ITALIANO

Il corso fornisce le nozioni di base per la determinazione della velocità con cui i sistemi reagenti promuovono la conversione dei reagenti in prodotti all’interno di reattori. La determinazione della velocità reale con cui un processo arriva al massimo grado di conversione compatibile con le condizioni operative è quindi determinato sulla base dello studio delle seguenti nozioni:
a) Meccanismo di reazione
b) Cinetica intrinseca
c) Resistenza al trasporto della massa e di energia
La determinazione della velocità reale con cui un processo avviene all’interno di un reattore è poi utilizzata per determinare il volume dei principali reattori ideali: il reattore discontinuo, il reattore continuo a perfetta miscelazione ed il reattore con flusso a pistone.
Il corso fornisce inoltre le informazioni relative alle modalità di trasmissione della materia e dell’energia in modo da completare il bagaglio culturale dello studente attraverso un inquadramento completo che parte dalla impostazione del bilancio di materia e di energia riferito ad un dato reattore fino alla determinazione della funzione tra la velocità del processo, la velocità di scambio energetico e di materia ed il volume stesso del reattore.

Testi principali:
A.) O. Levenspiel, Ingegneria delle reazioni, Ed Ambrosiana
B.) F. Kreith, Elementi di trasmissione del calore, Liguori Editore
Testi da consultare:
A. Bird, Steward, Lightfood, Fenomeni di trasporto, Edizioni Ambrosiana
B. Perry et al., Perry’s Chemical Engineering Handbook, McGraw-Hill
Materiale di approfondimento e ripasso (anche di matematica applicata) viene distribuito agli studenti tramite upload su cloud.

Gli obiettivi del corso sono:
a) Fornire agli studenti le basi per stimare la velocità con cui un processo chimico o biochimico che avviene in condizioni note.
b) Ampliare la capacità di correlare nozioni e conoscenze derivanti da corsi e studi diversi quali matematica, fisica, biologia, chimica per affrontare e risolvere problemi complessi.
c) Saper impostare i bilanci di massa e di energia su sistemi semplici.

Lo studente deve avere conoscenze solide di:
• Algebra ed analisi matematica
• Fisica
• Chimica inorganica ed organica

La didattica è fornita tramite lezioni frontali durante le quali la teoria e l’applicazione calcolativa sono inscindibili.
Non vi è differenza tra lezioni di teoria o di esercitazione. Il laboratorio non è previsto.
Le informazioni teoriche sono fornite come strumenti per la concreta applicazione in casi presentati e risolti sollecitando l’interattività con lo studente.

L’esame è in forma scritta.
Esso si svolge avendo a disposizione tutto il materiale didattico distribuito durante il corso ed ogni libro/manuale che lo studente ritiene utile. La memorizzazione puramente nozionistica non è considerata sufficiente per il superamento dell’esame.
Il test consiste di un certo numero di esercizi (da 5 a 7), la cui soluzione dà diritto ad un punteggio chiaramente indicato a margine.
L’esame si intende superato quando si raggiunge un punteggio complessivo di almeno 18 punti.
Il tempo a disposizione è di 90minuti.

Lo studente deve sempre presentarsi a lezione portando con sé una calcolatrice scientifica e le tabelle e i grafici relativi alle proprietà chimico-fisiche (forniti dal Docente).

In dettaglio, i contenuti affrontati durante le lezioni sono riportati di seguito:
• Definizione e inquadramento della “ingegneria delle reazioni”. (2)
• Verifiche sulle conoscenze di background: fisica, matematica, chimica, ed applicazioni a problemi multidisciplinari. (8)
• Bilanci di materia e di energia: volume di controllo, confine del sistema, impostazioni del bilancio, regimi stazionario e dinamico. (6)
• Reattori ideali ed equazioni di progetto. (6)
• Effetto della velocità di reazione sul volume dei reattori. (2)
• Trasporto di materia (convezione, diffusione). (2)
• Trasporto di energia: convezione, conduzione, irraggiamento, leggi del trasporto, meccanismi combinati. (6)
• Cinetica chimica e biologica: definizione di velocità di reazione, classificazione delle reazioni, equazione cinetica, meccanismo cinetico, modello cinetico. (6)
• Stima dei parametri cinetici: modello differenziale, modello integrale. (6)
• Resistenze al trasferimento di massa. Definizione della velocità globale di un processo, lo stadio limitante, i numeri adimensionali ed il fattore di efficienza. (4)

