70/0060-M - IMPIANTI CHIMICI

Anno Accademico 2021/2022

Obiettivi

Conoscenze:
-fondamenti teorici delle principali operazioni unitarie di separazione (distillazione, assorbimento, separazione liquido-liquido) per sistemi binari.
-fondamenti delle operazioni di trasferimento di energia dell’industria di processo
Capacità:
- scelta e dimensionamento delle principali apparecchiature di separazione
-scelta e dimensionamento delle principali apparecchiature di scambio di calure
-confronto di diverse alternative progettuali per operazioni di separazione e scambio di calore (scelta dell’apparecchiatura e delle condizioni operative) in termini economici e ambientali
Competenze
-analisi critica di specifiche industriali, anche in termini economici e ambientali
-simulazione di apparecchiature di processo
-studio e analisi di testi tecnici
-comunicazione dei risultati, individuazione dei parametri importanti e redazione dei documenti secondo standard progettuali

Prerequisiti

Termodinamica dell’Ingegneria Chimica
Fondamenti di fenomeni di trasporto

Contenuti

Introduzione (ore Lez. 2)
Tipi di separazione, agente separante e stadio di equilibrio, definizione del rendimento di uno stadio di separazione
Separazione per distillazione (ore Lez. 14, Eserc. 6 , Lab. 6)
Richiami sull’equilibrio LV
Distillazione Flash, Distillazione batch e continua
Metodo di McCabe-Thiele per il calcolo degli stadi di separazione
Metodi short-cut binari
Cenni sui Metodi short-cut multicomponenti
Uso di software di simulazione
Altre tecniche di separazione (ore Lez. 10, Eserc. 7)
Assorbimento e Stripping per miscele binarie
Estrazione Liquido Liquido
Fondamenti teorici del dimensionamento di apparecchiature per lo scambio di energia (ore Lez. 15)
Richiami sui processi di trasferimento di calore
Teoria della progettazione degli scambiatori di calore: sviluppo dell’equazione di progetto e applicazione in diverse condizioni
Calcolo dei coefficienti di scambio termico: convezione e conduzione
Calcolo dei coefficienti di scambio termico in sistemi con cambiamento di fase
Dimensionamento di apparecchiature dell’industria di processo (ore Lez. 16, Eserc. 11)
Scambiatori a doppio tubo e a fascio tubiero: dimensionamento e principali applicazioni
Scambiatori a piastre
Scambiatori a superficie migliorata, tubi alettati e piastre alettate
Colonne a piatti: applicazioni, calcolo dell’altezza e del diametro, tipologie di piatto.
Colonne a riempimento: applicazioni, calcolo dell’altezza e del diametro, riempimenti random e strutturati.
Elementi di economia applicata agli impianti chimici (ore Lez. 3)
La progettazione di impianti chimici come problema di fattibilità tecnico-economica: valutazione dei costi fissi e variabili, costo annuo totale e tempo di ritorno

Metodi Didattici

Il corso si avvale di lezioni frontali tradizionali e sessioni di problem solving nella sala computer. Il corso utilizzerà inoltre strategie di apprendimento misto e flipped classroom. La didattica verrà erogata prevalentemente in presenza, integrata e “aumentata” con strategie online, allo scopo di garantirne la fruizione in modo innovativo e inclusivo.
Tutti i materiali sono disponibili nel sito di e-learning. Le comunicazioni al di fuori delle ore didattiche faranno anche uso di strumenti come MS teams.
Sarà richiesto di utilizzare calcoli di ingegneria e capacità generali di problem solving, nonché software di simulazione di processo.

Verifica dell'apprendimento

In relazione agli obiettivi del corso:
-una prova scritta per valutare capacità di scelta e dimensionamento delle apparecchiature e le competenze nell'analisi di specifiche industriali, nella simulazione e nella predisposizione di documenti.
Per superare le prove è necessario essere in grado di calcolare il numero di stadi per una data separazione e l'area di uno scambiatore di calore.
Assegnazione dei punteggi:
Calcolo del numero di stadi per una separazione e dell’area di uno scambiatore max 21/30
Verifica di apparecchiature senza dati di input assegnati max 24/30
Analisi critica di alternative progettuali max 30/30

Testi

Kacac - Heat Exchangers - CRC press
Coulson-Richardson - Chemical Engineering - vol. 2, vol. 6.
Smith - Chemical Process Design and Integration - Wiley