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Tecnica del Freddo
Refrigeration
Giovanni Di Nicola

Sede Ingegneria
A.A. 2016/2017
Crediti 6
Ore 48
Periodo II
Lingua ITA

Prerequisiti
Conoscenze di Termodinamica applicata, Trasmissione del calore, Fluidodinamica.

Risultati di apprendimento attesi
CONOSCENZE E COMPRENSIONE:
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.
CAPACITA' DI APPLICARE LE CONOSCENZE:
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

Programma
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.

Modalità di svolgimento dell'esame
METODI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
La valutazione del livello di apprendimento degli studenti viene effettuata mediante una prova, 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.

CRITERI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Per superare con esito positivo la valutazione dell'apprendimento, lo studente dovrà dimostrare, attraverso la prova prima descritta, 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
Ad ognuna delle domande è assegnato un punteggio compreso tra zero e trenta. Il voto complessivo, in trentesimi, è dato dalla media dei voti ottenuti nelle due prove, con arrotondamento all'intero per eccesso.

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, nella prova prima descritta. La valutazione massima è raggiunta dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti del corso nell'ambito della prova.

Testi consigliati
Appunti dalle lezioni, disponibili sull'ambiente informatico Moodle (https://lms.univpm.it/enrol/index.php). Per approfondimenti: A. Cavallini, L. Mattarolo, Termodinamica applicata, CLEUP, Padova, 1992. W.F. Stoecker, Manuale della refrigerazione industriale, Tecniche Nuove, Milano, 2001.

Corsi di laurea

• Ingegneria Meccanica (Corso di Laurea Magistrale (DM 270/04))