Il corso vuole fornire le conoscenze per la progettazione di massima di impianti frigoriferi Gli argomenti sono: Scambiatori di calore. Cicli frigoriferi con ciclo Rankine inverso. Tipi di compressori. Principi di regolazione. Fluidi frigorigeni. Cicli ad aria. Cicli frigoriferi tritermici (assorbimento, eiezione, adsorbimento). Uso di cicli frigo e pompe di calore in vari impianti. Fluidi secondari. Accumuli. Vortex, termoacustica, magnetocalorici. Cenni di criogenia.
Materiale didattico in formato elettronico accessibile su Moodle
Bibliografia
G. Grazzini, A. Milazzo, Tecnica del freddo, Esculapio editrice, Bologna, 2017
C. Pizzetti, Condizionamento dell'aria e refrigerazione, Masson, Milano, 1975
E. Bettanini, P.F. Brunello, Lezioni di Impianti Tecnici, 2 volumi, Cleup, Padova 1990
AA.VV., Manuale della climatizzazione, Tecniche nuove, Milano, 1992
M. Felli, Lezioni di Fisica Tecnica, Editoriale ESA, Milano 1990
J. M. Gordon, K. Choon Ng, Cool Thermodynamics, Cambridge Int. Science Publishing, Cambridge, UK, 2000
W. F. Stoecker, Industrial Refrigeration Handbook, McGraw-Hill, 1998
Obiettivi Formativi
CA2: Capacità di applicare la propria conoscenza in campo termofluidodinamico e macchinistico per risolvere problemi di termodinamica teorica ed applicata, fluidodinamica e scambio termico
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
CA8: Capacità di analizzare le tecnologie degli impianti, dei componenti e dei processi e metodi dell'ingegneria e le loro implicazioni economiche
CC6: Principi e problematiche dello scambio termico nelle macchine e impianti in sistemi e componenti di macchine e impianti di conversione energetica: tecniche di modellazione e simulazione computazionale. Metodologie di progettazione, gestione e controllo ottimizzati delle reti di scambio termico.
CC9: Generazione del freddo, sistemi e macchine elettriche.
CT3: Sviluppo di una espressione e discussione tecnica adeguata di proprie argomentazioni
CT4: Rappresentazione e comunicazione grafica (redazione di schemi, grafici e tabelle)
CT5: Comprensione di norme tecniche
CT6: Conduzione di ricerche bibliografiche mediante le principali risorse (biblioteche, banche dati scientifici, ecc.)
Prerequisiti
Conoscenze di base di Termodinamica e scambio termico
Metodi Didattici
Lezioni ed esercitazioni ex cattedra. Visite didattiche presso aziende del settore.
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale sulle problematiche termodinamiche e fluidodinamiche inerenti i sistemi frigoriferi più comuni (CA2). Verifica della capacità di analizzare impianti frigoriferi complessi con particolare riguardo al loro impatto ambientale (CA3), tenendo presenti le implicazioni economiche delle tecnologie e dei processi (CA8). E' richiesta particolare attenzione all'analisi dei processi di scambio termico (CC6) che avvengono nei sistemi di generazione del freddo (CC9). L'esame richiede una discussione tecnica adeguata delle proprie argomentazioni (CT3), anche a mezzo di adeguate rappresentazioni grafiche (CT4). Si verifica anche la comprensione delle norme tecniche relative al settore della refrigerazione (CT5) e la capacità di condurre ricerche bibliografiche per approfondire argomenti specifici (CT6).
Programma del corso
Scambio termico e perdite di carico in evaporazione e condensazione Sistemi frigoriferi con ciclo Rankine inverso. Tipi di compressori usati. Principi di regolazione. Fluidi frigorigeni e loro caratteristiche termodinamiche e ambientali. Cicli frigoriferi tritermici. Cicli frigoriferi ad aria, Brayton e umidificazione-deumidificazione. Pompe di calore; trasformatori di calore. Utilizzazione di cicli frigo e pompe di calore in vari impianti. Fluidi secondari. Accumuli. Modi diversi per produrre freddo: vortex, termoacustica, magnetocalorici. Cenni sulla criogenia e liquefazione metano.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Il corso è chiaramente correlato con le tematiche della conservazione e distribuzione degli alimenti, quindi rientra nell'obiettivo "fame zero" dell'agenda 2030. Inoltre il settore della refrigerazione ha rilevanti consumi energetici ed impatti ambientali, quindi le conoscenze del corso sono utili nell'ambito dell'obbiettivo "Energia pulita ed accessibile". Infine la refrigerazione è un settore industriale caratterizzato da grandi volui produttivi e rapida evoluzione tecnologica, per cui il corso può essere collegto all'obiettivo "Industria, innovazione ed infrastrutture".