CHIMICA FISICA INDUSTRIALE

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.

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.

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

Fortemente suggerita.

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.

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)

Esame orale

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

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