Italian

This course provides the basics for determining the rate at which reagent systems promote the conversion of reagents into products within reactors. The determination of the actual speed at which a process reaches the maximum degree of conversion compatible with the operating conditions is then determined on the basis of the study of the following notions:
(a) Reaction mechanism
(b) Intrinsic kinetics
(c) Resistance to mass and energy transport
Determining the actual speed at which a process takes place within a reactor is then used to determine the volume of the main ideal reactors: the discontinuous reactor, the continuous reactor with perfect mixing and the reactor with piston flow.
The course also provides information on how to transmit matter and energy in order to complete the cultural background of the student through a complete framework that starts from the setting of the balance of matter and energy referred to a given reactor until the determination of the function between the speed of the process, the speed of energy exchange and matter and the volume of the reactor itself.

Main books:
C.) O. Levenspiel, Ingegneria delle reazioni, Ed Ambrosiana
D.) F. Kreith, Elementi di trasmissione del calore, Liguori Editore
Consultation books:
C. Bird, Steward, Lightfood, Fenomeni di trasporto, Edizioni Ambrosiana
D. Perry et al., Perry’s Chemical Engineering Handbook, McGraw-Hill
Material for in-depth analysis and review (including applied mathematics) is distributed to students via upload to the cloud.

The objectives of the course are:
a) To provide students with the basis for estimating the speed with which a chemical or biochemical process takes place under known conditions.
b) To broaden the ability to correlate notions and knowledge from different courses and studies such as mathematics, physics, biology, chemistry to address and solve complex problems.
c) Knowing how to set mass and energy balances on simple systems.

The student must have solid knowledge of:
• Algebra and mathematical analysis
• Physics
• Inorganic and organic chemistry

Teaching is provided through frontal lessons in which theory and computational application are inseparable.
There is no difference between theory and practice lessons. The laboratory is not planned.
The theoretical information is provided as a tool for the concrete application in cases presented and solved by soliciting interactivity with the student.

The exam is in written form.
The student can have access to all the teaching material distributed during the course. Purely notional memorization is not considered sufficient to pass the exam.
The test consisted on a given number of problems (from 5 to 7), whose solution gives a clearly indicated score (e.g. 4, 6, 10 points).
The exam is considered passed when the minimum score of total 18 points is reached.
The time available is 90 minutes.

The student must attend the lessons carrying a scientific calculator and tables and graphs relating to the chemical-physical properties (provided by the Teacher).

In detail, the contents addressed during the lessons are given below:
• Definition and classification of "reaction engineering". (2)
• Verification of background knowledge: physics, mathematics, chemistry, and applications to multidisciplinary problems. (8)
• Material and energy balances: control volume, system boundary, balance setting, steady-state and dynamic regimes. (6)
• Ideal reactors and design equations. (6)
• Effect of reaction rate on reactor volume. (2)
• Material transport (convection, diffusion). (2)
• Energy transport: convection, conduction, radiation, transport laws, combined mechanisms. (6)
• Chemical and biological kinetics: definition of reaction rate, classification of reactions, kinetic equation, kinetic mechanism, kinetic model. (6)
• Estimation of kinetic parameters: differential model, integral model. (6)
• Resistance to mass transfer. Definition of the overall speed of a process, the limiting stage, the dimensionless numbers and the efficiency factor. (4)