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Il testo di riferimento

Gli allievi dei corsi di Fisica tecnica (all. civili) e Trasmissione del calore (allievi meccanici) possono trovare un utile riferimento didattico nel testo "Elementi di Termodinamica e Trasmissione del Calore" di G. Cuccurullo, P. G. Berardi, edito dalla CUES. La III edizione, riadattata in particolare per gli allievi del corso di trasmissione del calore II anno ing. meccanica, sarà disponibile a partire dal giorno 29 del mese di marzo 2011. Cliccare qui per una anteprima.

Nel seguito vengono riportati i contenuti e una copia della prefazione che ne sintetizza lo spirito, mentre In fondo alla pagina è disponibile l'errata corrige. Diversi approfondimenti sono disponibili cliccando sull'apposito link in testata.

Esercizi e materiale didattico di supporto agli esercizi

Gli esercizi possono essere scaricati cliccando con il tasto dx sulle icone in corrispondenza della descrizione e selezionando "salva link con nome"; cliccando con il tasto sx i file verranno visualizzati nel browser.

Gli esercizi sono in perenne aggiornamento, la data riportata nel file è relativa alla release disponibile. Nel caso si riscontrino anomalie o errori, si prega di segnalarle al docente.

Capitolo 1 - termodinamica degli stati di equilibrio

Capitolo 2 - sistemi chiusi

Capitoli 5 e 15 - sistemi aperti e componenti

Capitolo 7 - conduzione stazionaria 1D

Esercizi 7.C.3 e 7.C.4
Diagrammi per l'efficienza di alette longitudinali piane

Capitolo 8 - conduzione multidimensionale

Esercizi 8.A.1 e 8.B.1

Diagrammi di Heisler
Diagrammi corpo semi-infinito c.c. III tipo

Capitoli 9-10-11-12 - convezione

Capitolo 13 - irraggiamento

Capitolo 16 - schemi elementari di impianto

Dalla prefazione

Salerno, ottobre 2002

Sin da studente e appena laureato poi, sulle ali dell’entusiasmo indotto dall’esame di Fisica Tecnica, ho volto la mia attenzione agli aspetti applicativi della Termodinamica e della Trasmissione del Calore. Ho trovato non poche difficoltà ad "essere ingegnere” in quanto il passaggio dal mondo universitario a quello del lavoro "in campo” mi si era rivelato come una frattura: trovavo da un lato ottimi testi di teoria, dall’altro manuali ricchi di informazioni pratiche ma, molto spesso, scollegati dai primi.
Questo testo si presta a vari percorsi di lettura. È orientato a fornire un supporto didattico alle necessità dello studente dei Corsi di Fisica Tecnica per allievi ingegneri civili e di Trasmissione del Calore per allievi Meccanici presso l’Università di Salerno. D’altra parte auspica di poter essere un ponte tra le due "isole” citate, a beneficio di colui che nel corso della sua attività professionale vuol saperne di più.
I concetti teorici introdotti nelle prime due parti di Termodinamica (Capitoli 1-5) e Trasmissione del Calore (Capitoli 6-8), vengono poi specializzati nella terza, applicativa, con riferimento a componenti e schemi elementari di impianti termotecnici, in un contesto omogeneo e coerente a quello teorico (Capitoli 9-12). In particolare, la Termodinamica è esposta in via deduttiva, mentre la parte di Trasmissione del Calore tende ad educare alla traduzione di problemi termici in linguaggio formale e ad affrontarne la soluzione analitica, anche in via approssimata. Con riferimento alla terza parte, il testo non vuole e non può essere un manuale, neanche può coprire con completezza la materia trattata, affascinante ma vasta e complessa; piuttosto vorrebbe proporsi come una guida al corretto approccio agli impianti in naturale applicazione delle nozioni teoriche apprese, offuscate da regole a spanne e norme tecnico-legislative laddove queste sono passivamente assunte come riferimento dall’ingegnere.

