29902 - PRINCIPI DI INGEGNERIA CHIMICA E BIOCHIMICA T

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Fornire le conoscenze di base sui diversi meccanismi di trasmissione del calore e di trasporto di materia; fare acquisire allo studente la capacità di esaminare in termini operativi vari aspetti legati alla scelta, al dimensionamento e alla verifica delle apparecchiature di interesse. Fornire gli elementi per la corretta impostazione delle equazioni di bilancio di materia ed energia in singole apparecchiature, anche per il caso di presenza di reazioni chimiche o biochimiche, in apparecchiature a stadi e in sistemi di apparecchiature. Fornire agli studenti la capacità di utilizzare modelli fluidodinamici semplici per l’analisi, il dimensionamento di massima e il calcolo di verifica di apparecchiature di scambio termico, scambio di materia tra fasi e reattori chimici o biochimici.

Programma/Contenuti

1. Richiami di cinetica chimica: velocita' di reazione, reazioni elementari e non elementari, ordine di reazione, catalisi ed enzimi, cinetica di crescita microbica, dipendenza della velocita' di reazione dalla temperatura.

2. Reattori continui - modelli fluidodinamici: fase perfettamente miscelata e corrente monodimensionale, reattori a tino in serie, funzione di distribuzione dei tempi di permanenza, bilanci di materia ed analisi di reattori isotermi.

3. Bilancio di energia in sistemi reagenti, calcolo di reattori miscelati continui, discontinui e semicontinui.

4. Trasporto di materia fra fasi: descrizione dei principali processi di separazione, equilibrio fra fasi (richiamo), coefficienti globali di trasporto, variabili di composizione, esempi di calcolo di apparecchiature (altezza di una colonna di assorbimento), coefficienti di trasporto di fase.

5. La diffusione: trasporto diffusivo e trasporto convettivo, la legge di Fick, diffusione in gas, liquidi e solidi, diffusione stazionaria e non stazionaria in geometria piana, cilindrica e sferica, applicazioni.

6. Trasporto di materia in sistemi reagenti: reazioni fluido-solido, reazioni fluido-fluido, trasporto gas-liquido in fermentatori, catalisi eterogenea, il fattore di efficienza.

7. Diffusione in fluidi: convezione generata dalla diffusione, diffusione in film stagnante.

8. Trasporto di materia in moto laminare: problema di Graetz, soluzione asintotiche.

9. Trasporto di materia in fluidi in moto: teoria del film , correlazioni empiriche per i coefficienti di trasporto, analisi dimensionale,

10. I meccanismi di trasporto del calore, conduzione e convezione in condizioni stazionarie.

11. Problemi di trasporto di calore in condizioni non stazionarie.

12. Analogia matematica fra trasporto di materia, calore e quantita' di moto, trasporto simultaneo di materia e calore.

13. Superfici alettate, efficacia ed efficienza.

14. Irraggiamento: legge di Kirchhoff, emissione del corpo nero, emissivita' dei materiali, fattori di vista, scambio termico fra superfici grigie.

Testi/Bibliografia

1. Annesini M.C., Fenomeni di Trasporto Fondamenti e Applicazioni, Ingegneria 2000, Roma, 2009

2. Gostoli C., Trasporto di Materia con elementi di reattoristica chimica e biochimica, Pitagora editrice, Bologna, 2011.

3. F.P. Foraboschi, Principi di Ingegneria Chimica, Utet, 1973

Metodi didattici

lezioni i aula

Modalità di verifica dell'apprendimento

- esame scritto

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Ferruccio Doghieri

Consulta il sito web di Giovanni Cocchi