Il corso ha lo scopo di richiamare ed integrare concetti fondamentali della termodinamica e della fluidodinamica e di fornire metodi per trasferire tali contenuti scientifici teorici in strumenti idonei alla descrizione del funzionamento delle macchine a fluido. Con riferimento all’ambito clinico, lo studente si confronterà con le principali applicazioni relative alle macchine a fluido (es. circolazione, ventilazione, dialisi) e acquisirà la capacità di selezionare ed analizzare macchine per applicazioni biomedicali tenendo conto delle principali specifiche tecniche.
Curriculum
scheda docente
materiale didattico
• Richiami sui sistemi e le unità di misura
• Classificazione dei fluidi e principali caratteristiche: fluidi incomprimibili e comprimibili (liquidi, vapori, coesistenza di più fasi, gas perfetti e reali), stato e trasformazioni dei fluidi, varianza, equazioni di stato.
• Forze agenti su un sistema fluido: forze di massa, forze di superficie.
• Il concetto di viscosità. Fluidi viscosi newtoniani e fluidi non newtoniani. Cenni relativi alle caratteristiche reologiche e al comportamento non newtoniano del sangue.
• Definizioni di moto laminare e moto turbolento. Definizione ed importanza del numero di Reynolds. Moto permanente: calcolo delle perdite di carico distribuite e concentrate. Applicazioni: calcolo della portata in presenza di perdite di carico ripartite e localizzate.
• Principi termodinamici: conservazione, equivalenza ed evoluzione di un sistema termodinamico
- Conservazione dell’energia
- Irreversibilità in un sistema
• Trasformazioni termodinamiche: piani di raffigurazione, trasformazioni notevoli (adiabatica, isoterma, isoentalpica, isobara, isocora, politropica), valutazione delle grandezze termodinamiche, lavori e calori.
• Trasformazioni di compressione ed espansione: adiabatiche ideali e reali
• Equazioni cardinali dell’efflusso: continuità, conservazione della quantità di moto e del momento della quantità di moto, conservazione dell’energia, entropia
• Applicazione dei principi fluidodinamici e termodinamici all’analisi delle macchine: casi notevoli
• Applicazione dei principi termodinamici all’analisi di apparati di scambio termico: casi notevoli
• Cavitazione: fenomenologia, Net Positive Suction Head (NPSH) dell’impianto, depressione dinamica totale della macchina, criteri di selezione delle macchine in relazione al fenomeno della cavitazione, valutazione del massimo battente idraulico.
• Cenni relativi ad impianti di produzione combinata di energia elettrica e termica e ad alcuni impianti meccanici al servizio delle strutture ospedaliere (es. impianti frigoriferi, impianti motori termici, impianti di cogenerazione e trigenerazione e impianti di ventilazione e climatizzazione comunemente impiegati nell’ambito delle strutture ospedaliere)
Programma
• Macchine e Apparati di scambio termico: Classificazione• Richiami sui sistemi e le unità di misura
• Classificazione dei fluidi e principali caratteristiche: fluidi incomprimibili e comprimibili (liquidi, vapori, coesistenza di più fasi, gas perfetti e reali), stato e trasformazioni dei fluidi, varianza, equazioni di stato.
• Forze agenti su un sistema fluido: forze di massa, forze di superficie.
• Il concetto di viscosità. Fluidi viscosi newtoniani e fluidi non newtoniani. Cenni relativi alle caratteristiche reologiche e al comportamento non newtoniano del sangue.
• Definizioni di moto laminare e moto turbolento. Definizione ed importanza del numero di Reynolds. Moto permanente: calcolo delle perdite di carico distribuite e concentrate. Applicazioni: calcolo della portata in presenza di perdite di carico ripartite e localizzate.
• Principi termodinamici: conservazione, equivalenza ed evoluzione di un sistema termodinamico
- Conservazione dell’energia
- Irreversibilità in un sistema
• Trasformazioni termodinamiche: piani di raffigurazione, trasformazioni notevoli (adiabatica, isoterma, isoentalpica, isobara, isocora, politropica), valutazione delle grandezze termodinamiche, lavori e calori.
• Trasformazioni di compressione ed espansione: adiabatiche ideali e reali
• Equazioni cardinali dell’efflusso: continuità, conservazione della quantità di moto e del momento della quantità di moto, conservazione dell’energia, entropia
• Applicazione dei principi fluidodinamici e termodinamici all’analisi delle macchine: casi notevoli
• Applicazione dei principi termodinamici all’analisi di apparati di scambio termico: casi notevoli
• Cavitazione: fenomenologia, Net Positive Suction Head (NPSH) dell’impianto, depressione dinamica totale della macchina, criteri di selezione delle macchine in relazione al fenomeno della cavitazione, valutazione del massimo battente idraulico.
