Insegnamento PRODUZIONE INDUSTRIALE E SOSTENIBILITA'
| Nome del corso di laurea | Ingegneria dei materiali e dei processi sostenibili |
|---|---|
| Codice insegnamento | A002503 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Francesco Di Maria |
| CFU | 12 |
| Regolamento | Coorte 2021 |
| Erogato | Erogato nel 2021/22 |
| Erogato altro regolamento | |
| Anno | 1 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
FONDAMENTI DI PROCESSI CHIMICI
| Codice | A002505 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Gianpiero Groppi |
| Docenti |
|
| Ore |
|
| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Discipline dell'ingegneria |
| Settore | ING-IND/27 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | 1. Bilanci materiali ed energetici nei sistemi reagenti a controllo stechiometrico (combustione) 2. Sistemi reagenti a controllo termodinamico: Equilibrio chimico 3. Equilibri di fase in sistemi multicomponenti 4. Principi termodinamici e cinetici alla base del funzionamento delle celle a combustibile |
| Testi di riferimento | Note del docente illustrate durante il corso. Matteo Maestri. Fondamenti dei processi chimici. Principi di Termodinamica, cinetica e reattoristica chimica applicati allo studio dei processi chimici. Editore: Mc-Graw Hill, Anno 2021, ISBN: 978-8-83-865536-4 |
| Obiettivi formativi | Questo insegnamento ha l’obiettivo di fornire le conoscenze di base relative alla termodinamica dei sistemi reagenti e degli equilibri multifase-multicomponente necessarie alla comprensione razionale dei processi chimici e delle operazioni unitarie che li costituiscono con riferimento all’impiego in applicazioni di interesse energetico. Al termine dell corso lo studente dovrà dimostraare: a) di possedere completa conoscenza dei principi di termodinamica ed equilibri multifase e multicomponente per la progettazione e l'analisi di processi chimici e operazioni unitarie b) di essere in grado di applicare le conoscenze di cui sopra per l'analisi quantitativa di processi chimici attraverso la risoluzione di problemi riguardanti bilanci di massa ed energia, equilibri chimici di sistemi reagenti ed equilibri multicomponente e multifase c) di essere in grado di applicare in modo autonomo le conoscenze oggetto del corso nella soluzione dei problemi riguardanti i processi chimici |
| Metodi didattici | Il corso prevede lezioni teoriche, in cui verranno illustrati i concetti richiamati nel programma, ed esercitazioni in cui verranno effettuati calcoli relativi a processi chimici ed a problemi di equilibrio di fase in sistemi multicomponente |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | La verifica dell'apprendimento prevede un esame scritto, in cui verranno svolti esercizi quantitativi relativi alla parte pratica del corso, ed una prova orale riguardante i concetti illustrati nella parte teorica del corso. Il passaggio dell'esame scritto con esito positivo (<=18) è requisito obbligatorio per l'ammissione alla prova orale. |
| Programma esteso | Argomenti trattati 1. Bilanci materiali ed energetici nei sistemi reagenti a controllo stechiometrico (combustione) 1.1 Richiami di stechiometria. Reagente in eccesso ed in difetto. Dosatura stechiometrica. 1.2 Bilanci materiali su processi a controllo stechiometrico. Composizione ed analisi dei fumi. 1.3 Termochimica delle reazioni di combustione. Potere calorifico dei combustibili e calore di reazione. Legge di Hess. 1.4 Bilanci energetici su processi di combustione. Temperatura adiabatica di fiamma. Efficienza di combustione. 2. Sistemi reagenti a controllo termodinamico: Equilibrio chimico 2.1 Condizione di equilibrio per sistemi reagenti. Energia libera di Gibbs e potenziale chimico. Fugacità ed attività. Stati di riferimento per sistemi gassosi e condensati puri ed in miscela. Energia libera standard e costante di equilibrio. Effetti di temperatura e pressione sulla composizione di equilibrio: legge di Kirchhoff ed equazione di Van’t Hoff. Grado di avanzamento, conversione selettività e resa. 2.2 Bilanci materiali ed energetici in sistemi reagenti semplici e complessi. Calcolo della conversione all’equilibrio e della temperatura adiabatica di reazione. 2.3 Analisi termodinamica applicata ai processi della filiera di produzione di idrogeno. 3. Equilibri di fase in sistemi multicomponenti 3.1 Richiami generali sugli equilibri di fase. Regola delle Fasi e Teorema di Duhem. Equilibrio liquido-vapore: comportamento qualitativo di miscele binarie. 3.2 Equilibri liquido-vapore in miscele ideali. Legge di Raoult e legge di Henry. Flash isotermo ed adiabatico. 3.3 Miscele di gas reali: fattore di comprimibilità, equazione degli stati corrispondenti. Equazioni di stato del viriale e di tipo cubico. Coefficienti di fugacità in miscele ideali e reali di gas reali. 3.4 Esempio. Reattore e condensatore del ciclo di sintesi del metanolo. 3.5 Miscele e soluzioni non ideali. Azeotropi omogenei ed eterogenei. 4. Pile a combustibile Principi termodinamici e cinetici alla base del funzionamento delle celle a combustibile. Classificazione e caratteristiche delle diverse tipologie di cella in funzione dell’elettrolita: elettroliti polimerici; elettrolita acido; carbonati fusi; ossidi solidi. |
VALUTAZIONE DELLA SOSTENIBILITA' AMBIENTALE
| Codice | A002504 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Francesco Di Maria |
| Docenti |
|
| Ore |
|
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ING-IND/08 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | - Aspetti generali relativi all'impatto sull'ambiente - I determinanti ambientali - Metodologie e procedura per la valutazione dell'impatto ambientale |
| Testi di riferimento | - Appunti durante le lezioni |
| Obiettivi formativi | Fornire gli elementi essenziali per poter procedere autonomamente alla valutazione dell'impatto ambientale da diverse attività antropiche e non |
| Prerequisiti | - Conoscenze di chimica organica ed inorganica - Conoscenze di termodinamica - Conoscenze di fisica |
| Metodi didattici | - Lezioni frontali - esercitazioni |
| Altre informazioni | - none |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | - Verifica scritta con questionario - Sviluppo di tesine |
| Programma esteso | - introduzione al concetto di impatto ambientale - i determinanti ambientali - metodologie di valutazione dell'impatto ambientale - procedure di valutazione di ambientale strategica (VAS) e di impatto ambientale (VIA) - tecniche di LCA |