PRINCIPI DI INGEGNERIA CHIMICA

Gaetano LAMBERTI PRINCIPI DI INGEGNERIA CHIMICA

0612200011
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA
INGEGNERIA CHIMICA
2017/2018



OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2016
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
12120LEZIONE
Obiettivi
Conoscenza e comprensione
Concetti di velocità di trasferimento di calore, materia e quantità di moto; leggi di Newton, di Fourier e di Fick, proprietà di trasporto (viscosità, conducibilità termica, diffusività di materia) e grandezze derivate, bilanci di quantità di moto, di energia e di materia sia su sistemi chiusi che su sistemi aperti e, inoltre, sia su volumi finiti che su volumi differenziali (lungo una sola direzione); correlazioni per il calcolo dei coefficienti di scambio. Uso di diagrammi per la soluzione di problemi di transitori termici e di materia monodimensionali (lastra piana, cilindro infinito e sfera).

Conoscenza e capacità di comprensione applicate - analisi ingegneristica
Capacità di risolvere problemi ingegneristici semplici che coinvolgano fenomeni di trasporto di quantità di moto, di energia e di materia. Al termine del corso lo studente sarà in grado di: formulare ed applicare i bilanci macroscopici di quantità di moto, massa ed energia a sistemi chiusi ed aperti; determinare perdite di carico, forze di trascinamento, coefficienti di trasferimento, evoluzione dei transitori termici e di materia per sistemi monodimensionali; impostare le equazioni di bilancio in relazione a problemi reali individuando le opportune condizioni al contorno; risolvere le equazioni di bilancio per problemi semplici (una variabile).

Conoscenza e capacità di comprensione applicate - progettazione ingegneristica
Affrontare semplici problemi di dimensionamento relativi a parti di apparecchiature o apparecchiature elementari. Capacità utilizzare i principi fisici di trasporto di quantità di moto, di energia e di materia per progettare e condurre esperimenti, interpretare i dati e trarre conclusioni.

Autonomia di giudizio – pratica ingegneristica
Uso di diagrammi per la soluzione di problemi di transitori termici e di materia monodimensionali e delle relazioni per il calcolo dei coefficienti di trasporto. Uso di tabelle per le proprietà dei materiali in funzione di temperatura e pressione.

Capacità trasversali - capacità di apprendere
Acquisizione del linguaggio tipico dell’ingegneria chimica.

Capacità trasversali - capacità di indagine
L'allievo saprà applicare le conoscenze acquisite a contesti differenti da quelli presentati durante il corso, ed approfondire gli argomenti trattati in situazioni diverse da quelle proposte.
Prerequisiti
Propedeuticità: Termodinamica dell'ingegneria chimica
Contenuti
TRASPORTO DI QUANTITÀ DI MOTO (30h teo, 30h ese)
Elementi di idrostatica (3h teo, 3h ese).
Tensore degli sforzi, legge di Newton, viscosità e dipendenza da temperatura e pressione (4h teo, 3h ese).
Bilancio differenziale di quantità di moto (applicato a casi nei quali sia presente una sola componente della velocità funzione di una sola coordinata); legge di Stokes (9h teo, 10h ese).
Moto laminare e moto turbolento, numero di Reynolds, analisi dimensionale, teorema di Buckingam, fattore di attrito e correlazioni con il numero di Reynolds, calcolo delle forze di trascinamento e della velocità di caduta per oggetti sommersi (6h teo, 6h ese).
Bilanci macroscopici di massa e di quantità di moto; bilancio di energia meccanica, perdite di carico distribuite e concentrate (8h teo, 8h ese).

