617-0966/01 – Procesní inženýrství (PI)

Garantující katedraKatedra chemieKredity10
Garant předmětudoc. Ing. Marek Večeř, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Marek Večeř, Ph.D.
Úroveň studiapostgraduálníPovinnostpovinně volitelný typu B
RočníkSemestrzimní + letní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2016/2017Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMT, FBIUrčeno pro typy studiadoktorské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
VEC05 doc. Ing. Marek Večeř, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zkouška 28+0
kombinovaná Zkouška 28+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Předmět je určen především pro studenty, kteří jej neabsolvovali v magisterském studiu. Tito studenti si osvojí základní chemickoinženýrské metody, doplní si znalost typických výpočetních postupů a seznámí se s problematikou průmyslových aparátů pro separační pochody. Pokročilí studenti si prohloubí znalost fyzikálně-chemických zákonitostí fázových rovnovah pro jednoduché i neideální soustavy. Seznámí se s povahou vícefázových procesů a s problematikou fázových rozhraní.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace

Anotace

Předmět ukazuje, jak se dají procesy v průmyslu i v přírodě kvantitativně popsat a jak využít těchto poznatků při návrhu aparátů. Rozvíjejí se kvalitativní poznatky anorganické a organické technologie, proudění a sdílení tepla, bezpodmínečně nutné jsou dobré znalosti fyziky, fyzikální chemie a ovládání matematiky. Soustavně je procvičováno látkové a energetické bilancování technologických procesů a aplikace přenosových jevů při inženýrském modelování. Tři hlavní třídy probíraných procesů jsou procesy hydrodynamické (čerpání, filtrace, sedimentace, fluidizace, míchání), přenos tepla (výměníky, tepelné ztráty, var, kondenzace) a sdílení hmoty (rovnovážné soustavy a dynamika krystalizace, absorpce, destilace, sušení, adsorpce). V souvislostech je uvedena problematika chemických reaktorů.

Povinná literatura:

HASAL Pavel, SCHREIBER Igor, ŠNITA Dalimil, JAHODA Milan, KOSEK Juraj, LINDNER Jiří. Chemické inženýrství I, VŠCHT Praha, 2007. ISBN: 978-80-7080-629-6. SCHREIBER Igor, JAHODA Milan. Chemické inženýrství II, VŠCHT Praha, 2018. ISBN: 978-80-7592-012-6. PERRY, R.H., D.W. GREEN and J.O. MALONEY. Perry's chemical engineers' handbook. 7th ed. : McGraw-Hill, 1997. ISBN 0-07-049841-5.

Doporučená literatura:

BAFRNEC, Milan. Chemické inžinierstvo I. Bratislava: Malé centrum [Bratislava], 1999. ISBN 80-967064-3-8. DOJČANSKÝ, Ján a Jaroslav LONGAUER. Chemické inžinierstvo II. Bratislava: Malé centrum [Bratislava], 2000. ISBN 80-967064-8-9.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

