Caricamento in corso...
Processi di separazione
03EBZMB
A.A. 2020/21
Lingua dell'insegnamento
Italiano
Corsi di studio
Corso di Laurea in Ingegneria Chimica E Alimentare - Torino
Organizzazione dell'insegnamento
| Didattica | Ore |
|---|---|
| Lezioni | 33 |
| Esercitazioni in aula | 27 |
Docenti
| Docente | Qualifica | Settore | h.Lez | h.Es | h.Lab | h.Tut | Anni incarico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Manna Luigi | Professore Associato | ICHI-01/B | 33 | 27 | 0 | 0 | 14 |
Collaboratori
Didattica
| SSD | CFU | Attivita' formative | Ambiti disciplinari | ING-IND/24 | 6 | B - Caratterizzanti | Ingegneria chimica |
|---|
2020/21
L'insegnamento ha il compito di fornire conoscenze fondamentali riguardanti i principali metodi di separazione chimico fisici. Queste conoscenze sono indispensabili per comprendere e analizzare un processo chimico-fisico e progettare un'apparecchiatura di separazione.
The purpose is to provide fundamental knowledge about the main methods of chemical and physical separation. This knowledge is necessary to understand and analyze a physical-chemical process, and to design a separation unit.
L'allievo acquisirà conoscenze fondamentali sui seguenti argomenti:
- principali processi di separazione chimico-fisica usati nell'industria di processo;
- concetto di stadio di equilibrio e di efficienza di stadio;
- principali apparecchiature a stadi;
- metodi grafici e numerici per il calcolo del numero degli stadi o dell’altezza del riempimento di una unità di separazione;
- ipotesi e limiti applicativi dei modelli matematici usati nelle unità di separazione.
Al termine dell'insegnamento l'allievo dovrà essere in grado di:
- eseguire bilanci di materia e energia di singoli stadi e di intere apparecchiature a stadio;
- eseguire l'analisi dei gradi di libertà di un'apparecchiatura di separazione a stadi, valutare se un problema è sotto specificato e nel caso essere in grado di saturare i gradi di libertà con specifiche adeguate;
- eseguire il calcolo del numero degli stadi di equilibro e di quelli reali delle principali apparecchiature di separazione a stadi usate nell'industria di processo.
The student will acquire basic knowledge on the following topics:
- Main separation processes used in the process industry.
- The concept of equilibrium stage and stage efficiency.
- Main multi-stage units.
- Graphic and numeric methods for calculating the number of stages or of the packed bed height of separation units.
- Assumptions and applicative limits of the mathematical models used in the separation units.
Expected skills:
- Be able to do balances of material and energy of a single stage unit and a multi-stage unit.
- Be able to perform the freedom degree analysis of a separation multi-stage units, to evaluate whether the problem is underspecified and in this case to saturate the degrees of freedom with suitable specifications.
- Be able to calculate the number of stages of equilibrium and the number of stages of the main real separation units used in the process industry.
- Be able to calculate the height of a packed column necessary to obtain a specify separation.
Fondamenti di calcolo differenziale e integrale.
Basic integral and differential calculus.
Introduzione ai processi di separazione chimico fisici: colonne a piatti e colonne a riempimento; concetto di stadio di equilibrio; schemi a stadi multipli a correnti incrociate, in controcorrente, in controcorrente con riflusso; analisi e calcolo dei gradi di libertà di apparecchiatura a stadi.
Flash di una miscela multicomponenti: gradi di libertà e specifiche di progetto; equazione di Rachford-Rice; metodi di risoluzione numerica.
Estrazione liquido-liquido: apparecchiature di estrazione; specifiche di progetto e gradi di libertà; calcolo con diagrammi triangolari (contro-corrente, sistemi diluiti); calcolo con metodi semplificati grafici e analitici.
Assorbimento/deassorbimento di gas. Colonne a piatti: specifiche di progetto e gradi di libertà; calcolo del numero di stadi in sistemi diluiti e in sistemi concentrati (metodi grafici e metodi analitici). Colonne a riempimento: equazioni di progetto e calcolo con sistemi diluiti e concentrati.
Distillazione continua in colonne a piatti: specifiche di progetto e gradi di libertà; metodo di Ponchon-Savarit; metodo di McCabe e Thiele; metodo di Riccati; metodo di Underwood. Metodi semplificati per la distillazione multicomponenti. Distillazione discontinua.
Introduction to physical chemical separation processes: tray columns and packed columns; concept of equilibrium stage; multiple-stage cross-flow, multi-stage counter-current; analysis and determination of the number of degrees of freedom of the separation units.
Multi-component flash: freedom degrees and design specifications ; Rachford-Rice’s equation; numerical solution methods.
Liquid-liquid extraction: units of separation, design specifications and freedom degrees, graphical calculus of the number of equilibrium stage using a ternary diagram; graphical and analytical calculus using simplified methods.
Absorption and desorption of gas. Tray towers: design specifications and freedom degrees, graphical and analytical calculus for diluted and concentrated systems. Packed columns: design equations and numerical calculus for diluted systems and concentrated systems.
Continuous distillation in tray columns: design specifications and degrees of freedom; method of Ponchon-Savarit; McCabe-Thiele method; Riccati method; Underwood method. Simplified methods for multi-component distillation. Batch distillation.
L’insegnamento consiste in lezioni, dove si svolge la parte teoria, ed esercitazioni di calcolo. Nella parte teorica saranno illustrati i fondamenti dei processi di separazione chimico-fisici, le procedure di progettazione delle apparecchiature e le tecniche di risoluzione grafiche e numeriche.
Le esercitazioni in aula consisteranno nella risoluzione di problemi di separazione con metodi numerici e/o grafici.
