73500 - PROGETTAZIONE DI APPARECCHIATURE E IMPIANTI M

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Energia pulita e accessibile Consumo e produzione responsabili

Anno Accademico 2019/2020

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso si propone di fornire allo studente gli strumenti necessari a sviluppare il dimensionamento termofluidodinamico e la progettazione di massima delle principali apparecchiature dell’industria chimica, quali scambiatori di calore, reattori agitati, colonne a piatti, colonne a riempimento, nonchè gli elementi di base e gli strumenti conoscitivi per la progettazione di impianti chimici e per lo sviluppo dei documenti di progetto.

Programma/Contenuti

Prerequisiti e propedeuticità consigliate:

Il corso ha come oggetto le procedure di progettazione di base (basic design) di apparecchiature di processo. Sono quindi necessarie conoscenze operative relative all'applicazione di bilanci di materia, agli equilibri termodinamici multifase e multicomponente, alla fluidodinamica ed ai fenomeni di trasporto, nonchè una solida conoscenza delle operazioni unitarie maggiormente utilizzate nell'industria chimica e di processo (scambio termico, distillazione, assorbimento). Tali nozioni si acquisiscono in generale superando gli esami di Reattoristica ed Operazioni Unitarie e Meccanica dei Fluidi e Fenomeni di Trasporto nell0'ambito della Laurea Magistrale, nonchè dei corsi di Operazioni Unitarie dell'Industria di Processo, Termodinamica dell'Ingegneria Chimica, Fluidodinamica e di Principi dell'Ingegneria Chimica e Biochimica nell'ambito della laurea triennale.

Tutte le lezioni saranno tenute in Italiano. È quindi necessaria la comprensione della lingua italiana per seguire con profitto il corso e per poter utilizzare il materiale didattico fornito

 

Contenuti dell'Insegnamento:

1) Introduzione alla progettazione di base. Sintesi di processo e progettazione di impianto. Elementi di un impianto di processo: utilities, apparecchiature, stoccaggi. Documenti progettuali. Sintesi dei documenti di progetto. Specifiche costruttive. Procedure logiche di dimensionamento e verifica di apparecchiature di processo.

2) Vincoli di progettazione. Variabili di progetto e utilizzo dei gradi di libertà nella progettazione. Tipologie di vincoli progettuali. Caratteristiche dei servizi di stabilimento. Vincoli esterni. Normative sulle emissioni e sulla sicurezza.

3) Apparecchiature per lo scambio termico in assenza di cambiamento di fase. Descrizione dei principali tipi di scambiatori di calore e criteri di scelta. Standard costruttivi. Dimensionamento di scambiatori di calore liquido/liquido in assenza di cambiamento di fase: scambiatori a fascio tubiero e a piastre.

4) Apparecchiature per lo scambio termico in presenza di cambiamento di fase. Richiami sul fenomeno della condensazione e sulla teoria di Nusselt. Descrizione delle principali apparecchiature per la condensazione. Dimensionamento di condensatori di vapori puri. Condensatori di vapori in presenza di incondensabili. Condensatori di vapori misti. Condensatori/sottoraffreddatori e condensatori/desurriscaldatori. Condensatori a ricadere. Richiami sul fenomeno dell'evaporazione. Descrizione dei principali tipi di evaporatori e criteri di scelta. Dimensionamento di evaporatori a singolo stadio e di reboiler di fondo colonna.

5) Apparecchiature per lo scambio di materia gas/liquido. Richiami sulle operazioni di scambio di materia. Descrizione dei principali tipi di apparecchiature e criteri di scelta. Colonne a piatti: particolari costruttivi, fluidodinamica dei piatti, definizioni di rendimento dei piatti e loro correlazione. Colonne a riempimento: grado di vuoto e area superficiale, tipologie e caratteristiche dei riempimenti random e strutturati, regimi di funzionamento, perdite di carico. Confronto tra colonne a piatti e colonne a riempimento.

6) Apparecchiature per l'assorbimento e lo stripping. Richiami sulle operazioni di assorbimento e stripping. Descrizione dei principali tipi di apparecchiature e criteri di scelta. Dimensionamento delle colonne di assorbimento a piatti. Dimensionamento delle colonne di assorbimento a riempimento: metodo delle unità di trasporto.

7) Apparecchiature per la distillazione. Richiami sugli equilibri liquido-vapore in sistemi multicomponente. Flash adiabatico. Distillazione differenziale. Rettifica. Distillazione continua. Dimensionamento delle colonne di distillazione.


Testi/Bibliografia

R.H. Perry, D.W. Green: "Perry'S Chemical Engineer' Handobook", Mc Gaw-Hill

D. Kern: "Process heat transfer", Mc Graw - Hill

R.E. Treybal: "Mass transfer operations", Mc Graw - Hill

J.M. Coulson, J.F. Richardson: "Chemical Engineering", Pergamon Press (vols. 1, 2 and 6)


Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni numeriche in aula

Modalità di verifica dell'apprendimento

Sono previste una prova scritta ed un colloquio orale.

La prova scritta consiste nella risoluzione di un esercizio relativo al dimensionamento di un'apparecchiatura di processo e nella redazione del relativo foglio specifica comprensivo di sketch e schema di montaggio. Il conseguimento di un voto superiore a 16/30 nell'ambito della prova scritta consente di accedere alla prova orale. Il voto positivo (uguale o superiore a 18/30) conseguito alla conclusione della prova scritta può essere rifiutato una sola volta. Al secondo esito positivo della prova il candidato è tenuto a sostenere il colloquio orale.

L'orale può essere sostenuto per un massimo di due volte. In caso di esito negativo è necessario sostenere nuovamente la prova scritta. Il voto positivo conseguito alla conclusione della prova orale può essere rifiutato una sola volta. Al secondo esito positivo dell'esame complessivo il candidato è tenuto ad accettare il voto conseguito.

La prova scritta ha una validità di sei mesi, entro i quali è necessario sostenere con esito positivo l'orale.

Il superamento della prova scritta è garantito agli studenti che dimostreranno padronanza delle procedure di dimensionamento delle apparecchiature, che sceglieranno correttamente i dati relativi alle proprietà dei fluidi e che riusciranno a svolgere correttamente i calcoli numerici richiesti.

Il superamento dell’esame sarà garantito agli studenti che dimostreranno padronanza e capacità operativa in relazione ai concetti chiave illustrati nell’insegnamento, ed in particolare relativamente ai fondamenti teorici delle procedure di dimensionamento delle apparecchiature di processo, ai metodi di calcolo e verifica delle apparecchiature, ai principi di funzionamento ed ai criteri di scelta delle apparecchiature utilizzate per realizzare le diverse operazioni unitarie. Un punteggio più elevato sarà attribuito agli studenti che dimostreranno di aver compreso ed essere capaci di utilizzare tutti i contenuti dell’insegnamento illustrandoli con capacità di linguaggio e mostrando capacità di approfondimento teorico dei concetti appresi, anche collegandoli agli aspetti trattati in corsi propedeutici. Il mancato superamento dell’esame potrà essere dovuto all’insufficiente conoscenza dei concetti chiave presenti nelle relazioni ed alla mancata padronanza del linguaggio tecnico.


Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Valerio Cozzani

Consulta il sito web di Alessandro Tugnoli