L'insegnamento è dedicato allo studio dei fenomeni di trasporto di materia ed energia, con accenni alla quantità di moto già in parte trattata nell'insegnamento "Meccanica dei Fluidi con Principi di Ingegneria Chimica". L'obiettivo da raggiungere è la padronanza nell'uso delle equazioni di bilancio globali e indefinite e la loro applicazione a problemi "tipo" al fine di acquisire un metodo generale di approccio ai problemi che si pongono nella progettazione e verifica delle apparecchiature e dei reattori chimici. Si deve inoltre acquisire una padronanza nella risoluzione dei problemi numerici connessi ai problemi di trasporti e alla progettazione di apparecchiature e reattori chimici. Il metodo di insegnamento utilizzato sviluppa inoltre le capacità dello studente di inquadrare un problema ed adottare, motivandole, delle assunzioni semplificative al fine della sua risoluzione. Questo potenzia nello studente la facoltà di esporre un argomento in modo chiaro e convincente.  

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

• conosce i principi fondamentali, generalizzazioni, teorie e concetti dei fenomeni di trasporto e della reattoristica chimica
• comprende il meccanismo di trasferimento di calore, materia e quantità di moto
• è in grado di applicare la conoscenza alla progettazione di apparecchiature e reattori chimici
• è in grado di eseguire calcoli di progetto e verifica di apparecchi e reattori chimici
• è in grado di calcolare la velocità con cui avviene un fenomeno di trasferimento di materia e calore

Richiamo dei bilanci macroscopici di materia, energia, quantita' di moto, delle equazioni indefinite di trasporto e delle leggi di Fick, di Fourier, di Newton. La diffusione di materia. Esempi di risoluzione di problemi "tipo" fondati sull'uso di quelle equazioni: ad esempio condensazione a film, teoria della penetrazione materiale e termica, convezione naturale, diffusione stazionaria con reazione chimica. Metodo di risoluzione dei problemi per "ordini di grandezza" e analitico. Intervento della turbolenza nei fenomeni di trasporto, e sue trattazioni approssimate (teoria di Kolmogorov, deduzione delle proprietà di trasporto in regime turbolento, sistemi dispersi sottoposti a regime di moto turbolento). Perdite di carico, coefficienti di scambio termico e di materia, proprietà di dispersione in sistemi a riempimento casuale e strutturato. Fenomeni di trasporto nei getti e nelle scie sia in regime laminare che turbolento; loro relazione con le fiamme diffusive. Sistemi reagenti dominati da dispersione assiale (prolegomeni alle fiamme premiscelate). Introduzione alla reattoristica chimica elementare ed alla stabilità e alla sensitività parametrica dei reattori chimici ideali. Unificazione dei coefficienti di trasporto fra fasi, numeri adimensionali, esponenti caratteristici e analogie. Le esercitazioni consisteranno di volta in volta in problemi numerici connessi agli argomenti trattati a lezione. 

E' necessaria una conoscenza adeguata dell'analisi matematica per poter comprendere e utilizzare le equazioni differenziali tipiche dei fenomeni di trasporto. E' necessaria inoltre una conoscenza di base della fluidodinamica. E' quindi consigliato il superamento degli esami di analisi I e II e dell'insegnamento "Meccanica dei Fluidi con Principi di Ingegneria Chimica".

La preparazione conseguita sarà verificata mediante una prova scritta a fine corso ed una prova orale. Entrambe le prove sono obbligatorie.la prova orale potrà essere sostenuta solo dopo superamento della prova scritta La prova scritta consisterà nella risoluzione di problemi numerici connessi ai fenomeni di trasporto e/o alla reattoristica. Il fine è quello di verificare la capacità dello studente di inquadrare i problemi ed arrivare alla risoluzione numerica corretta. Le equazioni utilizzate andranno giustificate e commentate adeguatamente al fine dimostrare di saper organizzare le conoscenze in un discorso ben articolato e che dimostri le competenze acquisite. E' richiesto un lessico adeguato e ordine nella presentazione dei risultati. La prova orale consisterà nella descrizione teorica di problemi tipo connessa a dimostrazioni per verificare l'assimilazione del metodo e dei concetti e non un puro apprendimento mnemonico. L'esposizione dovrà essere condotta motivando ogni passaggio e descrivendo le eventuali semplificazioni adottate nei problemi. Il voto finale sarà calcolato come media aritmetica dei voti conseguiti nelle due prove.

Dispense complete del corso messe a disposizione dal docente sul sito Beep del Politecnico