Teoria ed Esercizi di trasmissione del calore e termofluidodinamica
La trasmissione del calore e la termofluidodinamica sono due ambiti dell'ingegneria termica e meccanica che si occupano dello studio del calore e dei fluidi in movimento.
Trasmissione del calore
La trasmissione del calore riguarda i modi in cui l'energia termica si propaga da una regione a temperatura più alta a una a temperatura più bassa. I tre meccanismi fondamentali sono:
- Conduzione – Trasferimento di calore all'interno di un solido o tra solidi in contatto diretto, descritto dalla legge di Fourier.
- Convezione – Trasferimento di calore tra una superficie e un fluido in movimento, governato dalla legge di Newton sul raffreddamento e descritto dai coefficienti di scambio termico.
- Irraggiamento – Trasferimento di energia sotto forma di onde elettromagnetiche, regolato dalla legge di Stefan-Boltzmann e dalle proprietà radiative delle superfici.
Termofluidodinamica
La termofluidodinamica è una disciplina che combina la termodinamica e la fluidodinamica per studiare il comportamento dei fluidi (liquidi e gas) in presenza di variazioni di temperatura e scambi di calore. Alcuni aspetti chiave includono:
- Equazioni di Navier-Stokes per descrivere il moto dei fluidi.
- Equazione dell’energia per il trasporto di calore nei fluidi.
- Stratificazione termica e convezione forzata o naturale.
- Scambiatori di calore, turbolenza termica e moti convettivi.