617-0802/01 – Procesní inženýrství (PI)

Garantující katedraKatedra chemieKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Kamil Wichterle, DrSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Kamil Wichterle, DrSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2004/2005Rok zrušení2013/2014
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
OBA79 prof. Ing. Lucie Obalová, Ph.D.
VEC05 doc. Ing. Marek Večeř, Ph.D.
WIH15 prof. Ing. Kamil Wichterle, DrSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+3

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Student, který již zvládl jednoduché dílčí problémy procesního inženýrství, se naučí analyzovat jednotkové procesy procesních technologií komplexně z pohledu proudění, sdílení tepla a hmoty. Využívá znalostí fyzikální chemie a umí hledat potřebná tabelární data. Procvičí si tyto dovednosti výpočty a prax v chemickoinženýrské laboratoři.

Vyučovací metody

Přednášky
Experimentální práce v laboratoři

Anotace

Obsahem předmětu je detailnější analýza vybraných fyzikálních a fyzikálně chemických procesů souvisejících s průmyslovou realizací chemické a potravinářské výroby. Základem je aplikace látkových a energetických bilancí na soustavy se změnami fáze a složení proudů. Jsou uvedeny základní jednotkové operace a kvantitativní popis procesů v nich probíhajících. Problémy procesního inženýrství jsou probírány v komplexnosti současného sdílení hybnosti, hmoty, tepla, kinetické a vnitřní energie se znalostí fyzikální chemie a přenosových jevů. Na příkladech systémů kapalina – pára (rektifikace, absorpce, sušení) je probrána bilance, rovnováha a kinetika příslušných dějů a odpovídající aparaturní vybavení pro průmyslovou realizaci procesů. Na aplikaci moderního projekčního software se seznámí student s požadavky na vstupní data a s možnostmi simulovat vlivy jednotlivých proměnných. V závěru se proberou i základní procesy plyn – pevné částice.

Povinná literatura:

WICHTERLE K., Základy procesního inženýrství. http://homen.vsb.cz/~wih15/ProcIng/ ŠNITA, D., Chemické inženýrství I. VŠCHT Praha, 2005. MÍKA V., NEUŽIL L., VLČEK J. a kol., Příklady a úlohy z chemického inženýrství I. a II. díl, VŠCHT Praha 1997. [HOLEČEK O. a kol., Chemicko-inženýrské tabulky,VŠCHT Praha 2001. [LUDVÍK M.a kol., Laboratorní cvičení z chemického inženýrství, skriptum VŠCHT, Praha 2000.

Doporučená literatura:

MÍKA, V. Základy chemického inženýrství. SNTL Praha, 1981. DOJČANSKÝ, J., LONGAUER, J. Chemické inženierstvo I, II. Malé centrum Bratislava, 2000. SKŘIVÁNEK J. a kol.: Chemické inženýrství I, II., skripta VŠCHT Praha

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

E-learning

Další požadavky na studenta

Na studenta nejsou kladeny žádné doplňkové požadavky.

Prerekvizity

Kód předmětuZkratkaNázevPovinnost
617-0406 ZPI Základy procesního inženýrství Doporučená

