CHIMICA FISICA INDUSTRIALE

Anno accademico 2022/2023 - Docente: LUISA D'URSO

Risultati di apprendimento attesi

Il corso si propone di approfondire le conoscenze chimico-fisiche di base per la comprensione ed investigazione delle reazioni chimiche e dei fenomeni di trasporto, tappa fondamentale per la progettazione dei processi chimici. Verranno pertanto presentate le potenzialità applicative delle leggi che regolano il trasporto di materia, energia e quantità di moto. Alla fine del corso lo studente sarà in grado di trattare e risolvere mediante applicazione numerica diretta delle relazioni studiate, problemi che riguardano il moto dei fluidi, la trasmissione del calore e la diffusione nei diversi processi chimici.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali ed esercitazioni numeriche

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Prerequisiti richiesti

Superamento degli esami di Matematica e di Fisica del 1° anno.

Frequenza lezioni

Fortemente suggerita.

Contenuti del corso

Parte I: Operazioni Unitarie

  • Processi di separazione e apparecchiature per le operazioni a stadi
  • Diagrammi termodinamici di equilibrio
  • Equilibri di fase (gas-liquido, liquido-liquido, fluido-liquido) e relazioni di equilibrio
  • Calcolo dello stadio di equilibrio: bilanci di massa e di energia
  • Operazioni a stadi multipli (equicorrente, correnti incrociate e controcorrente)
  • Metodi di calcolo semplificati per le operazioni a stadi multipli: metodo grafico di McCabe-Thiele

Parte II: Fenomeni di Trasporto

  • Trasporto molecolare e diffusione, forze intermolecolari.
  • Trasferimento di momento
  • Fluidi newtoniani e non newtoniani. Le equazioni del bilancio energetico: fluido ideale e fluido dissipativo. Il bilancio meccanico. Il Bilancio di massa e l’equazione della continuità. Le equazioni di Navier-Stokes.
  • Cenni di geometria frattale: perimetro bagnato. Metodo di Buckingham delle costanti adimensionali. Diagramma di Moody. Regime laminare e turbolento, fenomeni di instabilità e leggi del caos.
  • La fluidodinamica moderna. Metodi numerici e metodi empirici per la soluzione delle equazioni differenziali della Fluidodinamica moderna.
  • Trasferimento di calore: conducibilità nei gas e nelle fasi condensate, leggi di Fourier, applicazioni.
  • Trasferimento di massa.
  • La legge della continuità e leggi di Fick. Processi di trasporto nei liquidi. Processi di trasporto nei solidi. Effetti di correlazione dei flussi ed equazioni fenomenologiche di Onsager. Trasferimento di massa e reazioni chimiche.

Testi di riferimento

Lo studente è libero di scegliere qualunque libro di testo.

  • L. Forni, I. Rossetti Fenomeni di Trasporto, Cortina Editore, Milano, 2009.
  • C.O. Bennett, J.E. Meyers, Momentum, heat and mass transfer, Mc Graw - Hill, New York 1962.
  • Principles of unit operations,  A. S. Foust, L. A. Wenzel, C. W. Clump, L. Maus and L. B. Anderson, John Wiley & Sons, New York (1980)


 

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Trasporto molecolare e diffusione, forze intermolecolari. L. Forni Fenomeni di trasporto
2Trasferimento di momento L. Forni Fenomeni di trasporto
3Fluidi newtoniani e non newtonianiL. Forni Fenomeni di trasporto
4Trasporto di caloreL. Forni Fenomeni di trasporto
5Operazioni unitariePrinciples of unit operations, A. S. Foust, L. A. Wenzel, C. W. Clump, L. Maus and L. B. Anderson, John Wiley & Sons, New York (1980)

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

non forniti