EQUIPMENT DESIGN FOR CHEMICAL INDUSTRY

Conoscenza e comprensione

Saranno fornite le informazioni e le tecniche di base per la progettazione meccanica di componenti di impianti industriali, in particolare nel settore degli impianti chimici e petrolchimici. Si tratteranno argomenti relativi al comportamento dei materiali in condizioni di carico meccanico e/o termico in condizioni statiche e dinamiche e al progetto di componenti meccanici semplici.

Successivamente saranno sviluppate le nozioni e gli strumenti per la progettazione di alcuni elementi di impianto basilari (serbatoi in  pressione, tubazioni, scambiatori di calore), gli approcci alla scelta ottimale dei materiali, e quelli alla progettazione del ciclo di vita e alla sostenibilità ambientale.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Il corso sarà articolato in due moduli, tenuti dalla Prof.ssa Fargione (Modulo A), e dal Prof. Giudice (Modulo B). Entrambi i moduli saranno costituiti da: lezioni frontali teoriche, finalizzate all’acquisizione delle conoscenze previste dal corso; esercitazioni sugli argomenti del corso, per lo sviluppo delle competenze applicative.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Il materiale didattico è costituito dalle slide delle lezioni e da documentazione aggiuntiva (studium.unict.it).

La frequenza è obbligatoria. Le lezioni si svolgeranno trisettimanalmente nel primo semestre del secondo anno.

Modulo A

• Concetti di teoria dell'elasticità, legge di Hooke, concetti di tensione e deformazione,
• Equilibrio di un corpo solido, azioni interne e reazioni vincolari. Isostatiche e iperstatiche. Sforzi assiali e tangenziali.
• Geometria delle masse e delle aree.
• Sollecitazioni di trazione/compressione, flessione, torsione e taglio. Il tensore degli sforzi. Tensioni principali e ideali.
• Travi inflesse, metodi per determinare sollecitazioni e deformazioni. Principio del lavori virtuali e funzioni di singolarità.
• Carico critico di Eulero.
• Fatica dei materiali.
• Sollecitazioni termiche. Viscoelasticità. Creep e rilassamento.
• Cenni di meccanica della frattura.
• Assi e alberi di trasmissione.
• Cenni sulla lubrificazione.
• Saldature.

Modulo B

• Serbatoi in pressione.
• Dispositivi per il trasferimento di calore.
• Sistemi per il trasporto di fluidi.
• Approcci alla scelta dei materiali.
• Progettazione del ciclo di vita e sostenibilità ambientale.

Modulo A

1. Ferdinand Beer, Jr. Johnston, E. Russell, John DeWolf, David Mazurek, Mechanics of Materials, McGraw-Hill (testo di approfondimento)
2. Richard G. Budynas, Shigley's mechanical engineering design, McGraw-Hill Education (testo di riferimento)

 Modulo B

1. G. Towler, R. Sinnott, Chemical Engineering Design: Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design, Butterworth-Heinemann, 2013 (testo di riferimento)
2. M.F. Ashby, Materials Selection in Mechanical Design, Butterworth-Heinemann, 2015 (testo di approfondimento)
3. F. Giudice, G. La Rosa, A. Risitano, Product Design for the Environment: A Life Cycle Approach, CRC/Taylor & Francis, 2006 (testo di approfondimento)

Prova orale conclusiva, che verterà sui contenuti di entrambi i moduli didattici. Elementi di valutazione: pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate, qualità dei contenuti, capacità di collegamento con altri temi oggetto del programma, capacità di riportare esempi, proprietà di linguaggio tecnico e capacità espressiva complessiva dello studente.

Durante lo svolgimento del corso sono previste verifiche in itinere, nella forma di test di verifica e sviluppo di progetti, su argomenti dei due moduli di insegnamento, secondo modalità da concordare per ciascun modulo con il docente di riferimento.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

• Calcolo di reazioni vincolari e di azioni interne
• Calcolo di tensioni e deformazioni
• Progetto di alberi di trasmissione
• Fatica dei materiali
• Stato tensionale nei serbatoi a pareti sottili
• Tipologie di dispositivi per lo scambio termico
• Criteri di scelta dei materiali