G. Cuccurullo

Contenuti

PARTE I

1 - TERMODINAMICA DEGLI STATI DI EQUILIBRIO

1. Definizioni

2. Energia interna

3. Entropia

4. Potenziali termodinamici

5. Modello di gas perfetto

6. Miscele liquido – vapore

7. Relazioni termodinamiche per i vapori saturi

8. Modello di liquido incomprimibile

9. Relazioni tra proprietà di stato

10. Rappresentazione grafica degli stati di equilibrio

11. Procedure di calcolo

2 - EQUAZIONI DEI BILANCI PER SISTEMI CHIUSI

1. Equazione del bilancio

2. Bilancio della massa

3. Bilancio della quantità di moto

4. Bilancio dell’energia totale

5. Bilancio dell’entropia

6. Il termine di produzione entropica

3 - TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE

1. Trasformazioni reali

2. Trasformazioni quasi-statiche

3. Trasformazioni internamente reversibili

4. Alcune trasformazioni notevoli

5. Trasformazioni internamente reversibili per gas perfetti

6. Serbatoi di energia meccanica e termica

7. Sull’irreversibilità di alcune trasformazioni

8. Cicli termodinamici diretti

9. Cicli termodinamici inversi

10. Equilibrio e stabilità

4 - PSICROMETRIA

1. Miscele di gas e di un vapore condensabile

2. Aria umida

3. Grandezze termodinamiche nello stato di equilibrio

4. Grandezze termodinamiche a seguito di trasformazioni

5. La misura delle grandezze termodinamiche dell’aria umida

6. Diagrammi psicrometrici

5 - EQUAZIONI DEI BILANCI PER SISTEMI APERTI

1. Il postulato dell’equilibrio locale

2. Descrizione di campo delle grandezze termo-fluidodinamiche

3. Teorema del trasporto

4. Equazioni costitutive

5. Bilancio di massa

6. Elementi di meccanica dei fluidi

7. Bilancio della quantità di moto

8. Bilancio della energia totale

9. Bilancio dell’entropia

10. Approccio a parametri concentrati

11. Equazione dell’energia meccanica

PARTE II

6 - INTRODUZIONE ALLA CONDUZIONE

1. La legge di Fourier

2. Il bilancio dell'energia

3. Condizioni ai limiti

7 - CONDUZIONE 1D STAZIONARIA

1. Lastra piana

2. Il processo di adimensionalizzazione

3. Geometria cilindrica

4. Superfici estese

8 - TRANSITORI PLURIDIMENSIONALI

1. Lastra piana

2. Corpo a parametri concentrati

3. Corpo semi-infinito

4. Cilindro infinito

5. Problemi non omogenei

6. Metodo integrale

7. Problemi con condizioni al contorno dipendenti dal tempo

8. Problemi instazionari bi-tridimensionali

9 - INTRODUZIONE ALLA CONVEZIONE

1. Definizioni e principi di base

2. Equazioni dei bilanci

3. La suddivisione spaziale del dominio di integrazione

4. compressibilità e velocità del suono

10 - CONVEZIONE ESTERNA

1. Analisi di scala

2. Metodo integrale

3. Soluzioni esatte

4. il moto turbolento

11 - MOTO IN CONDOTTI

1. Analisi preliminare del campo di velocità

2. Campo di velocità nella zona completamente sviluppata

3. Analisi preliminare del campo di temperatura

4. Campo di temperatura nella zona completamente sviluppata

5. Regione di ingresso termica e regione sviluppata dinamicamente

6. Sviluppo simultaneo degli strati limite

7. Moto turbolento

12 - CONVEZIONE NATURALE

1. Convezione naturale su lastra piana

2. Analisi di scala

3. Soluzione esatta

4. Alcune correlazioni per il moto turbolento

13 - IRRAGGIAMENTO

1. La radiazione termica come onda elettromagnetica

2. Carattere direzionale della radiazione termica

3. Flussi radiativi

