OPERAZIONI UNITARIE E LORO DIMENSIONAMENTO

OPERAZIONI UNITARIE E LORO DIMENSIONAMENTO

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iten
Codice
66109
ANNO ACCADEMICO
2019/2020
CFU
6 cfu al 3° anno di 10375 INGEGNERIA CHIMICA E DI PROCESSO (L-9) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
ING-IND/25
LINGUA
Italiano
SEDE
GENOVA (INGEGNERIA CHIMICA E DI PROCESSO )
periodo
1° Semestre
moduli
Questo insegnamento è un modulo di:
materiale didattico

PRESENTAZIONE

Il corso è articolato in lezioni frontali ed esercitazioni applicative svolte in aula ed è finalizzato allo studio delle principali operazioni unitarie, dei relativi impianti chimici e di processo ed alla loro conduzione. Vengono fornite nozioni di base relative al dimensionamento, alla scelta  ed alla valutazione delle apparecchiature/impianti sulla base dei  fattori economici e dei vincoli normativi ed ambientali caratterizzanti la moderna struttura industriale.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

le finalità del corso sono da un lato la conoscenza generale delle caratteristiche della industria chimica e di processo, del relativo iter di progettazione e dei fattori economico finanziari caratterizzanti e condizionanti la moderna impiantistica industriale, anche in relazione ai vincoli normativi, ambientali e di sicurezza. Dall’altro lato, il corso è focalizzato sullo studio delle operazioni unitarie degli impianti chimici e di processo: vagliatura, macinazione, trasporto dei solidi, arricchimento, flottazione; operazioni di separazione liquido solido: sedimentazione, filtrazione e centrifugazione. Alla parte teorica si affiancano esercitazioni numerico-applicative relative al corretta valutazione e dimensionamento delle apparecchiature.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali, esercizi e esercitazioni numeriche) e lo studio individuale permetteranno allo studente di acquisire:

-la conoscenza degli impianti di processo e di alcune operazioni unitarie: evaporazione a stadi, estrazione con solvente, filtrazione, cristallizzazione. Comprensione dei modelli semplificati che mettono in relazione parametri operativi e/o di progetto con i loro effetti sui bilanci di materia e di energia.

-la capacità di analizzare schemi di processo e sapersi orientare correttamente nella determinazione delle specifiche delle singole apparecchiature e nelle più comuni scelte di esercizio in relazione all'effetto di una variazione dei parametri operativi sulle prestazioni del processo.

-la capacità di saper determinare e quantificare i parametri di maggior rilievo nella progettazione preliminare delle apparecchiature corrispondenti alle principali operazioni unitarie, ed utilizzare metodologie di progettazione preliminare adeguate.

-la capacità di utilizzare dati bibliografici e database per reperire dati chimico-fisici e standard costruttivi.

-la capacità di saper individuare l'apparecchiatura più idonea per realizzare una determinata operazione unitaria, e determinare le condizioni operative adatte all'ottenimento delle specifiche di processo desiderate.

-saper applicare le conoscenze acquisite a contesti differenti da quelli presentati durante il corso, e orientarsi nella lettura e comprensione della documentazione tecnica delle apparecchiature presenti negli impianti di processo.

PREREQUISITI

  • Analisi matematica I
  • Fisica generale

Modalità didattiche

L'insegnamento prevede circa il 60 % di lezioni metodologiche e teoriche in aula, il 40 % circa di esercitazioni calcolative in aula.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Introduzione agli impianti chimici:

I diagrammi di processo: block flow diagram (BFD), process flow diagram (PFD) e process and instrumentation diagram (P&ID). Il dimensionamento (sizing) delle linee. Il dimensionamento di processo delle valvole di controllo e delle apparecchiature.

Le principali operazioni unitarie:

 -FILTRAZIONE

Descrizione della tecnica di separazione per filtrazione. Meccanismo che regola il flusso di fluidi attraverso letti porosi. Il mezzo filtrante e le diffeenti tipologie di filtrazione industriale.