ústní zkouška

E-learning

Další požadavky na studenta

Projekt, dle tématu disertační práce.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Předmět procesního inženýrství. Bilance, rovnováha, kinetika. Zákony zachování. Bilancovatelné veličiny, bilanční systém, bilanční období. Vstupy, výstupy, akumulace, přeměna. 2. Bilance hmoty. Vyjádření pomocí kusů, souprav, látkového množství, objemu. Extenzivní a intenzivní veličiny. Hustota, koncentrace, plynové zákony. 3. Bilance soustav s chemickou reakcí. Fiktivní proudy, stechiometrie. Bilance energie. Typy energie a přeměny. Mechanická energie v tekutém prostředí. Kinetická, potenciální a tlaková energie. Bernouliho rovnice. Tlaková ztráta. Proudění v potrubí. Součinitel tření, odporový součinitel. Laminární a turbulentní proudění, Reynoldsovo číslo. Drsnost. Skládání odporů proudění. 4. Dodávání mechanické energie. Čerpadla. Objemová čerpadla, principy, konstrukční a provozní zvláštnosti. Hydrodynamická čerpadla, principy, konstrukční a provozní zvláštnosti odstředivých čerpadel. Dělení směsí pevné částice – kapalina. Filtrace. Princip koláčové filtrace a veličiny, na nichž závisí rychlost filtrace. 5. Filtrační zkoušky. Filtrace s konstantní rychlostí, tlakovým spádem, charakteristikou čerpadla. Průmyslové filtry, nuč, kalolis. Sedimentace. Průběh sedimentace, bilance, suspenze, usazenina. Pádová rychlost částice. Pád koule – vliv setrvačných sil, viskozity. Rozměrová analýza, Reynoldsovo číslo, odporový součinitel. Stokesův zákon. Konstantní odpor. 6. Odstředivá síla. Sedimentační odstředivka, proudový odlučovač. Filtrační odstředivka. Zádrž kapaliny ve filtračním koláči a v usazenině. Rušené usazování. Zhutňování usazeniny. Dorrův usazovák. Třídění částic na základě různé usazovací rychlosti. 7. Míchadla rychloběžná a pomaloběžná. Příkon míchadel. Suspendace. Fluidizace. Prahová rychlost, úletová rychlost. 8. Bilance energie. Teplo jako forma energie. Teplo a teplota. Zákony zachování, definice entalpie. Významné členy v termodynamických úvahách. Tepelná kapacita, entalpie fázových a chemických změn. Inženýrské vyjádření na jednotku hmotnosti. Zdroje tepla. Sdílení tepla. Teplo, tepelný tok, hustota tepelného toku. Součinitel přestupu a průchodu tepla. Vedení, sálání, konvekce. Tepelná vodivost, Fourierův zákon. Kompozitní materiál. Kirchhoffovy zákony. Měření teploty. 9. Tepelná konvekce nucená, volná. Rozměrová analýza, filmová teorie. Nusseltovo číslo. Prandtlovo číslo. Grashoffovo číslo. Kriteriální rovnice. Kdy se projevuje sálání. Zákonitosti přenosu tepla sáláním. Pece. Zanedbatelnost některých tepelných odporů. Zadaná teplota, zadaný tepelný tok. 10. Stupňová zařízení. Převodová jednotka pro sdílení tepla. Řazení převodových jednotek. Souproud, protiproud. Tepelný výměník. Tepelná bilance – hnací síla. Převodová jednotka pro sdílení hmoty. 11. Tenze par. Izobarické odpařování do vzduchu. Výparné teplo. Var a kondenzace. Bublinový a blánový var. Kapková a blánová kondenzace. Ohřev parou. Vícestupňová odparka. Var při sníženém tlaku. Tepelné čerpadlo. Lindeho kolona. 12. Přehled difúzně separačních procesů (destilace, absorpce, stripování, extrakce, adsorpce, membránové separace, loužení, chromatografie, atd.), popis zařízení a základní principy probíhajících dějů. 12. Rovnováha kapalina pára. Raoultův zákon. Rozdělení destilačních procesů. Rovnovážná destilace. Opakovaná destilace. Princip kontinuální rektifikační kolony. Nástřik, destilát, zbytek. Zpětný tok. Teoretické patro. Kontaktování plynu s kapalinou. Patrové a výplňové kolony. 13. Vlhký vzduch. Nasycený vzduch. Absolutní vlhkost. Relativní vlhkost. Teplota vlhkého teploměru. Měření vlhkosti. Entalpie vlhkého vzduchu. Diagram vlhkého vzduchu. Vlhkost pevných a porézních materiálů. Rovnovážná vlhkost. Hnací síla sušení. Bilance sušení. Rychlost sušení. Sušárny. Vlhčení vzduchu. Chlazení vody vzduchem. Chladící věže. Hnací síly a principy koloběhu vody v přírodě.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2016/2017 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zkouška Zkouška  
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2021/2022 (P0715D130001) Chemická metalurgie P čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2021/2022 (P0715D130001) Chemická metalurgie K čeština Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku