ECTS - University of Pisa
L’obiettivo del corso, suddiviso in due moduli, è di fornire le metodologie e le conoscenze teoriche necessarie all’analisi delle operazioni unitarie di scambio termico e di materia, di fornire gli strumenti necessari alla progettazione di processo ed all'esercizio delle apparecchiature impiegate nelle operazioni di scambio termico (modulo 1- Operazioni Unitarie I), e di scambio di materia (modulo 2 - Operazioni Unitarie II).
Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze in merito a:
Identify major unit operations, including: mass transfer and heat transfer; • analyse the functions of the major unit operations, including purpose and application of each; • identify the range of equipment used to perform each major unit operation; • size and design equipment; • prepare process data sheets with equipment model.
Per entrambi i moduli lo studente verrà valutato in relazione alla sua capacità di discutere criticamente i principali contenuti del corso utilizzando la terminologia appropriata.
Metodi (per ciascun modulo):
For both modules, the student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology.
Methods (for each module):
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
In entrambi i moduli, allo studente è rischiesto di produrre una relazione di progetto per apparecchiature assegnate durante il corso
Lo studente potrà acquisire sensibilità ai problemi di verifica e dimensionamento delle apparecchiature di scambio termico e di trasferimento di materia
Durante il modulo di Operazioni Unitarie I vengono assegnati agli studenti quattro problemi di dimensionamento di apparecchiature di scambio termico. Per superare l'esame, gli studenti devono produrre una relazione di progetto che verrà valutata anche in termini di accuratezza e coerenza della presentazione.
Durante il modulo di Operazioni Unitarie II vengono assegnati agli studenti quattro problemi di dimensionamento di apparecchiature di trasferimento di materia. Per superare l'esame, gli studenti devono produrre una relazione di progetto che verrà valutata anche in termini di accuratezza e coerenza della presentazione.
L’allievo che accede a questo insegnamento ha acquisito una solida conoscenza della termodinamica, della fluidodinamica e dei fenomeni di trasporto. Tali nozioni si acquisiscono in generale superando gli esami di Termodinamica dell'Ingegneria Chimica e di Principi dell'Ingegneria Chimica.
Nessuno
Corsi di progettazione e impianti
Lezioni frontali
Esercitazioni in aula
Materiale didattico reso disponibile sulla piattaforma elearning
Delivery: face to face
Attendance: Advised
Learning activities:
Teaching methods:
Delivery: face to face
Attendance: Advised
Learning activities:
Teaching methods:
Parte 1 - Operazioni unitarie I
1) Introduzione alle operazioni unitarie. Il concetto di operazione unitaria. Relazione tra studio dell'operazione unitaria e progettazione della relativa apparecchiatura di processo. Impostazione generale dei criteri di analisi delle diverse operazioni unitarie. Equazioni di bilancio e di flusso, relazioni di equilibrio.
2) Scambio termico in assenza di cambiamento di fase. Richiami sulla trasmissione del calore. Equazioni di bilancio. Equazioni di flusso e forza motrice. L'utilizzo della media logaritmica di temperatura per il calcolo della forza motrice. Il calcolo dei coefficienti di scambio termico e la dipendenza dalla geometria dell'apparecchiatura. Descrizione dei principali tipi di scambiatori di calore e criteri di scelta. Impostazione delle equazioni di bilancio e di flusso per scambiatori di calore liquido/liquido in assenza di cambiamento di fase: scambiatori a doppio tubo, a fascio tubiero, a serpentino o semitubo. Standard costruttivi degli scambiatori a fascio tubiero (norme TEMA). Calcoli di verifica e dimensionamento su scambiatori.
3) Scambio termico in presenza di cambiamento di fase. Richiami sul fenomeno della condensazione. Equazioni di bilancio. Equazioni di flusso e forza motrice. Coefficiente di scambio termico: la teoria di Nusselt. Descrizione delle principali apparecchiature per la condensazione. Impostazione delle equazioni di bilancio e di flusso per condensatori di vapori puri. Calcoli di verifica su condensatori. di vapori puri. Richiami sul fenomeno dell'evaporazione. Descrizione dei principali tipi di evaporatori e criteri di scelta.
Parte 2 - Operazioni unitarie II
1) Distillazione. 2) Assorbimento. 3) Umidificazione/Deumidificazione. 4) Estrazione liquido-liquido
1) Heat transfer to fluids without phase change. Fundamentals. Energy balance and driving forces. Equipment features, selection and design criteria. 2) Heat transfer to fluids with phase change. Fundamentals of condensation and evaporation. Pool and convective boiling. Energy balance and driving forces. Equipment features, selection and design criteria.
Unit Operation II
1) Distillation. Fundamentals on multicomponent vapor-liquid equilibria. Flash and open distillation. Continuous and batch distillation. Material and enthalpy balances. Design of sieve-plate columns. Equipment features, selection and design criteria. 2) Absorption and stripping. Principles and rate of absorption. Mass-transfer coefficients for packed columns. Equipment features, selection and design criteria. 3) Humidification operations. Wet-bulb temperature. Theory and calculation of humidification processes. Equipment features and sizing criteria. 4) Liquid-liquid exctraction. Liquid equilibria. Equipment and flowsheeting.
R.H. Perry, D.W. Green: "Perry'S Chemical Engineer' Handobook", Mc Gaw-Hill
D. Kern: "Process heat transfer", Mc Graw - Hill
R. Treybal: "Mass Transfer Operations", Mc Graw Hill
W.L. McCabe, J.C. Smith, P. Harriott: "Unit operations of chemical engineering", Mc Graw Hill
J.M. Coulson, J.F. Richardson: "Chemical Engineering", Pergamon Press (vols. 1, 2 and 6)
Altro materiale (procedure di dimensionamento, slide sul corso, esempi di datasheet e sketch) è reso disponibile agli studenti sulla piattaforma elearning
Educational material provided by the teacher on e-learning UNIPI
Recommended: D. Kern: "Process heat transfer", Mc Graw - Hill, R.E. Treybal: "Mass transfer operations", Mc Graw - Hill, R.H. Perry, D.W. Green: "Perry's Chemical Engineers' Handbook", Mc Graw-Hill
Further bibliography: W.L. McCabe, J.C. Smith, P. Harriott: "Unit operations of chemical engineering" Mc Graw-Hill J.M. Coulson, J.F. Richardson: "Chemical Engineering", Pergamon Press (vols. 1, 2 and 6)
Prova scritta e prova orale con discussione dell'elaborato progettuale, separate per ciascun modulo, con l'obbligo di superare le prove del primo modulo per poter accedere alle prove del secondo.
Nessuno
