Corso di Termofluidodinamica

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Corso di Termofluidodinamica modulo di Termodinamica Tecnica Ing. Francesco Cambuli Anno Accademico 2015/2016

2 A cosa serve la termodinamica Thermos -> caldo Dynamis -> forza La termodinamica studia le trasformazioni dei fluidi per la conversione dell ENERGIA TERMICA (Thermos) in ENERGIA MECCANICA (Dynamis) e viceversa Energia Termica Energia Meccanica

3 Esempi Turbina a gas - 1 Il fluido in ingresso subisce trasformazioni termodinamiche, chimiche e fluidodinamiche

4 Esempi Turbina a gas -2 camera di combustione Calore fornito = 100 Calore Ceduto = 65 Lavoro Utile = 35 Lavoro utile Rendimento 35% Calore fornito Ciclo Brayton

5 Esempi Impianto a vapore Impianto termoelettrico a vapore Generatore di vapore 2. Turbina a vapore 3. Condensatore 4. Torre evaporativa 5. Scarico fumi

6 Esempi Impianto a vapore - 2 Ciclo HIRN Torre di evaporazione Schema d impianto Diagrammi Termodinamici

7 Esempi Motori a Combustione Interna - 1 Motore automobilistico Intake -> Aspirazione Compression -> Compressione Combustion -> Combustione Exhaust -> Scarico

8 Esempi Motori a Combustione Interna - 2 Cicli termodinamici sul piano PV Ciclo ideale Beau de Rochas* Motori ad accensione comandata Ciclo ideale Diesel Motori ad accensione spontanea * Beau de Rochas patented his idea in 1862 but did not build such an engine, leaving the development to others. As a result of the work of Nikolaus A. Otto of Germany and Étienne Lenoir of France, four-stroke engines almost completely displaced all other types of internal combustion engines and came into universal use. (

9 Problemi pratici - 1 Serbatoio in pressione Problema: È possibile sapere quanti kg di gas (azoto, ossigeno, metano, etc.) sono contenuti in un serbatoio misurandone solo pressione e temperatura?

10 Problemi pratici - 2 Caldaia per riscaldamento Problema: Quanto gasolio utilizza una caldaia che produce 100 litri/giorno di acqua calda sanitaria a 50 C?

11 Problemi pratici - 3 Pompa/compressore Problema: Quanta energia serve per comprimere 1 kg di aria (o di acqua) dalla pressione di 1 bar fino alla pressione di 5 bar?

12 Problemi pratici - 4 Condotta isolata Problema: Quale spessore di isolante occorre prevedere per evitare una eccessiva diminuzione di temperatura di un fluido che scorre in una tubazione?

13 Programma del corso (50 ore) Introduzione. Unità di misura Principio zero della termodinamica, temperatura e termometri La materia e i suoi stati di aggregazione. Diagrammi di fase Equazioni di stato Volumi di controllo chiusi. Calore e Lavoro Equivalenza fra calore e lavoro: primo principio della termodinamica Enunciati del secondo principio della termodinamica Funzione Entropia. Ciclo di Carnot Cicli diretti o inversi Miscele di gas ideali Volumi di controllo aperti: equazioni di bilancio Equazione dell energia in forma termica e meccanica Le trasformazioni dei gas ideali nei piani TS e HS Fondamenti di Trasmissione del calore

14 Testi consigliati Yunus A. Cengel, Termodinamica e Trasmissione del Calore McGraw-Hill Libri Italia Paolo Mazzoldi, Massimo Nigro, Cesare Voci, Fisica Vol. 1. Meccanica e Termodinamica Edizioni EdiSES Mark Zemansky, Michael Abbott, Hendrick Van Nes, Termodinamica per ingegneri Zanichelli

15 Varie - 1 Dati docente Ing. Francesco Cambuli Sito web: [email protected] Ricevimento studenti Lunedì ore Giovedì ore 16-18

16 Varie - 2 Modalità d esame Prova pratica (soluzione di esercizi), in forma scritta Prova teorica (risposta a domande), in forma scritta. La prova pratica si svolgerà lo stesso giorno per FLD e TRD. Una settimana dopo, prova teorica sia per FLD che per TRD Prova pratica FLD (1 ora, voto max.15/30) + TRD (1 h, 15/30). Voto medio finale in 30esimi. E necessaria la sufficienza (>=8/15) per entrambe le prove Sono previste prove pratiche intermedie durante il corso Prova teorica Si svolgerà UNA SETTIMANA dopo la prova pratica FLD (1 h, 15/30) + TRD (1 h, 15/30). Voto medio finale in 30. E necessaria la sufficienza (>=8/15) per entrambe le prove Voto finale Voto medio tra prova pratica e teorica

17 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Corso di Termofluidodinamica modulo di Termodinamica Tecnica Ing. Francesco Cambuli Anno Accademico 2015/2016