• Cenni relativi ad impianti di produzione combinata di energia elettrica e termica e ad alcuni impianti meccanici al servizio delle strutture ospedaliere (es. impianti frigoriferi, impianti motori termici, impianti di cogenerazione e trigenerazione e impianti di ventilazione e climatizzazione comunemente impiegati nell’ambito delle strutture ospedaliere)
Testi Adottati
Materiale a cura del docenteBibliografia Di Riferimento
• R. D. Zucker, O. Biblarz, “Fundamentals of Gas Dynamics”, Ed. John Wiley & Sons • Moran M., Shapiro H., Boettner D., Bailey M., FUNDAMENTALS OF ENGINEERING THERMODYNAMICS, Ed. WileyModalità Frequenza
In presenzaModalità Valutazione
La modalità di valutazione consta in una prova scritta contenente tre esercizi e tre domande aperte di carattere teorico.
scheda docente
materiale didattico
• Richiami sui sistemi e le unità di misura
• Classificazione dei fluidi e principali caratteristiche: fluidi incomprimibili e comprimibili (liquidi, vapori, coesistenza di più fasi, gas perfetti e reali), stato e trasformazioni dei fluidi, varianza, equazioni di stato.
• Forze agenti su un sistema fluido: forze di massa, forze di superficie.
• Il concetto di viscosità. Fluidi viscosi newtoniani e fluidi non newtoniani. Cenni relativi alle caratteristiche reologiche e al comportamento non newtoniano del sangue.
• Definizioni di moto laminare e moto turbolento. Definizione ed importanza del numero di Reynolds. Moto permanente: calcolo delle perdite di carico distribuite e concentrate. Applicazioni: calcolo della portata in presenza di perdite di carico ripartite e localizzate.
• Principi termodinamici: conservazione, equivalenza ed evoluzione di un sistema termodinamico
- Conservazione dell’energia
- Irreversibilità in un sistema
• Trasformazioni termodinamiche: piani di raffigurazione, trasformazioni notevoli (adiabatica, isoterma, isoentalpica, isobara, isocora, politropica), valutazione delle grandezze termodinamiche, lavori e calori.
• Trasformazioni di compressione ed espansione: adiabatiche ideali e reali
• Equazioni cardinali dell’efflusso: continuità, conservazione della quantità di moto e del momento della quantità di moto, conservazione dell’energia, entropia
• Applicazione dei principi fluidodinamici e termodinamici all’analisi delle macchine: casi notevoli
• Applicazione dei principi termodinamici all’analisi di apparati di scambio termico: casi notevoli
• Cavitazione: fenomenologia, Net Positive Suction Head (NPSH) dell’impianto, depressione dinamica totale della macchina, criteri di selezione delle macchine in relazione al fenomeno della cavitazione, valutazione del massimo battente idraulico.
• Cenni relativi ad impianti di produzione combinata di energia elettrica e termica e ad alcuni impianti meccanici al servizio delle strutture ospedaliere (es. impianti frigoriferi, impianti motori termici, impianti di cogenerazione e trigenerazione e impianti di ventilazione e climatizzazione comunemente impiegati nell’ambito delle strutture ospedaliere)
Programma
• Macchine e Apparati di scambio termico: Classificazione• Richiami sui sistemi e le unità di misura
• Classificazione dei fluidi e principali caratteristiche: fluidi incomprimibili e comprimibili (liquidi, vapori, coesistenza di più fasi, gas perfetti e reali), stato e trasformazioni dei fluidi, varianza, equazioni di stato.
• Forze agenti su un sistema fluido: forze di massa, forze di superficie.
• Il concetto di viscosità. Fluidi viscosi newtoniani e fluidi non newtoniani. Cenni relativi alle caratteristiche reologiche e al comportamento non newtoniano del sangue.
• Definizioni di moto laminare e moto turbolento. Definizione ed importanza del numero di Reynolds. Moto permanente: calcolo delle perdite di carico distribuite e concentrate. Applicazioni: calcolo della portata in presenza di perdite di carico ripartite e localizzate.
• Principi termodinamici: conservazione, equivalenza ed evoluzione di un sistema termodinamico
- Conservazione dell’energia
- Irreversibilità in un sistema
• Trasformazioni termodinamiche: piani di raffigurazione, trasformazioni notevoli (adiabatica, isoterma, isoentalpica, isobara, isocora, politropica), valutazione delle grandezze termodinamiche, lavori e calori.
• Trasformazioni di compressione ed espansione: adiabatiche ideali e reali
• Equazioni cardinali dell’efflusso: continuità, conservazione della quantità di moto e del momento della quantità di moto, conservazione dell’energia, entropia
• Applicazione dei principi fluidodinamici e termodinamici all’analisi delle macchine: casi notevoli
• Applicazione dei principi termodinamici all’analisi di apparati di scambio termico: casi notevoli
• Cavitazione: fenomenologia, Net Positive Suction Head (NPSH) dell’impianto, depressione dinamica totale della macchina, criteri di selezione delle macchine in relazione al fenomeno della cavitazione, valutazione del massimo battente idraulico.
• Cenni relativi ad impianti di produzione combinata di energia elettrica e termica e ad alcuni impianti meccanici al servizio delle strutture ospedaliere (es. impianti frigoriferi, impianti motori termici, impianti di cogenerazione e trigenerazione e impianti di ventilazione e climatizzazione comunemente impiegati nell’ambito delle strutture ospedaliere)
Testi Adottati
Materiale a cura del docenteBibliografia Di Riferimento
• R. D. Zucker, O. Biblarz, “Fundamentals of Gas Dynamics”, Ed. John Wiley & Sons • Moran M., Shapiro H., Boettner D., Bailey M., FUNDAMENTALS OF ENGINEERING THERMODYNAMICS, Ed. WileyModalità Frequenza
In presenzaModalità Valutazione
La modalità di valutazione consta in una prova scritta contenente tre esercizi e tre domande aperte di carattere teorico.