00501 - IMPIANTI CHIMICI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente ha acquisito a) gli elementi di base dell’impiantistica chimica che gli consentono di valutare in modo quantitativo la prestazione di singoli apparati, di processi ed impianti b) nozioni circa la configurazione e le caratteristiche costruttive di alcuni tipici apparati dell’industria chimica ed è in grado di risolvere semplici problemi di modellazione di alcuni processi di separazione e di reattoristica chimica.

Contenuti

Programma/Contenuti

Prerequisiti

• Funzioni elementari: potenze, radici, esponenziali e logaritmi. Soluzione di equazioni algebriche. Conoscenze di base del calcolo differenziale e integrale per funzioni di una variabile reale. (Attività formativa: Matematica con esercitazioni)
• Conoscenza delle principali grandezze fisiche e delle relazioni che le legano, principali unità di misura. Meccanica del punto materiale e dei sistemi (Attività formativa: Fisica con esercitazioni)
• Reazioni chimiche e loro bilanciamento. L'equazione di stato dei gas perfetti - Il significato di pressione e temperatura di un gas- Miscele di gas - Pressioni parziali - Legge di Dalton (Attività formativa: Chimica Generale e Inorganica con Laboratorio)
• Conoscenze di Termodinamica applicabili a sistemi di interesse chimico in condizioni di equilibrio. Equilibri di fase in sistemi monocomponente e pluricomponente. La legge di stato del gas ideale. Frazione molare e pressione parziale. Il primo principio della termodinamica. Trasformazioni fisiche delle sostanze pure. Le miscele semplici. (Attività formativa: Chimica Fisica)

Modulo 1 - Prof.ssa Giuseppina Montante

Bilanci integrali di materia ed energia applicati ad apparati ed impianti.

Schematizzazioni di apparati dell'industria chimica e di processo: modello di stadio di equilibrio, problemi di progetto e di verifica.

Moto dei fluidi: regimi di moto di fluidi in condotti, equazione di Bernoulli generalizzata, perdite di carico; pompe (cenni).

Processi di separazione: principi ed applicazioni principali di tali operazioni, modalità operative, elementi di progettazione, cenni su problemi di verifica relativi alle seguenti operazioni unitarie: distillazione integrale, operazioni di umidificazione ed essiccamento.

Modulo 2 - 

Trasmissione del calore: conduzione; convezione, coefficienti di fase e globali, differenza di temperatura media logaritmica; scambiatori di calore.

Trasporto interfacciale di materia per convezione: coefficienti di fase e globali. Operazioni a stadi e cenni a operazioni a contatto continuo. Efficienza di stadio di equilibrio.

Processi di separazione: principi ed applicazioni principali di tali operazioni, modalità operative, elementi di progettazione, cenni su problemi di verifica relativi alle seguenti operazioni unitarie: Assorbimento e Stripping (in colonne a piatti e a riempimento).

Modulo 3 - Prof. Davide Pinelli

Processi di separazione: principi ed applicazioni principali di tali operazioni, modalita' operative, elementi di progettazione, cenni su problemi di verifica relativi alle seguenti operazioni unitarie: concentrazione; adsorbimento.

Modelli fluidodinamici semplici: mescolatore perfetto, flusso a pistone.

Reattori chimici: principali tipologie di reattori; reattori isotermici ideali (batch, CSTR, PFR) e confronto di prestazioni; criteri di progettazione e problemi di verifica; problemi di resa e di selettività.

 

Testi/Bibliografia

• R.M. Felder, R.W. Rousseau, Elementary Principles of Chemical Processes, 3^ ed., Wiley, 2000. 

• W.L. McCabe, J.C. Smith, P. Harriott, Unit Operations of Chemical Engineering, 5^ ed., McGraw-Hill, 1993.
  

[Si tratta di testi di riferimento consigliati, utili per approfondimenti di varie parti del programma; non sono adottati ufficialmente, né seguiti in modo dettagliato].

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni in aula, secondo l'orario ufficiale.

Durante le lezioni vengono presentati e discussi gli argomenti sopra indicati; tale momento teorico viene affiancato da esercitazioni numeriche svolte in aula. Durante le esercitazioni, al fine di facilitare lo studente ad acquisire la capacità di svolgere semplici calcoli e per la preparazione dell'esame, vengono svolti esercizi in aula. Nel corso di tale attività, il docente gradua la difficoltà dei problemi e chiarisce eventuali dubbi.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova finale mira a verificare il raggiungimento dei seguenti obiettivi didattici:

- capacità di impiegare gli strumenti di analisi e di calcolo, oggetto delle lezioni e delle esercitazioni, per comprendere il funzionamento degli apparati e i principi su cui è basata la progettazione, inclusi i fenomeni chimico/fisici che avvengono in impianti e apparecchiature di processo;

- capacità di impiegare i risultati ottenuti al fine di migliorare il funzionamento di impianti e apparecchiature di processo.

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova finale da sostenere dopo il termine del corso. La prova finale si articola in una prova scritta ed una prova orale. La prova scritta è di tipo non strutturato ed è mirata alla risoluzione di problemi ed esercizi. La parte orale, di tipo non strutturato, ha per oggetto l’impostazione e la discussione di problemi volti ad applicare gli strumenti acquisiti per l’analisi dei fenomeni dei trasporto relativi allo scambio termico, materia e quantità di moto nelle apparecchiature di processo. Inoltre, allo studente è richiesto di verificare particolari ipotesi e interpretare i risultati ottenuti.

Le prove scritte e orali vengono valutate in trentesimi e concorrono alla definizione del voto finale. Il voto finale sarà compreso nell'intervallo più o meno tre punti rispetto al voto maturato nella prova scritta.

Per la definizione dei contenuti da verificare, nelle prove scritta e orale, i tre moduli concorrono in modo proporzionale alle ore assegnate. 

Durante la prova scritta, che consiste nella risoluzione di tre esercizi, è ammesso l'uso di libri, appunti, calcolatrici. La prova viene annullata se lo studente viene sorpreso a copiare o ad utilizzare apparecchi elettronici connessi in rete (ad es.: cellulari, tablet, ebook reader, notebook, ecc.).

Per sostenere la prova d'esame scritta è necessaria l'iscrizione tramite “Alma esami”, nel rispetto inderogabile delle scadenze previste. Coloro che non riuscissero ad iscriversi entro la data prevista, sono tenuti a comunicare tempestivamente (e comunque prima della chiusura ufficiale delle liste di iscrizione) il problema al docente responsabile. E’ facoltà del docente ammettere, o meno, lo studente a sostenere la prova. La verbalizzazione della valutazione conseguita avviene nella data fissata prevista per la prova orale.

Strumenti a supporto della didattica

Tracce, schemi, schede e testi di esercizi da svolgere.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giuseppina Montante

Consulta il sito web di Federico Alberini

Consulta il sito web di Davide Pinelli