4. Corpo nero

5. Caratteristiche radiative di superfici opache

6. Caratteristiche radiative di corpi semitrasparenti

7. campo radiativo in mezzi partecipanti

8. Scambio termico tra superfici

9. Scambio termico in cavità

14 - SCAMBIATORI DI CALORE

1. Equazioni di base

2. Metodo della differenza di temperatura logaritmica LMTD

3. Metodo della efficienza

PARTE III

15 - COMPONENTI DI IMPIANTI TERMOTECNICI

1. Condotti

2. Cenni sul moto di un gas

3. Valvole

4. Vaso di espansione/valvola di sicurezza

5. Macchine operatrici

6. Mescolatore adiabatico

7. Scambiatori di calore acqua-aria

8. Controllo delle prestazioni di uno scambiatore

9. Caldaia

10. Camino

11. Componenti per il trattamento dell’aria umida

16 - SCHEMI ELEMENTARI DI IMPIANTI

1. Verifica di un circuito idraulico

2. Accoppiamento compressore-circuito

3. Progetto di un circuito idraulico

4. Resistenze idrauliche

5. Le pressioni nel circuito

6. La regolazione automatica degli impianti termici

17 - IMPIANTI DI RISCALDAMENTO

1. Classificazione

2. Gli impianti a collettore

3. Progettazione

4. Esempio di calcolo

18 - IMPIANTI DI CONDIZIONAMENTO

1. Le condizioni di progetto e i carichi termici.

2. Bilanci sull’ambiente

3. Un impianto di condizionamento a tutt’aria estivo/invernale.

Errata corrige

P= pagina, F=formula, R=rigo (se seguito dal segno "-" si conti a partire dall'ultimo in fondo alla pagina), D=didascalia

- sostituire 0 con T0 F24 P129
- sostituire rw con rinfinito
F37 e F38 P192
- click here
Tabella 2 P191

- sostituire °C con K
Tabella 11 P444

- sostituire nella (8) l'espressione (6) per il flusso

- sostituire dFis = dQpunto/Tsup con Fis = Qpunto/Tsup

- le derivate II vanno sostituite con le I

- sostituire T(0) = 0 con T(0) = T0

- sostituire "il tempo caratteristico....compia" con "Il tempo caratteristico conserva il significato descritto al precedente paragrafo e può essere stimato, ritenendo solo il primo termine della sommatoria, come proporzionale a 1/lambda0^2; ne consegue che a valori di Bi crescenti fa riscontro un tempo decrescente perché il transitorio si compia, cfr. Figura 4"

-sostituire 0.04 GzL con 0.04 GzL^(2/3) e togliere la parentesi aperta prima di 0.0668

-dividere il II membro dell'ultima espressione per Um R0^2 P33

F20 P36

F90 P66

F24 P129

R9 P152

F89 P239

F23 P226

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- sostituire 0 con T0	F24 P129
- sostituire rw con rinfinito	F37 e F38 P192
- click here	Tabella 2 P191
- sostituire °C con K	Tabella 11 P444
- sostituire nella (8) l'espressione (6) per il flusso - sostituire dFis = dQpunto/Tsup con Fis = Qpunto/Tsup - le derivate II vanno sostituite con le I - sostituire T(0) = 0 con T(0) = T0 - sostituire "il tempo caratteristico....compia" con "Il tempo caratteristico conserva il significato descritto al precedente paragrafo e può essere stimato, ritenendo solo il primo termine della sommatoria, come proporzionale a 1/lambda0^2; ne consegue che a valori di Bi crescenti fa riscontro un tempo decrescente perché il transitorio si compia, cfr. Figura 4" -sostituire 0.04 GzL con 0.04 GzL^(2/3) e togliere la parentesi aperta prima di 0.0668 -dividere il II membro dell'ultima espressione per Um R0^2	P33 F20 P36 F90 P66 F24 P129 R9 P152 F89 P239 F23 P226

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