Dipartimento di Patrimonio, Architettura e Urbanistica - Didattica

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FISICA TECNICA PER L'ELETTRONICA

Corso

Ingegneria Elettrica ed Elettronica LM-28

Curriculum

Circuiti e sistemi elettronici

Orientamento

Orientamento unico

Anno Accademico

2022/2023

Crediti

Settore Scientifico Disciplinare

ING-IND/11

Anno

Secondo anno

Unità temporale

Secondo semestre

Ore aula

Attività formativa

Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a)

Canale unico

Docente

MARINA MISTRETTA

Obiettivi

Il corso mira a fornire agli studenti le conoscenze dei meccanismi di trasmissione del calore al fine dell'acquisizione di competenze atte alla risoluzione di problemi relativi ai sistemi di raffreddamento delle apparecchiature elettroniche.
Alla fine del corso lo studente avrà acquisito conoscenza e comprensione dei meccanismi di scambio termico, con particolare riguardo all’ambito dell’ingegneria elettronica, e del controllo termico e refrigerazione di componenti elettronici. Lo studente dovrà essere 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.

OBIETTIVI FORMATIVI SPECIFICI - RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
Conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente acquisirà specifiche conoscenze teoriche, metodologiche e operative nel campo della Fisica Tecnica. Sarà in grado di comprendere le complesse relazioni che i processi di conversione dell’energia nel settore dell'elettronica.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente acquisirà la capacità di:
- analizzare le problematiche della conversione tra le diverse forme dell’energia con riguardo particolare alla presenza della forma termica;
- descrivere i sistemi termici e le trasformazioni più significative utilizzate nella realizzazione applicativa dei processi di scambio termico;
- analizzare i principali meccanismi della trasmissione del calore al fine di risolvere alcuni semplici casi di scambio termico;
- applicare i principi fisici ai casi reali per poi integrarli nelle scelte delle tecniche per la scelta delle componenti elettroniche.
Autonomia di giudizio
L’acquisizione dei metodi di indagine proposti consentirà allo studente di affrontare le problematiche connesse con il calcolo delle prestazioni energetiche degli elementi elettronici, formulare valutazioni sull’efficacia di soluzioni di design e suggerire soluzioni di risparmio energetico.
Abilità comunicative
Le modalità di svolgimento del corso e quelle della verifica finale sono mirate a promuovere le capacità di comunicazione da parte dello studente verso un’utenza esterna, costituita dai portatori di interesse privati ed istituzionali.
Capacità d’apprendimento:
Acquisizione di competenze tecniche in applicazione delle conoscenze di base dei corsi pregressi. Acquisizione di terminologie, linguaggi, metodologie numeriche e descrittive, al fine di:
1. fornire allo studente le conoscenze di base per analizzare le problematiche della conversione tra le diverse forme dell’energia con riguardo particolare alla presenza della forma termica;
2. fornire allo studente l’approccio metodologico per l’analisi dei principali meccanismi della trasmissione del calore al fine di risolvere alcuni semplici casi di scambio termico;
3.fornire allo studente le conoscenze di base per affrontare i problemi legati al miglioramento delle prestazioni energetiche e i metodi di indagine per l'analisi energetica, secondo la normativa vigente.

MODALITA' DI VALUTAZIONE
L’esame di profitto consisterà in un colloquio orale, concernente quesiti di natura sia applicativa che teorica, riguardanti gli argomenti trattati nel Corso. L'esame è volto a verificare la capacità dello studente di applicare le conoscenze acquisite durante il corso e di risolvere semplici problemi di fisica tecnica.
La votazione, espressa in trentesimi, verrà assegnata sulla base del livello di raggiungimento dei risultati attesi secondo gli indicatori di Dublino.
Per gli studenti che ottengano un risultato insufficiente o si ritirino durante la prova, il docente valuterà se potranno sostenere nuovamente l'esame nella stessa sessione o dovranno presentarsi solo a partire dalla sessione successiva.
Esso sarà dato secondo la seguente scala di giudizio:
Eccellente 30 - 30 e lode: Ottima conoscenza degli argomenti, ottima proprietà
di linguaggio, buona capacità analitica, lo studente è in grado di applicare le
conoscenze per risolvere i problemi proposti.
Molto buono 26 - 29: Buona padronanza degli argomenti, piena proprietà di
linguaggio, lo studente è in grado di applicare le conoscenze per risolvere i
problemi proposti.
Buono 24 - 25: Conoscenza di base dei principali argomenti, discreta proprietà di linguaggio, con limitata capacità di applicare autonomamente le conoscenze alla soluzione dei problemi proposti.
Soddisfacente 21 – 23: Non ha piena padronanza degli argomenti principali dell’insegnamento ma ne possiede le conoscenze, soddisfacente proprietà di linguaggio, scarsa capacità di applicare autonomamente le conoscenze acquisite.
Sufficiente 18 – 20: Minima conoscenza di base degli argomenti principali dell’insegnamento e del linguaggio tecnico, scarsissima o nulla capacità di applicare autonomamente le conoscenze acquisite.
Insufficiente: Non possiede una conoscenza accettabile dei contenuti degli argomenti trattati nell'insegnamento.

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 – Metodo della Differenza di Temperatura media logaritmica – Metodo dell’efficienza - - Pannelli fotovoltaici termici (Sistemi PVT) -
Potenza ed efficienza - Sistemi di accumulo energetico.

Testi docente

Y.A. Cengel, “Termodinamica e Trasmissione del Calore”, McGraw-Hill.

Erogazione tradizionale

Sì

Erogazione a distanza

Frequenza obbligatoria

Valutazione prova scritta

Valutazione prova orale

Sì

Valutazione test attitudinale

Valutazione progetto

Valutazione tirocinio

Valutazione in itinere

Prova pratica

Ulteriori informazioni

Materiale didattico
Ricevimento
Avvisi
Orario lezioni
Codice insegnamento

Nessun materiale didattico inserito per questo insegnamento

Elenco dei rievimenti:

Descrizione	Avviso
Ricevimenti di: Marina Mistretta
La Prof. Mistretta ricevera' mercoledi' dalle ore 15.00 alle ore 16.00 presso il Dipartimento DIIES. Per Previa richiesta tramite email, il ricevimento sarà effettuato anche su piattaforma Teams in orario e giorno da concordare.
Ricevimenti di: Marina Mistretta
La Prof. Mistretta ricevera' mercoledi' dalle ore 11.00 alle ore 12.00 presso il Dipartimento DIIES. Previa richiesta tramite email, il ricevimento sara' effettuato anche su piattaforma Teams in orario e giorno da concordare.

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