B028716 - TERMODINAMICA E TERMOECONOMIA

Inglese (possibilmente).

Gran parte del materiale didattico può essere reso disponibile in lingua italiana.

Life Cycle Analysis. Termodinamica avanzata. Termoeconomia/Exergoeconomia. Analisi exergo-ambientale. Pinch Analysis.

Si veda la pagina moodle e-l https://e-l.unifi.it/course/view.php?id=17127

Fornire agli allievi ingegneri energetici o meccanici magistrali gli strumenti
applicativi necessari alla valutazione dei costi exergo-economico ed exergo-ambientali dei
prodotti energetici (energia meccanica/elettrica, calore e freddo) e l'influenza
delle irreversibilità (inefficienze) nei diversi componenti sul tale costo.

Obiettivo finale è acquisire competenze professionali avanzate sull'ottimizzazione dei sistemi energetici complessi (conversione ed utilizzo dell'energia).

Competenze/Conoscenze:
CC1-Approfondimento delle conoscenze in ambito energetico ed elettrico.
CC4-Approfondimenti di termodinamica applicata, termoeconomia, sostenibilità ambientale degli impianti, macchine, componenti e sistemi per la produzione e conversione dell’energia. Metodologie per l’individuazione delle inefficienze termodinamiche ed economiche dei sistemi energetici e dei componenti. Sostenibilità ambientale ed economica.
CA1-Capacità di analisi e modellazione di componenti e sistemi meccanici/elettrici/propulsivi: problemi e modelli alla base dell'ingegneria industriale, con particolare riferimento all'ingegneria meccanica ed energetica.
CA3-Capacità di progettare, analizzare, pianificare e gestire sistemi di conversione energetica, e il loro impatto ambientale ed impianti di servizio e di processo anche complessi e/o innovativi
CT3 -sviluppo di una espressione e discussione tecnica adeguata di proprie argomentazioni
CT4 -rappresentazione e comunicazione grafica (redazione di schemi, grafici e tabelle)

Per il corso è richiesta una preparazione operativa
avanzata sulla termodinamica (corrispondente al livello di un laureato
della classe industriale): viene comunque rivista brevemente
l'impostazione della termodinamica, anche per introdurre facilmente
l'utilizzo pratico dell'exergia ai fini della valutazione delle irreversibilità di
diversa natura e dell'ottimizzazione delle prestazioni. E' previsto l'utilizzo
a livello abbastanza avanzato di un SW di analisi termodinamica (EES)
con molti esempi sviluppati.

Lezioni, esercitazioni in aula ed aula informatica (5-6 CFU).

Laboratorio/progetto (3-4 CFU): analisi termoeconomica di un sistema e/o
componente energetico. Stesura di un breve elaborato tecnico.

Google Meet channel for exams:
cjk-xnwt-vda

Esecuzione di un compito a fine corso con utilizzo di SW EES od altro in aula informatica.

Valutazione e discussione dell'elaborato progettuale.

Impostazione unitaria di primo e secondo principio della termodinamica (exergia) per sistemi chiusi ed aperti, non reattivi e reattivi.

Bilancio diretto ed indiretto di exergia. Distruzione e perdita di exergia. Esempi di calcolo su diversi processi e tipologie di impianti di conversione.

Introduzione all'analisi termo economica / exergoeconomica. Applicazioni al calcolo del costo di componenti e correnti. Presentazione ed interpretazione dei risultati dell'analisi.
Cenni all'ottimizzazione termo economica. Analisi exergetica avanzata. Esempi applicativi.

Introduzione alla Life Cycle Analysis. Costruzione dell’inventario; categorie d’impatto; normalizzazione e pesatura. Introduzione all’analisi exergoambientale. Esempi applicativi.

Ottimizzazione di reti complesse di scambiatori. Introduzione alla Pinch Analysis. Metodo grafico e programmazione. Costruzione delle curve composite. Esempi applicativi.

Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile:
7-12-13