79591 - FONDAMENTI E APPLICAZIONI DELL'INGEGNERIA DI PROCESSO T

Conoscenze e abilità da conseguire

Acquisizione di conoscenze per l'analisi quantitativa di operazioni e di sistemi dell'industria di processo, finalizzati in particolare alla gestione di risorse energetiche, alla conversione termochimica di combustibili ed al controllo delle emissioni.

Contenuti

Modulo I

1. Rappresentazione schematica degli impianti di processo: diagrammi e schemi di processo e analisi come sistema di scatole nere.

2. Stato delle correnti materiali ed energetiche: richiami sulle variabili di composizione e variabili di flusso, definizioni, proprietà, relazioni ed unità di misura.

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 di reazioni chimiche. Reagente limitante ed in eccesso, conversione, selettività e resa.

5. L'equazione di bilancio integrale di energia e applicazione alla soluzione di problemi tipici dell'ingegneria di processo.

6. Bilanci di energia per singoli apparati, in presenza ed in assenza di reazioni chimiche. Richiami sul calcolo di variazioni di entalpia per sostanze pure: uso di tabelle e diagrammi termodinamici, di calori molari del gas ideale, di calori latenti. Criteri di scelta dello stato di riferimento più opportuno in relazione alla disponibilità dei dati. Richiami ed integrazioni di termochimica: stato standard, entalpia di reazione, entalpia di reazione standard, entalpia di formazione standard, entalpia di combustione.

7. Applicazioni di bilanci di materia ed energia 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. Potere calorifico inferiore e superiore. Calcolo della temperatura teorica di fiamma.

 

Modulo II

1. Richiami su sistemi semplici e complessi, sistemi stazionari e transitori, sistemi a parametri concentrati e distribuiti. Variabili

2. Sistemi complessi con elevato numero di variabili/equazioni. Strategie di soluzione basati su matrici e grafi direzionati. Proprietà variabili e mediate

3. Rilascio antropico di CO2 in atmosfera: effetto serra, sorgenti industriali, tecniche di mitigazione dell'impatto, riuso di CO2 in processi industriali.

4. Principi della chimica verde e implicazioni nella strategia di processo

5. Combustibili fossili e rinnovabili (solidi, liquidi e gassosi): definizioni e proprietà

6. Processi termochimici di conversione dei combustibili: combustione, gassificazione e pirolisi. Richiami su condizioni operative e introduzione alle diverse tecnologie (sistemi pre-miscelati, a diffusione, su griglia, turbolenti, dispersi)

7. Reattori chimici continui e discontinui: tipologie (miscelati e tubolari). Richiami su equilibrio chimico, cinetica, catalisi e bioreattori

8. Assorbimento/adsorbimento di composti da correnti gassose: apparecchiature e criteri di calcolo/verifica. Applicazioni per purificazione di effluenti liquidi e gassosi.

9. Richiami su scambiatori di calore. Torri di raffreddamento ad evaporazione

10. Richiami su equilibrio liquido-vapore per composti puri e in miscela binaria

11.Permeabilità, selettività e separazione di miscele liquide/gassose con membrane permeabili selettive

12. Sistemi multifase: letti fissi, letti fluidi, letti trascinati, letti fluidi circolanti. Applicazioni dei sistemi multifase per processi termochimici, reazioni chimiche, essiccazione e trasporto convettivo.

Testi/Bibliografia

Appunti dei docenti resi disponibili su virtuale.unibo.it.

 

R. M. Felder, R. W.Rousseau, Elementary Principles of Chemical Processes, J. Wiley & Sons, New York, 3a edizione, 2000.

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

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

- McCabe, Smith, Harriott, Unit Operations of Chemical Engineering, McGraw-Hill Education, 20049, ISBN 978-0-07-284823-6

- Kunii, Levenspiel; Fluidization Engineering, Butterworth-Heinemann, 1991, ISBN 978-0-08-050664-7

Metodi didattici

La didattica sarà essenzialmente basata su lezioni frontali sia per la teoria che per le esercitazioni.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova di esame è costituita da due parti distinte per la valutazione delle competenze acquisite dagli studenti:

una prova scritta di tipo calcolativo in cui viene richiesta la soluzione numerica di problemi di bilancio di materia ed energia (modulo 1) e di risoluzione di un caso di processo come calcolo di verifica o di dimensionamento (modulo 2). Non è consentita la consultazione di libri né appunti, né l’uso di personal computer e/o tablet.

una prova orale nella quale verranno verificate le capacità dello studente di affrontare e risolvere le problematiche dell'insegnamento e la comprensione degli aspetti teorici del corso.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Matteo Minelli

Consulta il sito web di Francesco Miccio