57892 - FONDAMENTI DELL'INGEGNERIA DI PROCESSO L

Conoscenze e abilità da conseguire

Obiettivo del corso e' quello di fornire gli elementi di base per eseguire bilanci di materia ed energia per singole apparecchiature e per sistemi complessi, tipici dell'industria chimica e di processo.

Contenuti

L'insegnamento costituisce un'introduzione all'analisi quantitativa dei processi dell'industria chimica eseguita utilizzando il modello di impianto chimico come rete di correnti materiali ed energetiche colleganti un sistema di “scatole nere”.

Verranno forniti gli elementi di base per eseguire bilanci di materia ed energia per sistemi multicomponenti in singole apparecchiature ed in sistemi complessi.

Argomenti principali.

1. Rappresentazione schematica degli impianti chimici: diagramma a fiume, schema di processo e schema tecnologico. L'impianto chimico come sistema di scatole nere. I sottosistemi costituenti un impianto chimico: apparati continui, semicontinui e discontinui. Funzionamento in condizioni stazionarie e transitorie.
2. Stato delle correnti materiali ed energetiche: variabili di composizione e variabili di flusso, definizioni, proprietà, relazioni ed unita' di misura. Grandezze estensive, intensive e molari parziali. Proprietà di una miscela ideale; applicazione del teorema di Eulero.
3. L'equazione di bilancio integrale di una proprietà estensiva: termini di accumulo, generativi e di flusso.
4. Bilanci di materia per singoli apparati, in presenza ed in assenza di reazioni chimiche, in condizioni di regime stazionario e transitorio. Reagente limitante ed in eccesso, conversione, selettività e resa. Concetto di base di bilancio. Esempi relativi ad apparati dell'industria di processo (reattori, miscelatori, distillatori, evaporatori, ecc.) . Applicazioni a sistemi con reazioni di combustione: calcolo della composizione dei fumi secchi ed umidi al variare della composizione del combustibile e dell'eccesso d'aria.
5. L'equazione di bilancio integrale di energia. Richiami ed applicazione alla soluzione di problemi tipici dell'ingegneria di processo: forme semplificate.

Bilanci di energia per singoli apparati, in presenza ed in assenza di reazioni chimiche. Applicazioni a miscele ideali e a miscele gassose di gas ideali. Richiami sul calcolo di variazioni di entalpia per sostanze pure. Criteri di scelta dello stato di riferimento più opportuno, in relazione alla disponibilità dei dati. Richiami ed integrazioni di termochimica. Calcolo del flusso termico in reattori chimici. Potere calorifico e temperatura teorica di fiamma.

1. Bilancio di materia ed energia per un impianto chimico in condizioni stazionarie. Problematiche e metodologia di soluzione del problema generale. Analisi delle correnti principali (alimentazione fresca, combinata, spurgo e ricircolo) e delle apparecchiature principali (miscelatore, partitore, reattore, scambiatore di calore, apparati di separazione). Applicazioni ad impianti tipici dell'industria di processo.

Testi/Bibliografia

Testi consigliati:

·        F.P.Foraboschi, Principi di Ingegneria Chimica, UTET, Torino ( cap.I)

·        R.M.Felder, R.W.Rousseau, Elementary Principles of Chemical Processes, , 3a edizione, 2000.

·        O.A. Hougen, K.M. Watson, R.A.Ragatz, Principi dei processi chimici, vol.1, Casa Editrice Ambrosiana, 1967.

·        Appunti del docente.

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni in aula.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova di esame consta in una prova scritta.

Propedeuticità:  Termodinamica applicata L.