Scheda programma d'esame
FLUIDODINAMICA CHIMICO-FISICA
VINCENZO TRICOLI
Anno accademico2019/20
CdSINGEGNERIA CHIMICA
Codice623II
CFU6
PeriodoPrimo semestre

ModuliSettoreTipoOreDocente/i
FLUIDODINAMICA CHIMICO-FISICAING-IND/24LEZIONI60
VINCENZO TRICOLI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Al termine del corso lo studente avrà acquisito solide conoscenze di argomenti di fluidodinamica attinenti a problematiche tipiche dell'ingegneria chimica e settori ad essa collegati, quali ad esempio, quello energetico, ambientale, agro-alimentare e farmaceutico.

Il bagaglio di competenze acquisite include, tra l'altro:

- moto di particelle, gocce e bolle in sistemi bifasici (solido/liquido, solido/gas, liquido/liquido e liquido/gas), con particolare riferimento a processi di separazione (centrifugazione, sedimentazione, decantazione, etc.) e di trasporto;

- fenomeni di cavitazione, anche con riferimento, tra l'altro, a processi di ebollizione;

- dinamica di coagulazione di particelle in sospensioni in flusso laminare e turbolento;

- impatto di particelle o gocce in flussi liquidi o gassosi, con particolare riferimento a processi si separazione inerziale e fenomeni di incrostamento di superfici sommerse;

- flusso di film liquidi a superficie libera, con particolare riferimento ai processi di rivestimento (film-coating) e a fenomeni di drenaggio;

- nebulizzazione di getti liquidi in gas, con riferimento alla dinamica di "aerosols" e "sprays".

Knowledge

Enabling the students to approach critically and rigorously fluid dynamics problems relevant to chemical engineering as well as related interdisciplinary areas.

Topics covered by the course include (but are not restricted to):

- Motion of particles, drops and and bubbles in fluid flow (with relevance to sedimentation, centrifugation, gas-liquid systems/equipment, etc.);

- Bubbles cavitation (with relevance to boiling processes, etc.);

- Dynamics of particles coagulation in shear flow;

- Impaction of flow-entrained particles onto surfaces (with relevance to fouling and inertial separation, etc.);

- Free-surface film flows (with relevance to film-coating processes, gas-liquid systems, liquid draining, etc.);

- Atomization of liquid jets in a gas: aerosols and sprays (with relevance to gas-liquid systems/equipments).

 

Modalità di verifica delle conoscenze

Non sono previste prove in itinere.

Assessment criteria of knowledge

Oral examination.

Capacità

Al termine del corso lo studente avrà acquisito la capacità di formulare modelli fisico-matematici che descrivono correttamente ed efficacemente il comportamento dinamico di sistemi fluidi, anche bi-fasici, di rilevanza nell'ingegneria chimica e discipline connesse o affini.

Skills

Ability to master the basic theory and effectively use it to formulate and solve fluid-dynamics problems of engineering relevance.

Modalità di verifica delle capacità

Durante il corso verranno trattati vari "casi studio" dove gli allievi saranno anche stimolati a contribuire allo sviluppo di un'analisi corretta ed efficace dei vari aspetti coinvolti, utilizzando le conoscenze di teoria acquisite.

Assessment criteria of skills

Oral examination.

Comportamenti

Al termine del corso, lo studente avrà sviluppato l'attitudine ad analizzare, con senso critico e rigore di metodo, problematiche di dinamica di fluidi (anche bifasici) di rilevanza nell'ingegneria chimica, al fine di prospettare soluzioni tecniche efficaci.

Lo studente avrà anche acquisito confidenza col corretto impiego dell'analisi di scala per introdurre, in maniera sicura e affidabile, opportune semplificazioni/approssimazioni quando ciò sia reso necessario dalla complessità del problema.

Behaviors

?

Modalità di verifica dei comportamenti

Durante il corso verranno trattati vari "casi studio" dove gli allievi saranno anche stimolati a proporre approcci (anche approssimati) al problema.

Assessment criteria of behaviors

?

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Corsi di "Analisi Matematica I e II"; corso di "Fisica I", corso di "Principi di Ingegneria Chimica I e II" e corso di "Termodinamica".

Prerequisites

Knowledge of Mathematical Analysis and Algebra at undergraduate level. Basic knowledge of Transport Phenomena.

Indicazioni metodologiche

Svolgimento di lezioni frontali.

Esercitazioni che consistono nell'analisi di casi studio complessi con formulazione di modelli fisico-matematici atti a descrivere correttamente ed efficacemente il comportamento del sistema in esame.

Teaching methods

Lessons delivered orally by the teacher in the classroom

Programma (contenuti dell'insegnamento)
  1. Bi-dimensional flows: stream function;
  2. Potential flows;
  3. Unidirectional flows: applications and examples;
  4. Similarity criteria: applications;
  5. Unsteady-state flows: examples;
  6. Elements of vorticity theory: some applications.
  7. Low-Reynolds-number flows;
  8. Inertial flows: boundary layers;
  9. Motion of drops and bubbles in a fluid, rising of large bubbles;
  10. Bubble cavitation/collapsation;
  11. Interfacial and capillary flows: film-coating/draining on a surface;
  12. Coagulation dynamics of particles in suspension: diffusion-induced coaglulation, shear-induced coagulation, turbulence-induced coagulation: examples;
  13. Impaction of aerosols and colloids on a surface: applications and technical case-studies;
  14. Waves on liquid surface, capillary waves in liquid jets, spontaneous break-up of liquid jets in air, jets atomization and sprays: applications and examples.
Syllabus
  1. Bi-dimensional flows: stream function;
  2. Potential flows;
  3. Unidirectional flows: applications and examples;
  4. Similarity criteria: applications;
  5. Unsteady-state flows: examples;
  6. Elements of vorticity theory: some applications.
  7. Low-Reynolds-number flows;
  8. Inertial flows: boundary layers;
  9. Motion of drops and bubbles in a fluid, rising of large bubbles;
  10. Bubble cavitation/collapsation;
  11. Interfacial and capillary flows: film-coating/draining on a surface;
  12. Coagulation dynamics of particles in suspension: diffusion-induced coaglulation, shear-induced coagulation, turbulence-induced coagulation: examples;
  13. Impaction of aerosols and colloids on a surface: applications and technical case-studies;
  14. Waves on liquid surface, capillary waves in liquid jets, spontaneous break-up of liquid jets in air, jets atomization and sprays: applications and examples.
Bibliografia e materiale didattico
  • Materiale didattico fornito dal docente.
  • G. K. Batchelor "An introduction to Fluid Dynamics", Cambridge University Press.
  • V. G. Levich "Physicochemical Hydrodynamics", Prentice-Hall.
  • R.B. Bird, W.E. Steward, E.N. Lightfoot, "Transport Phenomena" 1960, Wiley.
Bibliography
  • Teaching material furnished by the teacher.
  • G. K. Batchelor "An introduction to Fluid Dynamics", Cambridge University Press.
  • V. G. Levich "Physicochemical Hydrodynamics", Prentice-Hall.
  • R.B. Bird, W.E. Steward, E.N. Lightfoot, "Transport Phenomena" 1960, Wiley.

 

Indicazioni per non frequentanti

E' fortemente raccomandata la frequenza delle lezioni.

Modalità d'esame

Prova orale, con verifica della conoscenze della teoria di base e dell'attitudine all'applicazione a problemi di rilevanza tecnica.

Ultimo aggiornamento 16/05/2020 22:06