Insegnamento PRODUZIONE INDUSTRIALE E SOSTENIBILITA'

Corso
Ingegneria dei materiali e dei processi sostenibili
Codice insegnamento
A002503
Curriculum
Comune a tutti i curricula
CFU
12
Regolamento
Coorte 2023
Erogato
2023/24
Tipo insegnamento
Obbligatorio (Required)
Tipo attività
Attività formativa integrata

FONDAMENTI DI PROCESSI CHIMICI

Codice A002505
CFU 6
Docente Gianpiero Groppi
Docenti
  • Gianpiero Groppi
Ore
  • 60 ore - Gianpiero Groppi
Attività Caratterizzante
Ambito Ingegneria dei materiali
Settore ING-IND/27
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento Inglese/Italiano
Contenuti Questo insegnamento ha l’obiettivo di fornire le conoscenze di base relative alla termodinamica delle reazioni chimiche e degli equilibri di fase per sistemi multicomponente necessarie alla comprensione razionale dei processi chimici e delle operazioni unitarie che li costituiscono con riferimento all’impiego in applicazioni di interesse energetico.
Testi di riferimento 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

J.M. Smith, H.C. Van Ness, M.M. Abbott, Introduction to chemical engineering thermodynamics, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2005, ISBN: 978-0-07-124708-5
Obiettivi formativi Lo studente dovrà dimostrare:
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
Prerequisiti Nozioni di base di termodinamica e chimica. Conoscenza delle principali funzioni e operatori matematici.
Metodi didattici Lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche sui temi trattati durante il corso
Altre informazioni ---
Modalità di verifica dell'apprendimento Prova scritta e successiva prova orale
Programma esteso 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 Francesco Di Maria
Docenti
  • Francesco Di Maria
Ore
  • 60 ore - Francesco Di Maria
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore ING-IND/08
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento Italiano
Contenuti - Introduzione alla valutazione di impatto ambientale
- La procedura di valutazione di impatto ambientale
- Tecniche di valutazione dell'impatto sulle diverse matrici ambientali
Testi di riferimento D. Lgs 152 2006
Obiettivi formativi Fornire allo studente una panoramica sugli aspetti relativi alla valutazione di impatto ambientale unitamente alla capacità di gestire una procedura di Valutazione di Impatto Ambientale
Prerequisiti Nessuno
Metodi didattici - Lezioni frontali
- Prova pratica
Altre informazioni N.A.
Modalità di verifica dell'apprendimento Assegnazione di una prova progettuale e relativa discussione
Programma esteso - Introduzione alla normativa ambientale
- VIA e VAS
- Documentazione progettuale da allegare alla VIA VAS
- Impatto sull'aria, sull'acqua e sul suolo
- Impatto sul paesaggio e beni culturali
- Impatto sulla salute
- Impatto sulla flora, fauna e biodiversità
- Sicurezza
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile N. 3, 6, 7, 9, 11, 12, 13
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