Corso di ingegneria chimica

Lezione 1 • Introduzione ai Diagrammi di Processo

Insegna l'uso dei diagrammi a blocchi e dei diagrammi di flusso di processo come strumenti per visualizzare i processi chimici. Prepara gli studenti a leggere e costruire schemi di processo.

Lezione 2 • La Disciplina dell'Ingegneria Chimica

Definisce l'ambito, la storia e il ruolo industriale dell'ingegneria chimica. Stabilisce il contesto per tutti i contenuti tecnici successivi del corso.

Lezione 3 • Stechiometria e Reazioni Chimiche

Applica i concetti di mole, reagenti limitanti e calcoli di resa ai sistemi reagenti. Supporta direttamente il lavoro sui bilanci di materia nei capitoli successivi.

Lezione 4 • Unità, Dimensioni e Conversioni

Tratta i sistemi di unità SI e consuetudinari, l'omogeneità dimensionale e la conversione sistematica. Fornisce le basi quantitative per tutti i calcoli di processo.

Lezione 1 • Bilanci di Processo a Unità Multiple

Risolve operazioni unitarie sequenziali e interconnesse utilizzando bilanci globali e di sottosistema. Sviluppa strategie sistematiche per l'analisi complessa di schemi di flusso.

Lezione 2 • Bilanci su Sistemi a Unità Singola

Applica i bilanci di materia a miscelatori, divisori e singoli reattori senza reazione. Costruisce abitudini di problem-solving prima di introdurre i sistemi reagenti.

Lezione 3 • Bilanci di Materia Transitori

Introduce i bilanci dipendenti dal tempo per processi batch e semi-batch. Prepara gli studenti all'analisi dinamica dei processi incontrata nei capitoli successivi.

Lezione 4 • Il Quadro del Bilancio di Materia

Stabilisce l'equazione di bilancio generale e il concetto di confine del sistema. Fornisce la struttura logica applicata a ogni problema di bilancio in questo capitolo.

Lezione 1 • Secondo Principio e Rendimento di Processo

Introduce l'entropia, il limite di Carnot e l'exergia come misure del rendimento termodinamico. Fornisce strumenti per identificare e ridurre le inefficienze di processo.

Lezione 2 • Proprietà Termodinamiche delle Sostanze

Tratta entalpia, energia interna, capacità termica e proprietà di cambiamento di fase per componenti puri. Fornisce i dati sulle proprietà necessari per tutti i calcoli di bilancio energetico.

Lezione 3 • Bilancio di Energia su Sistemi Chiusi

Applica il primo principio a sistemi batch e chiusi che coinvolgono interazioni di calore e lavoro. Stabilisce il quadro del bilancio energetico prima delle estensioni a sistemi aperti.

Lezione 4 • Bilanci di Energia su Sistemi Aperti

Estende il bilancio energetico ad apparecchiature a flusso stazionario, inclusi scambiatori di calore, pompe e turbine. Direttamente applicabile al dimensionamento delle apparecchiature di processo nei capitoli successivi.

Lezione 1 • Perdite di Carico e Progettazione di Sistemi di Tubazioni

Applica l'equazione di Darcy-Weisbach, il diagramma di Moody e i coefficienti di perdita localizzata alle reti di tubazioni. Consente calcoli completi della caduta di pressione per sistemi di tubazioni industriali.

Lezione 2 • Viscosità, Numero di Reynolds e Regimi di Flusso

Definisce la viscosità, introduce il numero di Reynolds e distingue il flusso laminare da quello turbolento. Determina quali correlazioni del fattore di attrito applicare nella progettazione delle tubazioni.

Lezione 3 • Statica dei Fluidi e Pressione

Tratta la pressione idrostatica, la manometria e le forze sulle superfici immerse. Stabilisce i concetti di pressione utilizzati in tutto il flusso dei fluidi e nella progettazione delle apparecchiature.

Lezione 4 • Leggi di Conservazione per Fluidi in Movimento

Deriva e applica l'equazione di continuità e l'equazione di Bernoulli ai sistemi di flusso. Fornisce le equazioni governanti per tutti i problemi di flusso in condotti e canali.

Lezione 1 • Progettazione e Selezione degli Scambiatori di Calore

Applica il metodo NTU-efficacia e tratta i tipi di scambiatori a fascio tubiero, a piastre e raffreddati ad aria. Prepara gli studenti a specificare e valutare le apparecchiature industriali per la trasmissione del calore.

