Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Giovanni DI NICOLA
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 : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2017-2018
Crediti: 6
Ore di lezioneTeaching hours: 48
TipologiaType: D - A scelta dello studente
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/10 - FISICA TECNICA INDUSTRIALE
Italiano
Italian
Conoscenze di Termodinamica applicata, Trasmissione del calore, Fluidodinamica.
Basic knowledge of Applied thermodynamics, Heat transfer, Fluidynamics.
• Lezioni di Teoria, 42 ore
• Esercizi, 6 ore
• Theory lessons, 42 hours
• Exercises, 6 hours
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
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.
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.
Appunti dalle lezioni, disponibili sull'ambiente informatico Moodle (https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7759). 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.
Lecture notes (available on-line at https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7759). 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.
No.
No.
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2018-2019
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427