Elementi di Termodinamica e trasmissione del calore
con prime applicazioni agli impianti termotecnici
di Gennaro Cuccurullo
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Questo testo nasce con l’obiettivo di formare le basi fisico-matematiche della termodinamica e della trasmissione del calore avendo in mente come traguardo finale una delle loro principali applicazioni, la progettazione di impianti termotecnici.
Pertanto, la trattazione si sviluppa sul piano teorico nelle prime due parti, di termodinamica e trasmissione del calore, per poi dedicarsi, nella terza parte, ad argomenti introduttivi di carattere applicativo in ambito termotecnico. Vengono così definiti componenti e schemi elementari di impianti, in un contesto omogeneo e coerente a quello teorico.
In particolare, la prima parte espone la termodinamica in via deduttiva, mentre la parte di trasmissione del calore tende ad educare alla formalizzazione di problemi termici e ad affrontarne la soluzione, anche in via approssimata, con metodi diversi.
Con riferimento alla terza parte, il testo non vuole e non può essere un manuale, ma si propone di guidare per mano il futuro ingegnere verso un corretto approccio agli impianti in naturale applicazione delle nozioni teoriche apprese.
Gennaro Cuccurullo
Professore associato di Fisica Tecnica presso la facoltà di Ingegneria dell’Università degli Studi di Salerno. Svolge attività di ricerca nel campo della trasmissione del calore avvalendosi di metodi analitici, numerici e sperimentali. In precedenza ha maturato esperienze nel campo della progettazione di impianti termotecnici.
Disponibili online: materiali di supporto al testo
| Pagine | 400 |
| Data pubblicazione | Febbraio 2025 |
| Data ristampa | |
| ISBN | 8891671868 |
| ean | 9788891671868 |
| Tipologia prodotto | Cartaceo |
| Sottotitolo | con prime applicazioni agli impianti termotecnici |
| Collana | Politecnica |
| Editore | Maggioli Editore |
| Dimensione | 19x26 |
PREMESSA
PARTE 1
ELEMENTI DI TERMODINAMICA
TERMODINAMICA DEGLI STATI
L’ipotesi del continuo
Definizioni
Stato e trasformazioni
Energia interna
Entropia
Potenziali termodinamici
Relazioni tra proprietà di stato
Modello di gas perfetto
Modello di sostanza incomprimibile
Miscele liquido – vapore
Relazioni termodinamiche per i vapori saturi
Rappresentazione grafica degli stati di equilibrio
Procedure di calcolo delle proprietà
I SISTEMI CHIUSI
Equazione del bilancio
Bilancio della massa
Bilancio della quantità di moto
Bilancio dell’energia totale
Bilancio dell’entropia
Il termine di produzione entropica esterna
TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE
Trasformazioni reali
Trasformazioni quasistatiche
Il significato della generazione entropica interna
Trasformazioni internamente reversibili
Le trasformazioni irreversibili
Trasformazioni internamente reversibili per gas perfetti
Serbatoi di energia
Cicli termodinamici diretti
La qualità dell’energia
Ciclo di Carnot
Cicli termodinamici inversi
Equilibrio e stabilità
PSICROMETRIA
Miscele di gas e di un vapore condensabile
Aria umida
Grandezze di stato a seguito di trasformazioni
Misura dello stato termodinamico dell’aria umida
Diagrammi psicrometrici
SISTEMI APERTI
Oltre la termodinamica classica
Approccio a parametri concentrati
Approccio a parametri distribuiti
Bilancio di massa
Equazioni costitutive
Bilancio della quantità di moto
Bilancio dell’energia totale
Bilancio dell’entropia
Equazione dell’energia meccanica
PARTE 2
ELEMENTI DI TRASMISSIONE DEL CALORE
LA TRASMISSIONE DEL CALORE
I limiti della termodinamica classica
I modi di scambio termico
I problemi di scambio termico
CONDUZIONE STAZIONARIA 1D
La legge di Fourier
Il bilancio dell'energia
Condizioni ai limiti
Lastra piana
Lastra piana con generazione interna
Il processo di adimensionalizzazione
Geometria cilindrica
CONDUZIONE MULTIDIMENSIONALE
Lastra piana instazionaria
Corpo a parametri concentrati
Il corpo semi infinito
Parete di spessore finito
Problemi non omogenei
Condizioni al contorno dipendenti dal tempo
Problemi instazionari bi-tridimensionali
Metodo integrale
INTRODUZIONE ALLA CONVEZIONE
Definizioni e principi di base
Equazioni dei bilanci
Il numero di Nusselt
La semplificazione delle equazioni dei bilanci
LA CONVEZIONE ESTERNA
Analisi di scala
Metodo integrale
Soluzioni esatte
MOTO IN CONDOTTI
Le grandezze di riferimento nel moto confinato
Le regioni dinamiche
Le regioni termiche
CONVEZIONE NATURALE
Convezione naturale su lastra piana
Analisi di scala
Soluzione esatta
Alcune correlazioni per il moto turbolento
IRRAGGIAMENTO
Le caratteristiche della radiazione termica
Flussi radiativi
Corpo nero
Le superfici reali
Scambio termico tra superfici
Scambio termico in cavità
PARTE 3
PRIME APPLICAZIONI AGLI IMPIANTI TERMOTECNICI
SCAMBIATORI DI CALORE
Classificazione
Equazioni di base
Metodo della differenza di temperatura logaritmica
Metodo dell’efficienza
SUPERFICI ESTESE
Il bilancio di energia
Aletta di lunghezza infinita
Aletta di lunghezza finita
Caratterizzazione per geometrie diverse
Elementi progettuali
COMPONENTI DI IMPIANTO
Le macchine a fluido
Progetto e verifica
Condotti con moto incompressibile
Condotti con moto compressibile isotermo
Valvole
Vaso di espansione/valvola di sicurezza
Pompe
Compressori
Mescolatore adiabatico
Scambiatori di calore acqua-aria
Caldaia
Camino
Componenti per il trattamento dell’aria umida
SCHEMI ELEMENTARI DI IMPIANTO
Verifica di un circuito idraulico
Verifica mediante le resistenze idrauliche
Accoppiamento compressore − circuito
Progetto di un circuito idraulico
Le pressioni nel circuito
Controllo delle prestazioni di scambiatori acqua-aria
Caratteristica della regolazione
La regolazione degli impianti termici
Alcune realizzazioni pratiche di cicli diretti
Cenni sul ciclo frigorifero a compressione di vapore
Produzione di ACS ad accumulo
INTRO ALLA PROGETTAZIONE
Obiettivi di un impianto termotecnico
Classificazione
Gli impianti a collettore
Elementi progettuali per impianti di riscaldamento
Impianti di climatizzazione
APPENDICE
ELENCO DEI SIMBOLI E DELLE ABBREVIAZIONI
