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FISICA TECNICA PER L'ELETTRONICA

Corso Ingegneria Elettronica
Curriculum AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
Orientamento Generale
Anno Accademico 2020/2021
Crediti 6
Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/11
Anno Primo anno
Unità temporale Secondo semestre
Ore aula 48
Attività formativa Attività formative affini ed integrative

Canale unico

Docente MATILDE PIETRAFESA
Obiettivi Obiettivo del corso è fornire agli studenti le conoscenze di base dei meccanismi di trasmissione del calore al fine di far loro acquisire competenze ed affrontare problemi riguardanti i sistemi di raffreddamento delle apparecchiature elettroniche e dei sistemi fotovoltaici.
Nell’ambito del corso si effettuerà la trattazione della trasmissione del calore per conduzione, convezione ed irraggiamento, in regime stazionario e transitorio, con particolare riguardo alle tecniche di raffreddamento dei sistemi elettronici e fotovoltaici.
Alla fine del corso lo studente avrà conoscenza e comprensione dei meccanismi di scambio termico che hanno luogo nelle apparecchiature elettroniche e delle relative tecniche di raffreddamento e sarà in grado di applicare tali conoscenze, avendo acquisito strumenti metodologici, capacità interpretativa e autonomia di giudizio per affrontare con specifica competenza casi concreti, sia dal punto di vista teorico che applicativo, relativi a tali aspetti.
Il raggiungimento degli obiettivi formativi specifici previsti sarà accertato tramite una prova orale che verterà su temi inerenti gli argomenti del corso.

Modalità di valutazione

La verifica mira a valutare se lo studente abbia conoscenza e comprensione degli argomenti trattati e se abbia acquisito capacità interpretativa e autonomia di giudizio in casi concreti. Lo studente dovrà inoltre dimostrare capacità espositive ed argomentative tali da consentire la trasmissione delle sue conoscenze all'esaminatore.
La soglia di sufficienza si riterrà raggiunta quando lo studente mostri conoscenza e comprensione degli argomenti trattati almeno nelle linee generali e abbia mostrato conoscenze applicative utili per la risoluzione di casi concreti.
Il voto finale sarà attribuito secondo il seguente criterio di valutazione:
30 - 30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
26 - 29: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, piena proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
24 - 25: conoscenza degli argomenti con un buon grado di apprendimento, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere i problemi proposti;
21 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti, ma mancata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, limitata capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
18 - 20: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, capacità interpretativa sufficiente, capacità di applicare le conoscenze basilari acquisite;
Insufficiente: non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.

Programma TRASMISSIONE DEL CALORE IN REGIME STAZIONARIO
CONDUZIONE: Legge di Fourier - Equazione generale della conduzione - Conduzione in regime stazionario - Conduzione monodimensionale stazionaria senza generazione di calore: pareti piane, cilindriche e sferiche con conducibilità termica costante o variabile con la temperatura - Pareti composte piane, cilindriche e sferiche con conducibilità termica costante - Analogia elettrica - Coefficiente globale di scambio termico per geometrie piane e cilindriche - Spessore critico di un isolante – Conduzione monodimensionale stazionaria con generazione di valore – Conduzione bi e tridimensionale in regime stazionario.
CONVEZIONE: convezione forzata, naturale e mista - Numeri di Nusselt, Prandtl e Grashof - Equazioni fondamentali del moto non isotermo - Analisi dimensionale.
IRRAGGIAMENTO: Radiazioni termiche - Grandezze fondamentali: potere emissivo monocromatico, angolare ed integrale - Leggi dell’irraggiamento: di Lambert, di Planck, di Wien, di Stefan-Boltzmann - Coefficienti di riflessione, trasmissione ed assorbimento - Corpi neri - Corpi grigi e corpi reali - Emissività - Legge di Kirchoff - Radiosità - Fattori di vista - Relazioni fra i fattori di vista: di reciprocità, di additività e di chiusura - Scambio termico fra superfici nere – Scambio termico fra superfici grigie.

TRASMISSIONE DEL CALORE IN REGIME TRANSITORIO
Studio dei sistemi a parametri concentrati (sistemi con resistenza interna trascurabile) – Conduzione termica in regime variabile in superfici piane, cilindriche e sferiche – Metodi numerici di soluzione dell’equazione di scambio termico in transitorio – Metodo delle differenze finite - Formulazione esplicita esplicita ed implicita.

RAFFREDDAMENTO DELLE APPARECCHIATURE ELETTRONICHE
Il carico termico nelle apparecchiature elettroniche – Raffreddamento di apparecchiature elettroniche e led - Raffreddamento per conduzione – Raffreddamento ad aria (in convezione naturale ed irraggiamento; in convezione forzata) – Raffreddamento a liquido – Raffreddamento ad immersione - Sistemi di raffreddamento – Alette e piastre di raffreddamento – Ventilatori – Sistemi di rilevamento della temperatura (termocamere).

