29902 - PRINCIPI DI INGEGNERIA CHIMICA E BIOCHIMICA T

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.

Contenuti

1. Richiami di termodinamica. Sistemi termodinamici ed equazioni integrali di bilancio per la generica grandezza estensiva. Termini di accumulo, flusso e generazione per varie grandezze - esempio dei bilancio di exergia.

2. Dai bilanci locali ai bilanci locali nell'approccio della termomeccanica del continuo materiale. Scrittura del bilancio per problemi monodimensionali transitori.

3. Modelli fluidodinamici semplici: fase perfettamente miscelata e corrente monodimensionale: bilanci di materia ed energia.

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 e valutazione dell'apprendimento

Lo studente potrà superare la verifica dell'apprendimento iscrivendosi ad uno dei sei appelli previsti nell'anno accademico (tre nel periodo Gennaio-Febbraio, successivo al semestre autunnale, tre nel periodo Giugno-Agosto, successivo al semestre primaverile; le date saranno rese note all'inizio del semestre che precede lo specifico periodo e non saranno svolti appelli al di fuori dei periodi indicati).

Ogni appello d'esame prevede due prove scritte, una prova con domande a risposte multiple suggerite (DRMS) e una prova con problemi a risposta aperta (PRA), previste in due giorni diversi nell'arco di una settimana. Per conseguire i crediti associati all'esame occorre superare positivamente entrambe le prove, nello stesso appello; alla seconda prova (PRA) si è ammessi solo previo superamento della prima (DRMS). Il punteggio massimo previsto per la prima prova è pari a 12 trentesimi e la prova è superata quando è conseguito un punteggio pari o superiore a 6 trentesimi. Il punteggio massimo previsto per la seconda prova seconda prova è pari a 20 trentesimi e la prova è superata quando il punteggio complessivamente conseguito nell'appello, pari alla somma dei punteggi sulle due prove, risulta pari o superiore a 18 trentesimi.

Solo per il primo appello previsto nella sessione successiva al semestre di erogazione del corso, è ammesso alla prova PRA anche lo studente che ha superato positivamente la prova DRMS proposta in itinere.

Le prove DRMS e PRA sono entrambe "a libri e appunti chiusi". Per la prova PRA il candidato utilizzerà il formulario del corso che, a questo scopo, deve essere scaricato dalla sezione "Handbook" del materiale didattico e stampato a cura del candidato stesso prima dell'inizio della prova.

In ogni appello, la comunicazione dell'esito dell'esame (sul sito Almaesami) è accompagnato da una correzione pubblica annunciata successivamente allo svolgimento della prova PRA, con almeno tre giorni di anticipo.

Il voto proposto alla conclusione dell'appello corrisponde al valore del punteggio complessivamente conseguito nelle due prove, moltiplicato per un fattore che premia la celerità del percorso dello studente ed è così calcolato: pari a 1.15 per appelli del primo periodo d'esame successivo all'acquisizione della firma di frequenza nel caso in cui l'appello sia il primo cui lo studente partecipa; pari a 1.07 in caso diverso dal precedente, per appelli del primo o del secondo periodo d'esame successivo all'acquisizione della firma di frequenza; pari a 1 in tutti gli altri casi. La menzione di lode è proposta per il caso in cui il voto calcolato come indicato sopra risulta pari o superiore a 32 trentesimi.

Lo studente può rifiutare il primo voto proposto per il superamento della verifica dell'apprendimento, inviando un messaggio di posta elettronica, dal proprio indirizzo istituzionale all'indirizzo di posta istituzionale del docente con oggetto "rifiuto voto PICB", entro quattro giorni dalla correzione pubblica della prova PRA successiva alla notifica della proposta di voto. I voti notificati e non rifiutati entro i termini previsti saranno verbalizzati al quinto giorno successivo alla correzione pubblica.

 

Strumenti a supporto della didattica

Note di lezione

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Ferruccio Doghieri

Consulta il sito web di Giovanni Cocchi