Il corso ha come obbiettivo quello di far apprendere all'allievo i principali concetti relativi allo scambio termico, applicati alle principali apparecchiature dell'industria di processo.
Il corso si articola in tre parti. La prima consiste in un riepilogo dei principali concetti alla base del bilancio energetico; la seconda illustra i principali criteri di progetto degli scambiatori di calore e di altre fondamentali apparecchiature preposte allo scambio termico (essiccatori, condizionatori, etc.); la terza affronta alcune delle problematiche connesse al recupero energetico in una rete di scambiatori di calore.

Far acquisire allo studente una adeguata conoscenza dei criteri per la progettazione delle principali apparecchiature preposte allo scambio termico.

Conoscenza degli argomenti trattati nei corsi di: Termodinamica applicata e trasmissione del calore, Principi di Ingegneria del processo.

Bilancio di energia in sistemi aperti stazionari: bilancio termico e bilancio di energia meccanica. Richiami sulla valutazione dell'entalpia in sistemi reattivi e non reattivi.
Classificazione delle principali tipologie di scambiatori di calore. Richiami sul coefficiente globale di scambio e sui profili termici all'interno di uno scambiatore. Criteri di progetto e principali correlazioni per il calcolo dei coefficienti di scambio di calore e delle perdite di carico per alcune tipologie di scambiatori (scambiatori a tubi coassiali, a fascio tubiero, a piastre). Il metodo delle unità di trasferimento.
Condensatori e ribollitori: principali tipologie, correlazioni e criteri di progetto.
Evaporatori: principali tipologie e valutazione della temperatura di ebollizione di una soluzione (diagramma di Duhring). Termocompressione (cenni) ed evaporatori a multiplo effetto.
Il trasferimento di calore per irraggiamento: richiami sulle principali leggi fisiche ed applicazioni a problemi ingegneristici.
Umidificazione e deumidificazione. Cenni di psicrometria. Il diagramma psicrometrico aria-acqua ed esempi di applicazione nei problemi di condizionamento dell'aria e del progetto preliminare delle torri di raffreddamento.
Il fenomeno dell'essiccamento di un solido. Calcolo del tempo di essiccamento. Principi di funzionamento delle principali apparecchiature.
Progetto integrato di una rete di scambiatori di calore per il recupero energetico: pinch technology.

Sono previste numerose esercitazioni di calcolo in cui vengono applicate le correlazioni e i criteri di progetto delle principali apparecchiature esaminate a lezione. Sono previste anche esercitazioni numeriche per il progetto di opportune reti di scambiatori atte a realizzare il recupero energetico ottimale.

a) R.K. Sinnot, Coulson & Richardson's Chemical Engineering, volume 6, Chemical Engineering Design, Butterworth-Heinemann
b) A.S. Foust et al., I Principi delle operazioni unitarie, Milano.
c) A User Guide on Process Integration for the efficient use of energy, The Institution of Chemical Engineers.

Prova scritta sulla soluzione di problemi affrontati nel corso delle esercitazioni e sulla esposizione dei concetti teorici illustrati nel corso delle lezioni.