del corso.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode.
Criteri di attribuzione del voto finale.
I 2 esercizi di tipo numerico vengono valutati con un punteggio massimo complessivo di 60 punti su 100 (ad ogni esercizio viene attribuito un voto massimo di 30 punti, con somma totale pari a 60). Le 2 domande teoriche vengono valutate con un punteggio massimo complessivo di 40 punti su 100 (ad ogni domanda viene attribuito un voto massimo pari a 20).
Il voto in centesimi, ottenuto sommando il voto acquisito in ogni esercizio e/o domanda, viene riportato in trentesimi. La lode viene attribuita a chi, oltre ad ottenere il punteggio massimo, dimostra nella prova scritta una particolare padronanza della materia.
Learning Evaluation Methods.
The assessment of the learning level consists of a test divided into two parts: in the first part, the student must solve two numerical exercises related to technological applications that have been discussed in class. In the second part, the student has to answer 2 questions on theoretical topics chosen from among those discussed in class. The time available for the test as a whole is 120 minutes.
Learning Evaluation Criteria.
To successfully pass the exam, the student must demonstrate, through the tests described above, to have assimilated the concepts contained in the syllabus and to be able to properly solve numerical exercises related to technological applications learned during the course.
Learning Measurement Criteria.
A thirty points scale is used for grading, with “lode” to express distinction in passing the exam.
Final Mark Allocation Criteria.
The numerical exercises are evaluated with a maximum total score of 60 points out of 100 (each exercise is given a maximum score of 30 points, with a total of 60). The 2 theoretical questions are evaluated with a maximum total score of 40 points out of 100 (each question is given a maximum score of 20).
The vote in hundredths, obtained by adding the vote gained in any exercise and theoretical question, is converted in thirtyeths. The "Lode" is given to those who, in addition to achieving the maximum score on the test, demonstrate to master very well the subject.
A.Bejan, G.Tsatsaronis, M Moran. Thermal Design and Optimization. John Wiley & Sons, New York, 1996.
V.Verda, E.Guelpa. Metodi termodinamici per l'uso efficiente delle risorse. Esculapio, 2015.
F.Calise, M.Dentice d'Accadia, L.Vanoli, R.Vanoli. Fondamenti di analisi exergetica. Giapeto editore, 2016.
https://learn.univpm.it
A.Bejan, G.Tsatsaronis, M Moran. Thermal Design and Optimization. John Wiley & Sons, New York, 1996.
V.Verda, E.Guelpa. Metodi termodinamici per l'uso efficiente delle risorse. Esculapio, 2015.
F.Calise, M.Dentice d'Accadia, L.Vanoli, R.Vanoli. Fondamenti di analisi exergetica. Giapeto editore, 2016.
https://learn.univpm.it
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