Lezione 2 • Trasmissione del Calore per Conduzione

Applica la legge di Fourier a pareti piane, cilindri e sistemi compositi con reti di resistenza termica. Fornisce le basi analitiche per tutti i problemi di trasmissione del calore in fase solida.

Lezione 3 • Trasmissione del Calore Globale e Metodo LMTD

Combina le resistenze di conduzione e convezione in un coefficiente globale di trasmissione del calore. Applica il metodo LMTD per dimensionare scambiatori a doppio tubo e a fascio tubiero.

Lezione 4 • Trasmissione del Calore per Convezione

Tratta le correlazioni di convezione forzata e naturale per geometrie di flusso interno ed esterno. Consente il calcolo dei coefficienti di trasmissione del calore convettivo per la progettazione delle apparecchiature.

Lezione 1 • Progettazione di Colonne di Distillazione

Applica l'equilibrio liquido-vapore, il metodo grafico di McCabe-Thiele e la scorciatoia di Fenske-Underwood-Gilliland alla distillazione binaria e multicomponente. Tratta il dimensionamento di colonne a piatti e a riempimento.

Lezione 2 • Fondamenti di Diffusione Molecolare

Deriva la legge di Fick e la applica alla diffusione in gas, liquidi e solidi in diverse condizioni al contorno. Stabilisce le basi a livello molecolare per tutte le operazioni di trasferimento di massa.

Lezione 3 • Estrazione Liquido-Liquido e Separazioni a Membrana

Tratta la selezione del solvente, i calcoli degli stadi per l'estrazione e i meccanismi di trasporto nei processi a membrana. Amplia la cassetta degli attrezzi dello studente oltre le separazioni vapore-liquido.

Lezione 4 • Assorbimento e Strippaggio di Gas

Progetta assorbitori a riempimento e a piatti utilizzando linee operative, curve di equilibrio e metodi delle unità di trasferimento. Direttamente applicabile alla rimozione di gas acidi e alle operazioni di recupero solvente.

Lezione 1 • Catalisi Eterogenea e Reattori a Letto Fisso

Tratta la caratterizzazione del catalizzatore, la cinetica di Langmuir-Hinshelwood, le limitazioni diffusive interne ed esterne e la progettazione di reattori a letto fisso. Affronta la maggior parte delle applicazioni di reattori industriali.

Lezione 2 • Progettazione di Reattori Batch Ideali e CSTR

Deriva le equazioni di progetto per reattori batch e reattori continui a miscelazione perfetta e le applica a problemi di conversione e dimensionamento. Stabilisce i due modelli limite di reattore ideale.

Lezione 3 • Reazioni Multiple e Selettività

Analizza reti di reazione in parallelo e in serie per massimizzare la selettività del prodotto desiderato. Introduce l'ottimizzazione della resa e della selettività come obiettivi chiave della progettazione del reattore.

Lezione 4 • Progettazione del Reattore a Flusso a Pistone

Deriva e applica l'equazione di progetto del PFR per reazioni in fase liquida e gassosa con caduta di pressione. Confronta le prestazioni del PFR e del CSTR per vari scenari cinetici.

Lezione 1 • Economia di Processo e Stima dei Costi

Tratta i metodi di stima dei costi di capitale, le componenti dei costi operativi e le metriche di redditività, inclusi VAN e TIR. Consente la valutazione economica di progetti di processo concorrenti.

Lezione 2 • Metodi di Ottimizzazione di Processo

Applica la programmazione lineare, l'ottimizzazione non lineare e i metodi di ricerca euristica a problemi di progettazione di processo. Identifica sistematicamente le condizioni operative e le variabili di progettazione ottimali.

Lezione 3 • Sintesi di Processo e Sviluppo dello Schema di Flusso

Introduce la sintesi gerarchica di processo, le euristiche per la selezione delle operazioni unitarie e la valutazione delle alternative dello schema di flusso. Traduce le conoscenze di reazione e separazione in progetti di processo integrati.

Lezione 4 • Simulazione e Modellazione di Processo

Introduce la simulazione di processo stazionaria, la selezione del modello termodinamico e le strategie di convergenza per i circuiti di riciclo. Prepara gli studenti a utilizzare efficacemente gli strumenti di simulazione commerciale.