PRINCIPI DI INGEGNERIA CHIMICA Docenza Prof. Pier Filippo

PRINCIPI DI INGEGNERIA CHIMICA
Docenza
Prof. Pier Filippo Marconi
Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali
Tel.: 050/511211;
Fax: 050/511266;
e-mail: [email protected]
Finalità ed obiettivi dell’insegnamento
Il corso ha lo scopo di dare all’allievo gli strumenti teorici per analizzare i fenomeni fisici di base
che caratterizzano l'ingegneria di processo, in particolare quelli legati al trasporto di calore, massa e
quantità di moto, e ad alcune applicazioni della cinetica chimica.
Pre-requisiti in ingresso e competenze minime in uscita
Prerequisiti (in ingresso)
Insegnamenti fornitori
Conoscenza di base delle equazioni differenziali e della
Corsi di Matematica I e II,
termodinamica.
Termodinamica e Termoidraulica
Competenze minime (in uscita)
Conoscenza dei fenomeni di trasporto che permetta poi di
individuare gli interventi operativi e/o progettuali da effettuarsi
nell'industria di processo
Insegnamenti fruitori
Impianti Chimici
Analisi degli Incidenti negli
Impianti Chimici.
Metodologia didattica
Il corso si basa su un ciclo di lezioni a carattere teorico affiancate da una serie di esercitazioni
eseguite in aula.
Programma, articolazione e carico didattico
Argomento
Trasporto di massa, energia e quantità di moto.
Convezione e diffusione. Fondamenti microscopici della
diffusione. Equazioni costitutive. Viscosità, conducibilità termica
e diffusività. Parametri caratteristici nei campi di velocità,
temperatura e concentrazione.
Cenni fenomenologici di fluidodinamica.
Analisi adimensionale e scaling. Regime laminare e turbolento.
Strato limite e resistenza viscosa. Le cadute di pressione lungo
una tubazione. Bilanci di quantità di moto, di materia, di energia.
Campo di velocità e di pressione.
Moto laminare in un condotto cilindrico. Moto laminare su una
superficie inclinata. Cenni sui fluidi non newtoniani. Cenni sui
flussi multifase.
Lezion. Eser. Carico Didattico
A
BE 3A+3B = 25*CFU
2
-
6
2
1
9
3
-
9
Miscelamento di liquidi.
Meccanismi di miscelamento. Potenza necessaria per il
miscelamento. Cenni sulle tipologie di miscelatori.
Il moto di particelle in un fluido.
Moto attorno a un cilindro indefinito. Moto attorno a una sfera.
Resistenza al moto di una particella. Velocità terminale di caduta.
Moto di bolle o gocce.
Flusso in letti granulari.
Flusso di un singolo fluido in letto granulare. Cadute di pressione
in un letto granulare.
Bilanci macroscopici di energia.
Coefficiente di scambio termico e sue correlazioni. Scambiatori
di calore, condensatori, ribollitori
Introduzione al trasporto di massa.
Flussi molari e massici. Equazioni costitutive. Diffusione in un
film stagnante.
Trasporto di massa interfase.
La teoria dei due film. Altri modelli interpretativi. Coefficienti di
trasferimento
e
correlazioni
relative.
Trasferimento
controcorrente e concetto di unità di trasferimento.
Processi di trasferimento a stadi.
Il concetto di stadio di equilibrio. Trasferimento attraverso uno
stadio di equilibrio. Trasferimento controcorrente attraverso più
stadi di equilibrio.
Trasporto di quantità di moto, calore e massa.
Cenni sui criteri di trattazione unitaria. Analogia di Reynolds e
modifiche di Taylor-Prandtl.
Reazioni chimiche e loro velocità.
Cenni sulla termodinamica delle reazioni chimiche. Cinetica delle
reazioni
omogenee.
Dipendenza
dalla
Temperatura.
Interpretazione di dati da reattori Batch.
Sistemi chimicamente reagenti.
Reattori ideali: discontinuo, continuo miscelato, continuo con
flusso a pistone. Confronto delle prestazioni. Reazioni multiple.
Selettività. Effetti della pressione e della temperatura.
Totale
2
1
9
2
1
9
2
-
6
4
1
15
4
1
15
4
1
15
1
1
6
3
-
9
5
2
21
5
2
21
39
11
150
Materiale didattico
Materiale di lavoro fornito dal docente;
I testi consigliati per il corso sono:
R.B. Bird, W.E. Stewart, E.N. Lightfoot, "Transport Phenomena", Wiley
J.M. Coulson, J.F. Richardson: "Chemical Engineering", Pergamon Press
O. Levenspiel, "Chemical reaction Engineering", Wiley
Modalità di verifica/esame
L’esame comprende una prova scritta e una orale. Per essere ammessi alla prova orale è necessario
passare la prova scritta.