RAFFREDDAMENTO DEI SISTEMI FOTOVOLTAICI
Energia solare - Sfruttamento dell’energia solare per la produzione di energia elettrica e termica – Raffreddamento dei sistemi fotovoltaici mediante scambiatori di calore - Pannelli fotovoltaici termici (Sistemi PVT) – Metodo della Differenza di Temperatura media logaritmica – Metodo dell’efficienza - Potenza ed efficienza - Sistemi di accumulo energetico.
Testi docente F. Kreith – Principi di Trasmissione del Calore – ed. Liguori.
Y. Cengel – Termodinamica e trasmissione del calore – McGraw-Hill
G. Guglielimini, C. Pisoni – Elementi di trasmissione del calore – Ed. Veschi
G. Cesini, G. Latini, F. Polonara - Fisica Tecnica - Città Studi Edizioni.
Erogazione tradizionale
Erogazione a distanza No
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta No
Valutazione prova orale
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No
Docente ANTONINO FRANCESCO NUCARA
Obiettivi Obiettivo del corso è fornire agli studenti le conoscenze di base dei meccanismi di trasmissione del calore al fine di far loro acquisire competenze ed affrontare problemi riguardanti i sistemi di raffreddamento delle apparecchiature elettroniche e dei sistemi fotovoltaici.
Nell’ambito del corso si effettuerà la trattazione della trasmissione del calore per conduzione, convezione ed irraggiamento, in regime stazionario e transitorio, con particolare riguardo alle tecniche di raffreddamento dei sistemi elettronici e fotovoltaici.
Alla fine del corso lo studente avrà conoscenza e comprensione dei meccanismi di scambio termico che hanno luogo nelle apparecchiature elettroniche e delle relative tecniche di raffreddamento e sarà in grado di applicare tali conoscenze, avendo acquisito strumenti metodologici, capacità interpretativa e autonomia di giudizio per affrontare con specifica competenza casi concreti, sia dal punto di vista teorico che applicativo, relativi a tali aspetti.
Il raggiungimento degli obiettivi formativi specifici previsti sarà accertato tramite una prova orale che verterà su temi inerenti gli argomenti del corso.

Modalità di valutazione

La verifica mira a valutare se lo studente abbia conoscenza e comprensione degli argomenti trattati e se abbia acquisito capacità interpretativa e autonomia di giudizio in casi concreti. Lo studente dovrà inoltre dimostrare capacità espositive ed argomentative tali da consentire la trasmissione delle sue conoscenze all'esaminatore.
La soglia di sufficienza si riterrà raggiunta quando lo studente mostri conoscenza e comprensione degli argomenti trattati almeno nelle linee generali e abbia mostrato conoscenze applicative utili per la risoluzione di casi concreti.
Il voto finale sarà attribuito secondo il seguente criterio di valutazione:
30 - 30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
26 - 29: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, piena proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
24 - 25: conoscenza degli argomenti con un buon grado di apprendimento, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere i problemi proposti;
21 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti, ma mancata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, limitata capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
18 - 20: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, capacità interpretativa sufficiente, capacità di applicare le conoscenze basilari acquisite;
Insufficiente: non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.

Programma RAFFREDDAMENTO DELLE APPARECCHIATURE ELETTRONICHE
Il carico termico nelle apparecchiature elettroniche – Raffreddamento di apparecchiature elettroniche e led - Raffreddamento per conduzione – Raffreddamento ad aria (in convezione naturale ed irraggiamento; in convezione forzata) – Raffreddamento a liquido – Raffreddamento ad immersione - Sistemi di raffreddamento – Alette e piastre di raffreddamento – Ventilatori – Sistemi di rilevamento della temperatura (termocamere).

RAFFREDDAMENTO DEI SISTEMI FOTOVOLTAICI
Energia solare - Sfruttamento dell’energia solare per la produzione di energia elettrica e termica – Raffreddamento dei sistemi fotovoltaici mediante scambiatori di calore - Pannelli fotovoltaici termici (Sistemi PVT) – Metodo della Differenza di Temperatura media logaritmica – Metodo dell’efficienza - Potenza ed efficienza - Sistemi di accumulo energetico.
Testi docente Dispense del corso
F. Kreith – Principi di Trasmissione del Calore – ed. Liguori.
Y. Cengel – Termodinamica e trasmissione del calore – McGraw-Hill
Erogazione tradizionale
Erogazione a distanza No
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta No
Valutazione prova orale
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No

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