Corso di TermoFluidodinamica Applicata (9 CFU, n.o.) - A/A 2009/2010

Corsi di Laurea Magistrale in Ing. Meccanica e Ing. Meccanica dell'Industria Alimentare

1░Anno L.M., 2░ Ciclo, Orario: Martedi' 8.30-11.30, Aula D - Giovedi' 10.30 -13.30, Aula D

docente: prof. Angelo Farina

E-MAIL: farina@unipr.it

Internet: http://pcfarina.eng.unipr.it/ oppure http://www.angelofarina.it/

Ricevimento studenti: lunedi' 10:30 - 12:30 - palazzina 7 (sconsigliato: meglio la posta elettronica)

Telefono: 0521 905854 (risponditore telefonico) (sconsigliato)

Fax: 0521 905705 (me li recapitano solo dopo 2-3 giorni)


Contenuti


Programma del Corso di TermoFluidodinamica Applicata (9 CFU)

  • Trasporto di materia. Legge di Fick. Coefficiente di diffusione di materia. Equazione di conservazione per una singola specie chimica in miscele binarie. Forma adimensionale dell'equazione. Il numero di Schmidt. Numero di Sherwood. Strato limite di concentrazione. La diffusione del vapore nelle pareti multistrato - condensazione interstiziale (diagrmma di Glaser)
  • Analogia tra trasporto di energia, materia e quantita' di moto. Analogia di Reynolds. Analogia di Chilton Colburn.  Simultaneo trasporto di materia ed energia. Raffreddamento evaporativo. Processo di saturazione adiabatica. Teoria e pratica dello psicrometro. Il diagramma psicrometrico.
  • Convezione. Generalita' sullo scambio termico per convezione. Le equazioni di strato limite. Convezione forzata. Flusso esterno. Lastra piana con deflusso parallelo. Deflusso trasversale su superfici cilindriche e sferiche. Deflusso trasversale su banchi di tubi.
  • Flusso interno. Regione di ingresso e moto laminare completamente sviluppato. Il bilancio dell'energia per le condizioni al contorno di flusso uniforme alla parete e di temperatura di parete uniforme. Correlazioni di convezione per il moto laminare nei condotti. Moto turbolento completamente sviluppato. Correlazioni. Condotti a sezione non circolare. 
  • Incremento dello scambio termico. Le tecniche di incremento dello scambio termico. Tecniche passive ed attive. Vantaggi dell'incremento dello scambio termico. Superfici alettate. Tubi con alettatura longitudinale ed elicoidale.
  • Scambiatori di calore. Generalita' e classificazione. Coefficiente globale di scambio termico. Effetto dello sporcamento della superficie. Differenza di temperatura medio logaritmica: scambiatori a correnti parallele e non parallele. Metodo dell'efficienza e del numero di unita' di trasporto (NTU). Scambiatori compatti.
  • Reologia. Classificazione dei fluidi: puramente viscosi, viscoelastici e dipendenti dal tempo. Modelli reologici. Fludi non Newtoniani: modello di Bingham e a legge di potenza. Determinazione dei parametri reologici mediante reometro a tubo capillare. Fluidi verificanti la legge di potenza in moto entro condotti. Profilo di velocita'. Numero di Reynolds generalizzato. Fattore di attrito in regime laminare. Regime turbolento. Relazione di Dodge e Metzner. Scambio termico convettivo in regime laminare e turbolento.
  • Scambio termico in ebollizione e condensazione. Raggruppamenti adimensionali nell'ebollizione e nella condensazione. Regimi di ebollizione: ebollizione di massa, ebollizione in convezione forzata, ebollizione sottoraffreddata e satura. Modalita' di ebollizione di massa: in convezione naturale, nucleata, regime di transizione, a film. Correlazione di Rhosenow. Flusso critico. Flusso minimo. Ebollizione in convezione forzata. Condensazione superficiale. Condensazione a film e condensazione a gocce. Condensazione a film laminare su lastra piana verticale, soluzione di Nusselt, numero di Reynolds per la condensazione a film: regime di transizione, regime turbolento numero di Nusselt modificato. Condensazione a film su sistemi radiali. Condensazione a gocce.
  • Il problema dei transitori termici e fluidodinamici: soluzioni analitiche e soluzioni numeriche. Sviluppo di un codice numerico di simulazione dei transitori termici basato sul metodo delle differenze finite, facendo impiego di un linguaggio di programmazione visuale.
  • Applicazioni tecniche nell'industria alimentare: apparecchiature per l'essicazione, il congelamento, la concentrazione di sostanze alimentari. Esempi impiantistici.
  • Esercitazioni in laboratorio informatico sulle tecniche di simulazione numerica dello scambio termico, utilizzando sia codice realizzato dagli studenti (eserc. n. 1), sia il programma "general purpose" COMSOL (eserc. n. 2).
  • L'attivita' di esercitazione vale come tirocinio formativo da 2 CFU per gli studenti che lo abbiano inserito nel loro piano di studio, a patto che siano presenti a tutte le esercitazioni e che presentino  una tesina descrittiva dell'esperienza.
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Modalita' d'esame

L'esame consiste in una classica interrogazione, costituita solitamente da tre brevi domande, almeno una delle quali a' un esercizio. Tuttavia, al contrario di altri esami, non a' richiesto di mostrare di ricordare a memoria formule complicate: occorre invece dimostrare di padroneggiare bene le definizioni delle grandezze fisiche e le loro unita' di misura, di aver compreso le legge fisiche fondamentali (non di averne imparato a memoria l'enunciato!), e di saper ragionare nell'impostazione di problemi diversi da quelli illustrati a lezione. Nel corso dell'esame lo studente a' libero di consultare appunti e dispense, o il materiale fotocopiato a disposizione presso il Centro Documentazione.

