OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento si propone di fornire a tutti gli studenti, indipendentemente dalla provenienza, gli strumenti di base per comprendere la fenomenologia di base dei processi chimici e gli strumenti matematici correlati. L’insegnamento è articolato in due fasi: la prima tratta temi di principi di ingegneria chimica, la seconda affronta problematiche di calcolo numerico applicate a tali principi.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Gli obiettivi formativi si riferiscono all'acquisizione, da parte dello studente, della padronanza nell'uso dello strumento matematico applicato alla processistica chimica industriale. In particolare, il corso è mirato alla formulazione del modello matematico, all'adozione di opportune ipotesi semplificative, alla risoluzione analitica o numerica del modello ed all'analisi critica del modello stesso. Al termine dell'insegnamento, lo studente sarà in grado di operare una razionale analisi statistica dei dati sperimentali, di realizzare una identificazione dei modelli, di scegliere la migliore strategia di ottimizzazione di processo e di selezionare l'algoritmo piu' opportuno per la risoluzione di problemi inerenti la chimica industriale.

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso prevede lezioni frontali ed esercitazioni svolte dal docente durante le lezioni frontali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Parte 1

Introduzione all'algebra delle variabili stocastiche. Misure di tendenza centrale e di dispersione. Applicazioni alle operazioni unitarie dei processi chimici industriali.

Funzioni di distribuzione dei tempi di permanenza per sistemi reagenti e non reagenti. Reattori ideali e scostamenti dall'idealità in reattori chimici reali. Scelta delle opportune tipologie e configurazioni di reattori nella processistica chimica.

Introduzione alle grandezze campionarie. Analisi statistica dei dati. Test delle ipotesi per il controllo di qualità di un prodotto chimico e per l'analisi dei dati di inquinamnto ambientale.. Test bilaterali e unilaterali.

Parte 2

Introduzione all’algebra matriciale: operazioni tra vettori e matrici, determinante di una matrice, matrice inversa, soluzione di un sistema d’equazioni lineari.

Tecniche di fittaggio dei dati sperimentali con modelli lineari e non lineari. Metodo dei minimi quadrati.

Ricerca dei punti singolari di una funzione obiettivo nell'ottimizzazione tecnico-economica di un processo chimico industriale.

Metodi numerici per la risoluzione di equazioni algebriche. Applicazione agli equilibri chimici.

Discretizzazioni degli operatori derivativi e introduzione ai metodi alle differenze finite nella risoluzione di equazioni differenziali ordinarie al valore iniziale. Applicazione ai processi di diffusione.

Introduzione al concetto di scale-up. Applicazione dello scale-up ai miscelatori ed allo scambio termico in processi continui e discontinui.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Materiale didattico  distribuito via Aula Web

R. Bird, “Transport Phenomena”, John Wiley & Sons

N. Piskunov, “Calcolo Differenziale e Integrale”, vol. 1 e 2, Editori Riuniti

D.Himmelblau, “Process Analysis by Statistical Methods”, John Wiley & Sons

Scheid, “Analisi numerica”, Schaum

D.Himmelblau, “Applied Nonlinear Programming”, Glen Head NY

R. Felder, “Elementary Principles of Chemical Processes”, John Wiley & Sons