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RISPARMIO ENERGETICO ED ENERGIE RINNOVABILI IN ZOOTECNIA (CORSO REER) prof. Massimo Lazzari Dip. VSA- Veterinaria e Sicurezza alimentare - Università Milano.

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1 RISPARMIO ENERGETICO ED ENERGIE RINNOVABILI IN ZOOTECNIA (CORSO REER) prof. Massimo Lazzari Dip. VSA- Veterinaria e Sicurezza alimentare - Università Milano prof. Marco Fiala Dip. Ingegneria Agraria - Università Milano

2 2 DI CHE COSA CI OCCUPEREMO PROGRAMMA ENERGIA Definizione Forme di energia Unità e sistemi di misura Termodinamica (cenni) Livelli qualitativi Rendimento Analisi energia primaria Esempi di calcolo

3 3 DEFINIZIONE COSE LENERGIA…? Beh, dunque…lenergia è quella grandezza …cioè…rappresenta il fenomeno per cui…Si, certo, in pratica, potremmo dire che lenergia risulta essere… BOH? ENERGIA E LA MISURA DELLA CAPACITA DI UN SISTEMA DI PRODURRE UN EFFETTO ENERGIA CAPACITA DI PRODURRE UN EFFETTO DOVE CE SUCCEDE (PUO SUCCEDERE) QUALCOSA MANIFESTAZIONE EVIDENTE (LATENTE) FENOMENO Capacità:potenzialità di mettersi in moto Fenomeno: il moto di caduta m h m

4 4 FENOMENI MECCANICI: LAVORO ENERGIA E LA MISURA DELLA CAPACITA DI UN SISTEMA DI PRODURRE LAVORO ENERGIA = LAVORO L = F · s [J] = [N] ·[m] L = F · s = 2500·100 = J = 250 kJ = 0,25 MJ s = 100 m F = 2500 N F F s L = F · s L = p · A · s L = p · V p A < p B pApA pBpB L = p · V

5 5 ENERGIA CINETICA, ENERGIA POTENZIALE L = E p + E c m h m En. Potenziale E p = mgh En. Cinetica E c = 1/2 g t 2 E c = 0 E p = 0 LA CONSERVAZIONE dellENERGIA COME SI MISURA LENERGIA MECCANICA? Joule (J) = lavoro compiuto da una forza di 1 Newton (N) quando il suo punto di applicazione si sposta di 1 metro (m)

6 6 FORME di ENERGIA FORMADESCRIZIONE MeccanicaAppartiene ai corpi in movimento ElettrodinamicaE alla base dei fenomeni elettrici e magnetici generati da elettroni in movimento ChimicaGenerata durante reazioni chimiche. Deriva da legami chimici NucleareGenerata dalla trasformazione delle strutture atomiche. Deriva da legami atomici TermodinamicaCalore generato da conversioni meccaniche, elettrodinamiche, chimiche o nucleari E = m · c 2 (c 3,8 · 10 8 m/s) Fusione Nucleare (100 milioni di °C) H d + H t = He + energia...energia meccanica…energia luminosa…energia elettrica? UNA ENERGIA… TANTE ENERGIE… ? BOH?

7 7 SORGENTI O O FONTI DI ENERGIA energie primarie, secondarie, finali COME SI TROVANO NEL SISTEMA AGROZOOTECNICO? ) energie rinnovabili e non rinnovabili commerciali e non commerciale

8 FONTI O SORGENTI DI ENERGIA

9 9 UNITA in USO UNITA [SIMBOLO]DESCRIZIONE UNITA [SIMBOLO] = JDESCRIZIONE Joule [J] Unità fondamentale del Sistema Internazionale. Lavoro di una forza di 1N per uno spostamento di 1 m kilogrammetro [kg f ·m] 9,8Lavoro di una forza di 1 kg f per uno spostamento di 1 m. Usato in meccanica Wattora [Wh] 3600Lavoro sviluppato da una potenza di 1 W per un tempo di ora. Usato in elettrotecnica e in meccanica (soprattutto il suo multiplo 10 3 Wh = 1 kWh) Cavallo-ora [CVh] Lavoro sviluppato da una potenza di 1 CV per un tempo di ora. Usato in meccanica Caloria [cal] 4,187Quantità di calore necessari per elevare 1g di acqua da 13,5 a 14,5 °C. Usato in termotecnica con il suo multiplo 10 3 cal = 1 kcal) British th.unit [BTU] 1054,8Quantità di calore necessari per elevare 1lb di acqua da 38,2 a 39,2 °F. Misura anglosassone. Usato in termotecnica

10 10 IL SISTEMA POSSIEDE UNA ENERGIA INTERNA CHE HA SUBITO UNA VARIAZIONE UGUALE AL LAVORO: L = E i ENERGIA INTERNA, MULINELLO di JOULE F s L = F · s Dopo lagitazione dovuta alle palette del mulinello lacqua contenuta ritorna in quiete. Quindi si verifica che: E p = 0 E c = 0 L = E p + E c L = E p + E c + E i ! Il sistema ha immagazzinato lenergia corrispondente al LAVORO ! ?

11 ENERGIA INTERNA, MULINELLO di JOULE

12 12 EQUIVALENZA DIMENSIONALE ESPERIENZA del MULINELLO JOULE dimostra la PROPORZIONALITA tra ENERGIA TERMICA ed ENERGIA MECCANICA 1 kg H 2 O Lavoro meccanico 4,187 J T = 1 °C T 1 = 13,5 °CT 2 = 14,5 °C

13 13 TRASFORMAZIONi TERMODINAMICHE PRINCIPIO DELLA CONSERVAZIONE DELLENERGIA C = L + E i C L E i

14 14 H2OH2O LIVELLI QUALITATIVI FONTI PREGIATE FONTI NON PREGIATE H 2 O 60 °C H 1 = 1000 m H 2 = 200 m Turbina Bacino Idrico ENERGIA MECCANICA ENERGIA ELETTRICA ENERGIA TERMICA RISCALDAMENTO AMBIENTALE Serbatoio ADATTE A SVILUPPARE EN. TERMICA FORMA RIGIDA DEGRADAZIONE DEGRADAZIONE Turbina Bacino IdricoSerbatoio ADATTE A SVILUPPARE EN. MECCANICA FORMA ELASTICA

15 15 RENDIMENTO E OUT PROCESSOdiCONVERSIONE EPEP E IN ENERGIA USCENTE ENERGIA ENTRANTE ENERGIA PERSA Attenzione: E IN ed E OUT devono essere congruenti E OUT E IN + EPEP = RENDIMENTO di 1° ORDINE

16 16 EXERGIA e ANERGIA EXERGIA Definizione: aliquota massima di energia convertibile in lavoro meccanico Unità di misura: Joule Cosa esprime: la parte nobile di una conversione energetica E IMPORTANTE PERCHÉ da una idea della qualità della conversione ANERGIA Definizione: aliquota minima di energia NON convertibile in lavoro meccanico Unità di misura: Joule Cosa esprime: la parte non nobile di una conversione energetica E IMPORTANTE PERCHÉ da una idea del possibili perdite per calore nelle conversioni EXERGIA + ANERGIA = ENERGIA LIBERATA DA UNA TRASFORMAZIONE

17 RENDIMENTO


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