 -EVAPORAZIONE ED EVAPORATORI A EFFETTO SINGOLO E MULTIPLO

I principi dell’evaporazione come operazione unitaria. Tipologie di evaporatori e apparecchiature ausiliarie. Dimensionamento degli evaporatori a singolo e multiplo effetto.

 -ESTRAZIONE CON SOLVENTE

I principi dell’estrazione. Costruzione sperimentale di un diagramma ternario. Progettazione d’un estrattore: impostazione analitica e grafica. Problema di verifica.

 -CRISTALLIZZAZIONE

Descrizione della cristallizzazione. Cristallizzazione indotta da pressione, temperatura. Nucleazione ed accrescimento. I modelli di cristallizzazione. Modelli descrittivi omogenei ed eterogenei. Bilancio di popolazione dei cristalli. Dimensionamento di un cristallizzatore. Valutazione critica e limiti del progetto

TESTI/BIBLIOGRAFIA

TESTI

1. PERRY'S CHEMICAL ENGINEERS' HANDBOOK - MC GRAW-HILL INTERNATIONAL EDITION

2. FOUST ET AL. I PRINCIPI DELLE OPERAZIONI UNITARIE - ED. AMBROSIANA, MILANO

3. MC CABE, SMITH AND HARRIOT: UNIT OPERATIONS OF CHEMICAL ENGINEERING, MC GRAW - HILL CHEM. ENG. SERIES

4. KERN D.G.: PROCESS HEAT TRANSFER, MC GRAW - HILL CHEM. ENG. SERIES

5. TREYBAL R.E.: MASS TRANSFER OPERATION, MC GRAW - HILL EDUCATION

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

ROBERTA CAMPARDELLI (Presidente)

CARLO SOLISIO (Presidente)

PATRIZIA PEREGO

MARGHERITA PETTINATO

LEZIONI

Modalità didattiche

L'insegnamento prevede circa il 60 % di lezioni metodologiche e teoriche in aula, il 40 % circa di esercitazioni calcolative in aula.

INIZIO LEZIONI

Come da calendario ufficiale Scuola Politecnica - Università degli Studi di Genova.

ESAMI

Modalità d'esame

Il raggiungimento degli obiettivi dell’insegnamento è certificato mediante una prova scritta della durata di 240 minuti, consistente nella risoluzione di due esercizi su due diverse operazioni unitarie con 3 domande del valore di 5 punti. 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). Il raggiungimento della sufficienza (18/30) permette di accedere alla prova orale.

È previsto un colloquio orale della durata di circa 30 minuti per verificare la padronanza degli elementi di progettazione ed eventuali incertezze relative alla prova scritta. L'esito del colloquio orale non può sostituire il positivo risultato della prova scritta.

L'eccellenza (30/30 e lode) si raggiunge attraverso la corretta risposta a tutti i quesiti dei due esercizi proposti ed al contemporaneo positivo risultato della prova orale, che dimostri come lo studente sia capace di padroneggiare la materia, riuscendo ad utilizzare i concetti appresi e ad applicarli a tipologie di problemi differenti rispetto a quelli discussi in aula.

Modalità di accertamento

I dettagli sulle modalità di preparazione per l’esame e sul grado di approfondimento di ogni argomento verranno dati nel corso delle lezioni. La prova scritta verte su 2 esercizi con tre quesiti ciascuno sugli esposti durante il corso. L’esame orale prevede domande riguardanti la teoria alla base e i criteri di dimensionamento delle operazioni unitarie. Verrà inoltre valutata la qualità dell’esposizione, l’utilizzo corretto della terminologia tecnica e la capacità di ragionamento critico.

La valutazione del raggiungimento degli obiettivi viene verificata attraverso un esame scritto e orale. La valutazione nell'esame finale terrà conto dei seguenti criteri:

a) conoscenza e la capacità di risolvere i principali problemi che richiedono l'applicazione di concetti espressi;

b) conoscenza delle ipotesi di base;

c) capacità di estendere l'applicazione dei concetti di base per risolvere i problemi a nuove applicazioni,

d) proprietà di linguaggio con particolare riferimento alla terminologia specifica della disciplina.