TRASPORTO DI ENERGIA (20h teo, 20 ese)
Flusso di calore, legge di Fourier, conducibilità e dipendenza da temperatura e pressione (3h teo, 3h ese).
Numero di Prandtl; coefficiente di scambio e flusso di calore attraverso pareti semplici e composite in diverse geometrie (2h teo, 2h ese).
Trasporto conduttivo e generazione di calore; convezione forzata e naturale (3h teo, 3h ese).
Correlazioni tra numeri adimensionali, calcolo ed applicazioni dei coefficienti di scambio (4h teo, 4h ese).
Conduzione di calore in transitorio: bilancio differenziale, analisi dimensionale e numero di Biot (3h teo, 3h ese).
Bilanci macroscopici di energia, scambiatori di calore in equi- e contro-corrente (3h teo, 3h ese).
Irraggiamento: coefficienti di assorbimento e di emissione, corpi grigi, leggi di Stefan-Boltzman e di Lambert, fattori di vista (2h teo, 2h ese).

TRASPORTO DI MATERIA (10h teo, 10h ese)
Flusso di materia, legge di Fick, diffusività e dipendenza da concentrazione, temperatura e pressione (2h teo, 2h ese).
Numero di Schmidt. Controdiffusione e diffusione in fluido stagnante (1h teo, 1h ese).
Diffusione in mezzo omogeneo con reazione chimica alla parete (1h teo, 1h ese).
Analisi dimensionale, analogia tra materia e calore, analogia di Colburn, calcolo ed applicazioni dei coefficienti di scambio di materia. Equilibrio all'interfaccia tra fasi, combinazione di resistenze (2h teo, 2h ese).
Diffusione in un solido in regime transitorio, numero di Biot per il trasporto di materia (2h teo, 2h ese).
Bilanci macroscopici di materia, torri di assorbimento; trasporto simultaneo di calore e materia (2h teo, 2h ese).
Metodi Didattici
L’insegnamento prevede 120 ore di didattica tra lezioni ed esercitazioni (12 CFU). In particolare sono previste 60 ore di lezione in aula e 60 ore di esercitazioni.

L’insegnamento è erogato in presenza.
La frazione minima delle ore di attività didattica frontale necessaria per sostenere l’esame è pari al 70%
Non è prevista una verifica delle presenze.
Gli studenti che non raggiungono il numero sufficiente di presenze dovranno presentare una richiesta al Consiglio Didattico, specificando gli argomenti che non hanno potuto seguire e le motivazioni. Il Consiglio stabilirà caso per caso le modalità di recupero
Verifica dell'apprendimento
La valutazione del raggiungimento degli obiettivi prefissati avverrà mediante una prova scritta ed un colloquio orale. La prova scritta dura due ore, è condotta lasciando al candidato la piena libertà di utilizzo di qualsiasi fonte (non internet), e consiste di due esercizi con tre domande ciascuno. Ad ogni domanda corrisponde un punteggio (in media 5), e questi punti sono attribuiti per intero se la domanda riceve risposta corretta anche nel valore numerico, all’80% se c’è un errore di calcolo, dal 10% al 70% se la risposta è impostata ma soffre di errori concettuali più o meno gravi (zero se la risposta non c’è o è sbagliata in modo grave). La prova orale è costituita da una domanda su un argomento analizzato a lezione, la durata media va da una ventina di minuti (in caso di risposte date rapidamente e correttamente), fino ad un'ora se il candidato esita nelle risposte e richiede tempo per ragionare. Il livello di sufficienza corrisponde alla dimostrazione della capacità di individuare gli strumenti metodologici da utilizzare, di impostare correttamente le equazioni di modello e di indicare vie percorribili di risoluzione del problema. Il livello di eccellenza è raggiunto quando lo studente si dimostra in grado di affrontare con successo aspetti dei problemi non esplicitamente trattati a lezione. La valutazione dipende dal livello dell'esposizione e dal grado di confidenza mostrato con gli argomenti dell'insegnamento e con gli strumenti metodologici il cui uso è stato descritto nel corso.
Testi
Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N., Transport Phenomena, II Edition, Wiley New York (2002)
Pagina web dell'insegnamento
http://gruppotpp.unisa.it/principi-di-ingegneria-chimica/
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2019-05-14]