Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Valerio D'ALESSANDRO
Lingua di erogazione: INGLESELessons taught in: ENGLISH
Laurea Magistrale - [IM15] GREEN INDUSTRIAL ENGINEERING (Curriculum: SUSTAINABLE ENERGY TRANSITION) Master Degree (2 years) - [IM15] GREEN INDUSTRIAL ENGINEERING (Curriculum: SUSTAINABLE ENERGY TRANSITION)
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: 2023-2024
Anno regolamentoAnno regolamento: 2022-2023
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/10 - FISICA TECNICA INDUSTRIALE
Inglese
Enghish
Conoscenze di base di analisi matematica, fisica generale, fisica tecnica e fluidodinamica
Basic know knowledge of: calculus, classic mechanics, thermodynamics and fluid-dynamics
Il corso consiste in 72 ore organizzate come segue:
• 48 lezioni di teoria
• 24 di esercitazione al calcolatore
The course consists of 72 hours of class lectures, divided as the following:
• 48 hours of theory
• 24 hours of computing exercises
Il corso fornisce conoscenze avanzate di Trasmissione del Calore necessarie a dimensionare sistemi di scambio termico, tradizionali ed innovativi, da utilizzare in motori a combustione interna, in turbine a vapore ed a gas ed in sistemi di potenza per la trazione elettrica e/o ibrida. Allo sviluppo teorico sarà affiancata la progettazione termofluidodinamica mediante modelli di calcolo numerico. Lo studente in tal modo acquisirà una maggiore conoscenza del settore dell'ingegneria energetica in generale, e svilupperà una maggiore consapevolezza progettuale nel settore della Trasmissione del Calore (Scambiatori di calore, Heat Pipes, modellazione di micro heat exchangers)
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Lo studente durante il corso affronterà tematiche progettuali avanzate, anche di notevole complessità, al fine di curare l'innovazione e lo sviluppo di sistemi innovativi di interesse ingegneristico. Attraverso l’applicazione delle conoscenze maturate durante il corso lo studente conseguirà la capacità di scegliere ed applicare metodi di dimensionamento termofluidodinamici di nuova generazione di componenti ed impianti al fine di predirne e migliorarne le prestazioni.
Competenze trasversali.
Le capacità e le competenze prima descritte, se pienamente acquisite mediante una solida formazione teorica e progettuale, contribuiranno ad incrementare capacità di apprendimento in autonomia dello studente
Knowledge and Understanding.
The course treats Heat Transfer advanced topics with the aim to provide design techniques for the main thermal management devices to be applied in internal combustion engines, steam and gas turbines and power systems for electric and hybrid vehicles. Theoretical and design topics will be addressed in thermo-fluid dynamic field using numerical techniques. Computing exercises will be also held. Students will improve their design skill in the Energy Engineering area with particular emphasis to Heat Transfer (Heat Exchangers, Cold-plates, Heat pipes, micro heat-exchangers modelling also for biomedical applications)
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
Students will improve their heat transfer design skills. The course also provides advanced knowledge about the application of innovative thermo-fluid dynamic design methods for plants components. These design strategy will allow to predict energy plants components performance and to improve their performance.
Transversal Skills.
Skills above described, if completely achieved, will improve students autonomous learning
Generalità sui meccanismi di scambio termico. Conduzione termica. Scambio termico conduttivo monodimensionale in condizioni stazionarie. Scambio termico conduttivo in regime non-stazionario: metodo a parametri concentrati, mezzo semi-infinito. Applicazioni di bio-ingegneria. Metodi ai volumi e differenze finite per problemi di trasmissione del calore. Scambio termico per convezione forzata in flussi esterni ed interni. Scambio termico per convezione naturale. Progettazione di superfici alettate. Lo Scambio termico per irraggiamento. Meccanismi di scambio termico combinati. Dimensionamento di scambiatori di calore per sistemi energetici di potenza.
Durante il corso verranno sviluppate delle esercitazioni in Matlab/Octave inerenti i metodi numerici per problemi di Trasmissione del Calore. La libreria OpenFOAM è adottata come formato di riferimento per l'I/O nelle applicazioni inerenti il metodo ai volumi finiti.
Introduction to heat transfer mechanisms. Conduction heat transfer. Steady state 1-D conduction heat transfer. Unsteady conduction heat transfer: lumped parameters method, semi-infinite body. Bio-heat transfer (hints). Finite difference and finite volume methods for thermal problems. Forced convection heat transfer in external and internal flows. Free convection heat transfer. Extended surface heat transfer. Radiation heat transfer. Combined heat transfer mechanisms. Heat exchangers design for power energy systems. During the course will be also developed codes in MATLAB/Octave environment for the numerical solution of heat transfer problems of practical engineering interest. Both finite difference method and finite volume one will be discussed. OpenFOAM library is adopted as reference for I/O format for finite volume applications.
Il livello di apprendimento degli studenti viene valutato attraverso una prova orale.
Ciascuno studente è tenuto a presentare una tesina inerente un codice per la soluzione numerica di un problema di trasmissione del calore. E' possibile sviluppare un'esercitazione estesa su uno degli argomenti del corso, scelto dallo studente in accordo con il docente.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Vengono valutate la comprensione degli aspetti teorici, la capacità di legare la teoria alle applicazioni ingegneristiche della trasmissione del calore e la capacità di utilizzare strumenti di uso pratico e numerico.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Generalmente vengono proposti più quesiti sia su aspetti teorici che 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 agli studenti in grado di dimostrare: buona autonomia nella risoluzione dei problemi, elevata chiarezza espositiva ed un buon uso del linguaggio tecnico
Learning Evaluation Methods.
Oral examination. Each student is required to prepare a project work. It can be either the report concerning a code for the numerical solution of heat transfer problems or the report of an extended exercise on one of the topics of the course, chosen by the student in agreement with the professor.
Learning Evaluation Criteria.
It is evaluated: (i) the knowledge and understanding of the theoretical aspects; (ii) the ability in connecting the theory to the practical applications; (iii) the capability in using practical and numerical tools
Learning Measurement Criteria.
Usually, the student is asked to discuss several topics regarding both theoretical and practical aspects. 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.
Appunti e slides delle lezioni (https://learn.univpm.it);
T. L. Bergman, A. S. Lavine - Fundamentals of Heat and Mass Transfer – John Wiley & Sons Ltd, 2017
Moukalled, F., Mangani, L., Darwish, M., The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics, Springer, ISBN: 978-3-319-16874-6
slides of the lectures (https://learn.univpm.it);
T. L. Bergman, A. S. Lavine - Fundamentals of Heat and Mass Transfer – John Wiley & Sons Ltd, 2017
Moukalled, F., Mangani, L., Darwish, M., The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics, Springer,
no
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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 2023-2024
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
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