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Date Ufficiali degli Appelli d'Esame

Data

Giorno

Ora

Luogo

30/09/2009 mercoledý 9.00 Aula B (Sede Didattica)
29/01/2010 venerdý 9.00 Aula... (Sede Didattica)
26/02/2010 venerdý 9.00 Aula... (Sede Didattica)
11/06/2010 venerdý 9.00 Aula... (Sede Didattica)
02/07/2010 venerdý 9.00 Aula... (Sede Didattica)
23/07/2010 venerdý 9.00 Aula... (Sede Didattica)
10/09/2010 venerdý 9.00 Aula... (Sede Didattica)
24/09/2010
Attenzione - posticipata al 1/10/2010 !!!
venerdý 9.00 Aula E (Sede Didattica)

Le date degli appelli, essendo state fissate con quasi un anno d'anticipo, potranno essere posticipate di alcuni giorni (al massimo 1 settimana) in caso di inderogabili impegni del docente emersi in tempi successivi all'iniziale fissazione del calendario, o causa problemi di disponibilita' delle aule, ma comunque con congruo preavviso su questo sito Web e mediante affissione di avviso in bacheca, almeno una settimana prima della data originariamente indicata. Di regola invece le date degli appelli ufficiali non possono venire anticipate.


Esami in orario di ricevimento

Gli studenti possono chiedere al docente di sostenere l'esame anche in date diverse da quelle "ufficiali" su indicate, concordando data e luogo dell'esame tramite E-mail. In particolare la regola generale e' quella di presentarsi agli esami "fuori appello" durante l'orario di ricevimento, anche se e' sempre opportuno preavvisare via E-mail. Spetta agli studenti interessati verificare che sia loro consentito sostenere l'esame in tali date "non ufficiali": se poi risulta che non era consentito, la segreteria annulla l'esame, che deve essere ripetuto....

Per maggiore chiarezza: chi fa l'esame "fuori appello" in un giorno di ricevimento ha l'immediata verbalizzazione dell'esame svolto. Pertanto occorre verificare di poter fare l'esame nella data in cui esso effettivamente si svolge. Per nessun motivo si lascera' la verbalizzazione "in sospeso" sino alla successiva sessione di esami. Chi non e' autorizzato a fare l'esame in una certa data, ovviamente non lo puo' fare in tale data. Non ho fatto io queste regole che impediscono di fare esami in certi periodi dell'anno; esse sono state fatte per motivi presumibilmente buoni, per cui non c'e' alcun motivo di aggirare queste regole. Se esse sono ritenute inappropriate, basta chiedere alla facolta' di cambiarle, anziche' tempestare il sottoscritto di improprie richieste di aggiramento delle stesse...


Iscrizione agli esami

L'iscrizione all'esame va fatta attraverso Internet, tramite l'apposito server:

https://iscrizionet.unipr.it/iscrizionet.cgi


Informatizzazione delle dispense

Viene realizzata, con la collaborazione degli studenti, una raccolta di dispense informatizzata, consultabile via Internet su questo sito.

Sebbene la collaborazione alla redazione delle dispense informatizzate non sia obbligatoria per il superamento dell'esame, essa costituisce l'occasione per gli studenti di incrementare il loro punteggio, e nello stesso tempo di impadronirsi di tecniche basilari per la successiva professione, quali la dattiloscrittura informatizzata, il disegno elettronico, l'utilizzo di scanner o altri sistemi di cattura delle immagini da testi o riviste, etc.

Le istruzioni per la redazione delle dispense informatizzate sono disponibili via Internet, o possono venire richieste al docente nel caso di impossibilita' di accesso alla rete: e' sufficiente consegnare allo stesso la propria chiavetta USB, che verra' restituita con il file .DOT contenente le istruzioni stesse.

Le DISPENSE (A/A 2009/2010) sono rese consultabili direttamente via rete o scaricabili, man mano che le stesse vengono consegnate al docente. Esse costituiranno un valido supporto per la preparazione dell'esame, e dovrebbero evitare la spesa di acquistare libri, manuali e tabelle. Si rammenta tuttavia che il docente non puo' assumersi alcuna responsabilita' in merito ad omissioni o inesattezze in esse contenute.


Testi raccomandati/consigliati

F. KREITH: “Principi di trasmissione del calore” - Liguori Editore, Napoli, 1976

F. P. INCOPRERA, D P DE WITT: " Fundamentals of Heat and Mass Trasfer ", John Wiley & Sons, New york, 1985.


Commenti e Suggerimenti

Per favore comunicate con me preferenzialmente via E-Mail per ogni necessita' di chiarimenti o per suggerimenti. Trovarmi al telefono e' pressoche' impossibile, in quanto non sono quasi mai in ufficio. Passo il mio tempo migliore in qualche laboratorio, o a fare esperimenti "sul campo". Anche sugli orari ufficiali di ricevimento non si deve fare troppo affidamento, perche' spesso sono via in missione. Meglio prendere appuntamento via E-mail....

Per la preparazione dell'esame orale, e' consigliabile venire ad assistere nell'appello precedente a quello in cui si vuole sostenere l'esame.

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Ultima revisione: 20/09/10