I fondamenti chimico –fisici delle operazioni unitarie

I. I.S. GASTALDI – ABBA
PROGRAMMA DI TECNOLOGIE CHIMICHE INDUSTRIALI
anno scolastico 2015/2016
CLASSE IV AC
Docenti: Proff. Loredana Riccardi - Giancarlo Conti
- I fondamenti chimico –fisici delle operazioni unitarie: il primo principio della
termodinamica: definizioni e concetti fondamentali; temperatura e calore: il principio zero;
energia interna e primo principio della termodinamica; il calore specifico; l’entalpia; applicazioni
del primo principio
- Bilanci di materia ed energia: equazione di bilancio ed i principi di conservazione; bilanci
di materia e bilanci di energia.
- Lo scambio termico: equazioni di trasferimento; trasferimento di calore per conduzione:
equazione di Fourier per superfici piane, per superfici piane composte e cilindriche; trasferimento
di calore per convezione: l’analisi dimensionale e i coefficienti di pellicola in casi particolari;
trasferimento di calore per irraggiamento; scambiatori di calore a doppio tubo (hairpin): scambio
in equicorrente e in controcorrente, calcolo della temperatura media logaritmica; scambiatori di
calore a fascio tubiero, a testa flottante, a chioma, a piastre, ad aria, refrigeranti a pioggia; calcolo
della superficie di scambio; i condensatori; il vapore ed il trasferimento di energia termica;
l’isolamento termico; il controllo della temperatura negli scambiatori termici.
Osservazione, in laboratorio, di uno scambiatore a fascio tubiero.
- I fondamenti chimico –fisici delle operazioni unitarie: il secondo e il terzo
principio della termodinamica: le macchine termiche; secondo principio: gli enunciati di
Kelvin-Planck e Clausius; il ciclo di Carnot; l’entropia e il terzo principio; diagrammi entropici;
energia libera, energia di Gibbs.
- Il trasporto dei gas: il lavoro di compressione; le apparecchiature per il trasporto dei gas
( cenni); macchine da vuoto.
- I fondamenti chimico –fisici delle operazioni unitarie: i diagrammi di fase: i
diagrammi di fase di sostanze pure (l’acqua); evaporazione ed ebollizione di sostanze pure;
l’equilibrio liquido-vapore nelle soluzioni.
- Evaporazione: aspetti generali della concentrazione; impianti di evaporazione a singolo effetto;
il comportamento reale delle soluzioni; gli impianti a multiplo effetto e loro bilanci e
dimensionamento; tipi di evaporatori e apparecchiature ausiliarie; evaporazione per
ricompressione meccanica del vapore. Schemi di controllo negli impianti di evaporazione.
- Cristallizzazione: solubilità e temperatura; bilanci di materia nel caso di formazione di un
precipitato; resa di cristallizzazione; apparecchiature per la cristallizzazione.
- Essiccamento: generalità; umidità assoluta e relativa; calore specifico, entalpia e volume
specifico dell’aria umida; parametri termometrici dell’aria umida; il diagramma igrometrico;
le trasformazioni dell’aria umida; le caratteristiche interne dei solidi umidi; bilanci ponderali
e termici, utilizzo del diagramma igrometrico nei bilanci; apparecchiature usate
nell’essiccamento; la liofilizzazione.
- I fondamenti chimico –fisici delle operazioni unitarie: cinetica chimica, catalisi,
reattori: velocità di reazione, molecolarità ed ordine di reazione, stechiometria e velocità di
reazione; velocità di reazione reversibili; velocità di reazione e temperatura; la velocità di reazione
al variare di concentrazione e temperatura; catalisi e catalizzatori; i reattori continui e discontinui;
reattori PFR e CSTR e il controllo di temperatura; i reattori a letto fluido.
- Reazioni di combustione: combustibili e comburenti; tipi di combustibili; potere calorifico
inferiore e superiore; calcolo dell’aria pratica e teorica.
- Idrogeno e gas di sintesi: proprietà dell’idrogeno; chimica dei processi; steam reforming;
(appunti)
- La sintesi dell’ammoniaca: appunti
Per tutte le operazioni è stata eseguita la rappresentazione in simbologia UNICHIM di esempi di
applicazioni con la strumentazione necessaria e in regolazione automatica per la quale, riprendendo
la parte svolta al terzo anno, sono stati fatti esempi applicativi.
Per tutte le operazioni sono state svolte esercitazioni di calcolo riguardanti i bilanci di materia e di
energia.
I Docenti:
Genova, 06/06/2016
Gli Alunni: