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Termotecnica
Design of Thermal Systems
Fabio Polonara

Sede Ingegneria
A.A. 2016/2017
Crediti 9
Ore 72
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 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 e trasformare 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.
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 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 nell’ottica del risparmio energetico ed economico; 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, i consumi energetici e 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

Programma
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.

Modalità di svolgimento dell'esame
METODI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
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
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).

CRITERI DI ATTRIBUZIONE DEL VOTO FINALE
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.

Testi consigliati
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

Corsi di laurea

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