ITALIANO

L’insegnamento introduce i fondamenti della Trasmissione del Calore e i principali metodi per l’analisi dei processi termici in sistemi ingegneristici. Sono trattati i tre meccanismi fondamentali — conduzione, convezione e irraggiamento — e vengono fornite le basi per la modellazione e la valutazione quantitativa dello scambio termico in diverse configurazioni fisiche.
In particolare, il corso affronta:
- Conduzione del calore
Conduzione in regime stazionario in pareti semplici e composte.
Geometrie piana e cilindrica.
Generazione interna di calore.
Superfici alettate: efficienza, efficacia e campi di applicazione.
Conduzione transitoria: modelli semplificati, corpo semi-infinito e soluzioni diagrammate.
- Irraggiamento termico
Corpo nero e proprietà radiative delle superfici.
Superfici grigie e reali; radiosità e irraggiamento netto.
Fattori di Vista e scambio radiativo tra superfici.
Sistemi chiusi e cavità radiative.
- Convezione termica
Formazione dello strato limite termico e idrodinamico.
Convezione forzata interna ed esterna: equazioni di governo, numeri adimensionali e correlazioni.
Convezione naturale: equazioni di governo, numeri adimensionali e correlazioni.

Y. A. Cengel, Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill, Quarta edizione, 2016.
Dispense fornite dal Docente

Il corso intende fornire agli allievi le conoscenze necessarie per comprendere i fenomeni di trasmissione del calore per conduzione, convezione ed irraggiamento e per studiare i processi fondamentali di scambio termico che hanno luogo in componenti, apparecchiature e sistemi di interesse tecnico. Pertanto, è finalizzato a un percorso formativo al termine del quale lo studente potrà descrivere e discutere soluzioni tecniche.
Al termine del corso, lo studente deve possedere i contenuti minimi dei principi fisici della Trasmissione del Calore e saper risolvere problemi analitici e applicativi

Esami propedeutici: Analisi Matematica 2, Fisica

Lezioni frontali, esercitazioni numeriche, materiale integrativo sulla piattaforma online.

- Prova scritta: esercizi numerici su conduzione, convezione e irraggiamento. (Gli studenti della Scuola Specialisti A.M. - SSAM sono esentati dalla prova scritta)
- Prova orale: discussione dello scritto e approfondimento teorico.
La valutazione finale considera correttezza dei calcoli, uso adeguato delle correlazioni e chiarezza espositiva.

Le slides utilizzate durante le lezioni saranno disponibili sulla piattaforma online.

Il programma del corso è articolato come segue:
Conduzione: Regime stazionario: pareti semplici e composte; generazione uniformemente distribuita; sistemi alettati. Regime non stazionario: sistemi con resistenza interna trascurabile; soluzioni diagrammate. Corpo semi-infinito.

Irraggiamento: Corpo nero; emittenza; coefficienti di assorbimento, riflessione e trasmissione. Caratteristiche radiative delle superfici: superfici grigie e reali. Scambio termico radiativo: fattori di configurazione; cavità di superfici nere, grigie e ri-irraggianti.

Convezione: Equazioni e gruppi adimensionali nella convezione forzata. Strato limite per flusso interno ed esterno. Convezione forzata in regime laminare. Correlazioni, equazioni e gruppi adimensionali nella convezione naturale.

Italian

The course introduces the fundamental mechanisms of Heat Transfer and the main analytical tools used to evaluate thermal processes in engineering systems. The three basic modes of heat transfer — conduction, convection, and radiation — are presented, together with the methodologies required for their quantitative analysis.
The course covers the following topics:
- Heat Conduction
Steady-state conduction in single and multilayer walls.
Heat conduction in planar and cylindrical, geometries; variable thermal conductivity.
Internal heat generation.
Extended surfaces (fins): efficiency, effectiveness, and engineering applications.
Transient conduction: simplified models, semi-infinite bodies, and chart-based solutions.
- Thermal Radiation
Blackbody radiation and radiative properties of surfaces.
Diffuse–gray and real surfaces; radiosity and net radiation exchange.
Geometric view factors and their evaluation.
Radiative exchange in enclosures and cavities.
- Convection Heat Transfer
Development of thermal and hydrodynamic boundary layers.
Forced convection in internal and external flows: governing equations, dimensionless numbers, and correlations.
Natural convection: governing equations, dimensionless numbers, and correlations.
Introduction to mixed convection.

Y. A. Cengel, Termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill, Quarta edizione, 2016.
Materials provided by the Professor

The course provides the students with the knowledge necessary to understand the heat transfer phenomena by conduction, convection and radiation and to study the fundamental heat transfer processes that take place in components, equipment and systems of technical interest. Therefore, it is aimed at a training path at the end of which the student will be able to describe and discuss technical solutions.
Upon completion of the course, the student must have the minimum content of the physical principles of Heat Transfer and be able to solve analytical and applied problems.

Preliminary exams: Mathematical Analysis 2, Physics

Lectures, numerical exercises, supplementary material on the online platform.

- Written exam: numerical exercises on conduction, convection, and radiation.
- Oral exam: discussion of the written work and theoretical in-depth analysis.
The final evaluation considers the correctness of the calculations, the appropriate use of correlations, and the clarity of the presentation.

The slides used during the lessons will be available on the online platform.

1. Fundamental Concepts: Temperature, Heat
2. Unidirectional steady convection in Walls and Cylindrical Shells, Variable Thermal Conductivity, Internal Heat Generation.
3. Time-dependent Conduction: Unidirectional Conduction in Walls, Cylinders and Spheres, Lumped Capacitance Model.
4. Extended Surfaces.
5. Radiation: Blackbody Radiation, Diffuse-Gray Surfaces, The Geometric View Factor, Radiation in Enclosures.
6. Convection: Boundary Layer over a Flat Plate, Governing Equations in Forced and Natural Convection, Correlations for Several Configurations.