The course consists of theoretical lessons and of calculation exercises. The theoretical part illustrates the fundamentals of chemical-physical separation processes, equipment design procedures and graphic and numerical resolution techniques. The exercises consist in solving separation problems with numerical and / or graphical methods.
Testi di riferimento
- Unit Operations of Chemical Engineering / W.L. McCabe, J.C. Smith, P. Harriott - New York: McGraw-Hill, 1993.
Testi consigliati per approfondimenti
- Mass- transfer operations / R.E. Treybal - Auckland: McGraw-Hill, 1981.
- Equilibrium-Stage Separation Operations in Chemical Engineering / E.J. Henley, J.D. Seader - New York: Wiley, 1981.
- Unit Operations of Chemical Engineering / W.L. McCabe, J.C. Smith, P. Harriott - New York: McGraw- Hill, 1993.
- Mass- transfer operations / R.E. Treybal - Auckland: McGraw-Hill, 1981.
- Equilibrium-Stage Separation Operations in Chemical Engineering / E.J. Henley, J.D. Seader - New York: Wiley, 1981.
Modalità di esame: Prova orale facoltativa; Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;
L’esame consiste in una prova scritta della durata di due ore e quaranta minuti e in un’eventuale prova orale facoltativa. La prova scritta su carta sarà svolta sotto videosorveglianza e la prova orale avverrà mediante videocomunicazione. In caso di un elevato numero di iscritti, sarà necessario organizzare più turni. I gruppi di studenti e l’orario di inizio delle prove saranno indicati sul portale.
Lo scopo delle prove è quello di esaminare la comprensione teorica della materia e la capacità di applicare la teoria e i metodi di calcolo per risolvere esercizi. In particolare, lo studente dovrà aver compreso i principi chimico-fisici, i metodi matematici e le procedure di calcolo per progettare le unità di separazione spiegate nelle lezioni e applicare tali conoscenze per risolvere specifici problemi di progetto. La prova scritta consisterà in esercizi di calcolo; solo gli allievi con voto dello scritto pari ad almeno 21 potranno accedere, se lo desiderano, alla prova orale la quale riguarderà le procedure di progettazione e le dimostrazioni matematiche dei metodi sui cui si basano. Durante lo scritto gli allievi potranno consultare esclusivamente il materiale fornito dal docente: non potranno quindi usufruire di altre fonti di informazione quali libri, manuali o appunti.
Exam: Optional oral exam; Paper-based written test with video surveillance of the teaching staff;
The exam consists of a written test (two hours and forty minutes) and an optional oral examination. The written test on paper will be carried out under video surveillance and the oral exam will take place via video communication. In the case of many enrolled students, it will be necessary to organize some shifts. The timetable will be reported on the web portal.
The purpose of the tests is to examine the theoretical understanding of the subject and the ability to apply the theory and methods of calculation to solve exercises. In particular, the student must have understood the physicochemical principles, the mathematical methods, and the calculation procedures to design the separation units explained in the lessons and apply this knowledge to solve specific design problems. The written test consists in calculation exercises. The students with a written vote of at least 21 can access to the oral test if they wish. The oral test will cover the design procedures and the mathematical demonstrations of the methods on which they are based. During the written test, students can consult only the material provided by the teacher, they cannot use any other information source such as books, manuals, or notes.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;
L’esame consiste in una prova scritta della durata di due ore e quaranta minuti e in un’eventuale prova orale facoltativa. Le prove in presenza saranno svolte nelle aule dell’ateneo. Riguardo alle prove in remoto, la prova scritta su carta sarà svolta sotto videosorveglianza e la prova orale avverrà mediante videocomunicazione. In caso di un elevato numero di iscritti, sarà necessario organizzare più turni. I gruppi di studenti e l’orario di inizio delle prove saranno indicati sul portale.
Lo scopo delle prove è quello di esaminare la comprensione teorica della materia e la capacità di applicare la teoria e i metodi di calcolo per risolvere esercizi. In particolare, lo studente dovrà aver compreso i principi chimico-fisici, i metodi matematici e le procedure di calcolo per progettare le unità di separazione spiegate nelle lezioni e applicare tali conoscenze per risolvere specifici problemi di progetto. La prova scritta consisterà in esercizi di calcolo; solo gli allievi con voto dello scritto pari ad almeno 21 potranno accedere, se lo desiderano, alla prova orale la quale riguarderà le procedure di progettazione e le dimostrazioni matematiche dei metodi sui cui si basano. Durante lo scritto gli allievi potranno consultare esclusivamente il materiale fornito dal docente: non potranno quindi usufruire di altre fonti di informazione quali libri, manuali o appunti.
Exam: Written test; Optional oral exam; Paper-based written test with video surveillance of the teaching staff;
The exam consists of a written test (two hours and forty minutes) and an optional oral examination. The in-presence tests will be held in the university classrooms. Regarding the remote tests, the written test on paper will be carried out under video surveillance and the oral test will take place via video communication. The written test on paper will be carried out under video surveillance and the oral exam will take place via video communication. In the case of many enrolled students, it will be necessary to organize some shifts. The timetable will be reported on the web portal.
The purpose of the tests is to examine the theoretical understanding of the subject and the ability to apply the theory and methods of calculation to solve exercises. In particular, the student must have understood the physicochemical principles, the mathematical methods, and the calculation procedures to design the separation units explained in the lessons and apply this knowledge to solve specific design problems. The written test consists in calculation exercises. The students with a written vote of at least 21 can access to the oral test if they wish. The oral test will cover the design procedures and the mathematical demonstrations of the methods on which they are based. During the written test, students can consult only the material provided by the teacher, they cannot use any other information source such as books, manuals, or notes.