Insegnamenti

 

IN/0240/EN - PROCESS MODELING AND SIMULATION

Anno Accademico ​2020/2021

Docente
ROBERTO ​BARATTI (Tit.)
MASSIMILIANO ​GROSSO
Periodo
Primo Semestre ​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale ​
Lingua Insegnamento
INGLESE ​



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/88] ​ ​INGEGNERIA CHIMICA E DEI PROCESSI BIOTECNOLOGICI [88/00 - Ord. 2017] ​ ​PERCORSO COMUNE990
Obiettivi

Attraverso la frequenza del corso, lo studente dovra’ acquisire:
- Conoscenza e capacità di comprensione
Conoscenza e comprensione dei metodi necessari lo sviluppo di un modello matematico di un processo. Conoscenza e comprensione dei metodi la soluzione di un modello matematico.
- Capacita’ di applicare la conoscenza e capacità di comprensione.
Comprensione delle problematiche legate alla modellazione e simulazione delle più comuni apparecchiature dell’industria di processo.
- Autonomia di giudizio
Abilita’ nell’analizzare una situazione reale e derivare un modello.
- Abilita’ comunicative
Abilita’ nel lavoro di gruppo ottenuto con esercitazioni svolte in aula.
- Capacita’ di apprendere autonomamente
- Capacita’ di studio ed analisi di testi tecnici sugli argomenti del corso.

Prerequisiti

Conoscenze: dell’analisi matematica. fisica e geometria, della termodinamica, delle reazioni chimiche e delle principali unità industriali (colonne di distillazione, e reattori). Abilità: di risolvere un sistema algebrico, di derivare e integrare funzioni e di derivare un modello per un sistema.

Contenuti

Introduzione al corso. Concetto di modello. Tipologie di errori (3 ore).
Linguaggi di programmazione (6 ore di esercitazione).
Modelli monodimensionali non lineari statici. Metodi di soluzione: bisezione, Newton e secante (9 ore + 3 ore di esercitazione).
Modelli multidimensionali non lineari statici. Sistemi di equazioni non lineari (9 ore + 3 ore di esercitazione).
Modelli di sistemi che portano a funzioni integrali. Metodi di soluzione: trapezi, Simpson e Gauss (9 ore + 3 ore di esercitazione).
Modelli di sistemi che generano a equazioni o sistemi di equazioni differenziali ordinarie. Metodi di soluzione: Eulero (esplicito e implicito), Heun Runge Kutta (12 ore + 6 ore di esercitazione).
Modelli di sistemi che generano a equazioni differenziali ordinarie del secondo ordine. Metodi di soluzione: differenze finite, polinomi ortogonali (9 ore + 3 ore di esercitazione).
Modelli di sistemi che generano ad equazioni differenziali alle derivate parziali, sia paraboliche che ellittiche. Metodi di soluzione: differenze finite e collocazioni ortogonali (9 ore + 6 ore di esercitazione).

Metodi Didattici

Per soddisfare esigenze didattiche specifiche connesse alla situazione epidemiologica, la didattica potrà essere erogata anche online, oltre che in presenza, utilizzando quindi un metodo di didattica mista. In caso quindi siano necessarie azioni di contenimento della pandemia COVID-19, ogni studente, all'inizio del semestre può optare, con scelta vincolante, per la didattica in presenza o a distanza. In funzione della disponibilità delle aule e del numero di studenti che opteranno per la modalità in presenza, potrà essere prevista comunque una turnazione per l'accesso in aula.

90 ore, di cui 60 ore di lezione e 30 ore di esercitazione durante le quali lo studente lavora in gruppo con i colleghi per risolvere i quesiti. Il docente e’ presente durante le esercitazioni per guidare gli studenti.

Verifica dell'apprendimento

L’esame consiste nel presentare relazioni scritte sulla soluzione di problemi, analoghi a quelli svolti nelle esercitazioni in aula, assegnati durnate lo svolgimento del corso e una discussione finale degli eleaborati (in presenza o a distanza mediante ausili informatici).
Lo studente deve dimostrare di essere in grado:
- di saper sviluppare modelli matematici di processi chimici e la loro soluzione numerica;
- di saper analizzare una situazione reale e scegliere il modello piu’ adatto;
- di saper consultare la letteratura per acquisire le necessarie conoscenze per lo sviluppo di modelli;
- scrivere una relazione sui risultati ottenuti.
L’attribuzione dei voti e’ effettuata con il e’seguente criterio:
- conoscenza e comprensione della teoria: 18/30-21/30;
- conoscenza e comprensione della teoria e sua applicazione a casi di studio proposti: 23/30-26/30;
- conoscenza e comprensione della teoria, sua applicazione ai diversi casi di studio e capacita’ di produrre un report esaustivo: 27/30-30/30.

Testi

Smith – Chemical Process Design and Integration – J. Wiley
Coulson-Richardson - Chemical Engineering - vol. 2, vol. 6
H. Scott Fogler, “Elements of Chemical Reaction Engineering”, Prentice Hall, 1999
S. Carrà e M. Morbidelli, “Chimica Fisica Applicata”, Hoepli, 1983
“Fenomeni di Trasporto”, R. Byron Bird, Warren E. Stewart and Edwin N. Lightfoot, Casa Editrice Ambrosiana, Milano
V. Comincioli, Analisi Numerica, McGraw-Hill Italia.
"Numerical recipes: The Art of Scientific Computing ", W.H. Press, B.P. Flannery, S.A. Teukolsky, W.T. Vetterling, University Press, Cambridge

Altre Informazioni

Disponibilità delle dispense del corso.

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