UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DELL`AQUILA FACOLTÀ DI

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DELL'AQUILA
FACOLTÀ DI INGEGNERIA
A.A. 2007/2008
Fisica tecnica
Prof. Filippo De monte
(Aggiornato il 28/05/2008)
PARTE I - CONDUZIONE TERMICA
1. Conduzione termica
Postulato di Fourier. Conducibilità termica.
Equazione differenziale della conduzione in coordinate Cartesiane.
Espressioni semplificate: Fourier, Poisson e Laplace.
Densità, calore specifico (per solidi e liquidi), diffusività termica.
Dimostrazione dell?equazione differenziale della conduzione in coordinate cartesiane
2. Conduzione termica 1D stazionaria Cartesiana
Parete piana con condizioni al contorno del 1° tipo (risoluzione classica e fisica). Esercizio.
Parete piana multi-strato con condizioni al contorno del 1° tipo. Resistenze termiche in serie ed in
parallelo. Resistenza termica di contatto (da 10-3a 10-5 m2°C/W). Esercizi.
Parete piana mono- e multi-strato con condizioni al contorno del 3° tipo (risoluzione classica e fisica).
Cenni su convezione ed adduzione. Esercizi.
Parete piana con condizioni al contorno di 1° e 2° tipo.
3. Conduzione termica 1D stazionaria cilindrica
Equazione differenziale della conduzione in coordinate cilindriche
Parete cilindrica mono- e multi-strato con condizioni al contorno del 1° tipo (risoluzione classica e
fisica). Resistenza termica.
Parete cilindrica mono- e multi-strato con condizioni al contorno del 3° tipo (risoluzione classica e
fisica). Coefficiente globale di trasmissione.
Raggio critico di isolamento per pareti cilindriche (tubazioni, condotti, ? ). Esercizio.
Cilindro pieno con generazione interna di calore con condizioni al contorno di 1° e 3° tipo.
Raggio critico di isolamento per conduttori elettrici. Esercizio.
4. Conduzione termica non stazionaria. Corpi termicamente sottili
legge di raffreddamento. Esercizio.
Legge di riscaldamento.
Legge di surriscaldamento. Esercizio.
PARTE II - CONVEZIONE TERMICA
1. Convezione termica
Convezione naturale, forzata e mista
Strato limite idrodinamico (moto forzato di un fluido su lastra piana orizzontale). Numero di
Reynolds. Coefficiente di attrito locale
Equazioni di continuità e di conservazione della quantità di moto. Coefficiente di attrito medio. Esercizio
Strato limite termico (convezione forzata di un fluido su lastra piana orizzontale). Coefficiente di
convezione locale. Numero di Nusselt.
Equazione dell?energia. Numero di Prandtl. Coefficiente di convezione medio
Metodo integrale di von Karman. Esercizi
2. Calcolo del coefficiente convettivo
Determinazione sperimentale
Correlazione diretta ed indiretta dei dati sperimentali
Analisi dimensionale. Teorema P
3. Convezione naturale
Convezione naturale di un fluido su lastra piana verticale
Strato limite. Numero di Grashof locale. Coefficiente di espansione termica
Equazioni di governo nello strato limite laminare. Metodo integrale
Analisi dimensionale
Correlazioni empiriche su lastra piana verticale. Esercizio
Convezione mista. Analisi dimensionale
PARTE III ? IRRAGGIAMENTO TERMICO
1. Radiazioni
Radiazioni emesse da un corpo. Classificazione
Grandezze emisferiche
Grandezze direzionali. Superfici lambertiane
Radiazioni incidenti su un corpo. Coefficienti di assorbimento, riflessione e trasmissione. Costante
di assorbimento
Corpo opaco, trasparente, grigio, grigio a tratti e corpo nero
Leggi del corpo nero (Planck, Wien e Stefan ? Boltzmann). Funzione di irraggiamento. Effetto serra
Definizione di emissività direzionale ed emisferica monocromatica e totale.
Principio di Kirchhoff e relative deduzioni.
Corpi grigi. Esercizi
Fattore di vista (o intercettazione). Esempi. Esercizi
2. Scambi termici per irraggiamento in cavità chiuse
Flusso termico netto, superficie re irradiante, potenza incidente
Flusso termico netto nel caso di cavità costituite da N superfici nere. Esempio su cavità di 2 sfere nere
concentriche
Metodo delle reti per cavità costituite da N superfici grigie. Radianza.
Esempi. Cavità di due superfici (lastre piane e sfere concentriche). Schermo. Esercizio
Cavità di tre superfici. Casi particolari: una superficie è re-irradiante o nera. Esercizi
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