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Rovnováha kapalina – pára, tenze par, výparné teplo. Clausius-Clapeyronova rovnice, Antoinova rovnice. Raoultův zákon. Reálné směsi. Rovnovážné diagramy P- x,y, T-x,y, y-x. Destilace mžiková. Destilace rovnovážná. Látková a energetická bilance. Tepelná bilance nástřiku. 2. Rektifikace. Nástřik, destilát, zbytek. Bilance kolony, bilance patra. Rovnovážné patro. Tepelná bilance a její vztah k průtokům. Účel zpětného toku (reflux). Nastavení zpětného toku. Princip výpočtu od patra k patru. 3. Volba podmínek rektifikace. Vařák, princip, konstrukce. Způsob ohřevu. Použití plamene, páry. Kondenzátor, konstrukce. Odhad a významnost tepelných ztrát. Nastavování, dělení zpětného toku. Měřené veličiny. 4. Kolonová zařízení. Patrové kolony. Rychlost par, volba průměru. Zahlcení, přestřik, volba výšky patra. Konstrukce pater, princip kloboučkového patra, sítová patra, záklopková patra. Účinnost. Výplňové kolony. Rychlost par, volba průměru. Volba velikosti výplně. Výška převodové jednotky. Objemový součinitel přestupu hmoty. Kolonová zařízení pro absorpci, chlazení, odpařování. 5. Vícesložková destilace. Absorpce. Henryho zákon. Závislost na teplotě. Pracovní čára. Převodová jednotka a její vztah k reálné jednotce (patru). Absorpce několika složek. 6. Hnací síla přenosu hmoty. Součinitel přestupu tepla v kapalině, plynu. Celkový součinitel přechodu hmoty. Měření součinitele přestupu hmoty. Otázka mezifázové plochy. Objemový součinitel přestupu hmoty. Izobarická rovnováha v soustavě voda - vzduch. Rozpustnost vzduchu ve vodě. Rozpustnost plynů v krvi. Vlhkost vzduchu. Absolutní vlhkost. 7. Tepelná kapacita vlhkého vzduchu. Výparné teplo. Konstrukce diagramu vlhkého vzduchu. Rosný bod. Teplota adiabatického nasycení. Teplota vlhkého teploměru. Měření vlhkosti. Rovnováha vlhkosti vzduchu a vlhkosti materiálů. Klimatizace. Chladící věže. 8. Typy vlhkosti materiálů. Vázaná a krystalová voda. Botnavé, sypké a pórézní materiály. Rychlé sušení. Řízené sušení. Rozprašovací sušárny. Sušení parami. Destilace s vodní parou. 9. Energetická bilance tepelných zařízení. Tepelný výměník, důležité teplotní údaje a jejich vztah k bilanci a k průchodu tepla. Soustavy teplosměnných zařízení, metoda pinch technology. 10. Řešení výměníků. Praktické použití programů ASPEN. 11. Seznámení s dalšími možnostmi programů ASPEN. 12. Přeměna mechanické a tepelné energie. Tepelné čerpadlo. Hluboké chlazení. Ohřev disipačním teplem. Využití elektrické energie, odporový, indukční, obloukový, mikrovlnný ohřev. 13. Adsorpce. Adsorpční izoterma. Postup adsorpční vlny. Kinetika adsorpce. Desorpce. Dělení metodou PSA. Chromatografie. 14. Sypké materiály. Distribuce velikosti zrna. Sítová analýza. Jiné způsoby měření rozměrů částic. Problémy koloidních částic. Aerosoly. Mletí a drcení. Výpočtová cvičení Bilanční výpočty v simulačním programu ASPEN. Seznámení s programem, praktické řešení bilanční úlohy. Rektifikace. Bilanční schéma kontinuální rektifikace, celková látková a entalpická bilance rektifikační kolony. Teoretické a skutečné patro, účinnost patra, celková účinnost kolony. Minimální reflux. Návrhový výpočet v rozdělovacím diagramu x-y a numerické řešení pro různé formy nástřiku. Absorpce. Vyjádření rovnovážných údajů. Bilanční schéma a materiálová bilance absorbéru. Určení minimální spotřeby rozpouštědla. Návrh základních rozměrů patrových a výplňových zařízení, grafické a numerické řešení. Počet převodových jednotek, výška převodové jednotky, absorpční faktor. Extrakce. Výpočet jednostupňové a vícestupňové extrakce s dokonale nemísitelnými rozpouštědly, extrakce se spojitým stykem fází. Určení minimální spotřeby extrakčního činidla. Grafické řešení vícestupňové extrakce s omezeně mísitelnými rozpouštědly v trojúhelníkovém diagramu. Sušení. Látková bilance periodické sušárny, výpočet doby sušení. Kinetika sušení. Kontinuální reálná sušárna. Usazování. Výpočet usazovací rychlosti. Výkonnost gravitačního sazováku. Fluidace. Tlaková ztráta fluidní vrstvy. Výpočet prahové rychlosti a expanze fluidní vrstvy. Písemný test Laboratorní cvičení (VŠCHT Praha) Ztráty tlaku při proudění tekutin v přímém potrubí a místních odporech Ztráty tlaku v trubce s výplní Charakteristika odstředivého čerpadla Filtrace Usazovací rychlost částice Fluidace Míchání Distribuce dob prodlení v míchaném systému Sdílení tepla v deskovém výměníku Prostup tepla povrchem s žebry Reverzní osmóza Sušení Mletí

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2011/2012 zimní semestr, platnost do: 2013/2014 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30 (30) 16
                Semestrální projekt Semestrální projekt 30  16
        Zkouška Zkouška 70 (70) 35
                Písemná zkouška Písemná zkouška 30  15
                Ústní zkouška Ústní zkouška 40  20
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2013/2014 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2009/2010 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2007/2008 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2006/2007 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2005/2006 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
FMMI 2013/2014 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMMI 2012/2013 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMMI_ECTS 2011/2012 prezenční čeština povinný 600 - Děkanát FMT stu. blok