619-3004/01 – Procesní inženýrství II (PI II)

Garantující katedraKatedra fyzikální chemie a teorie technologických procesůKredity8
Garant předmětuprof. Ing. Lucie Obalová, Ph.D.Garant verze předmětuprof. Ing. Lucie Obalová, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2015/2016Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
LES051 Ing. Pavel Leštinský, Ph.D.
OBA79 prof. Ing. Lucie Obalová, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+3

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

- vysvětlit základní principy difúzně separačních procesů (Destilace Absorpce, Extrakce, Adsorpce, Membránové separace). - aplikovat základní znalosti fyzikální chemie a procesního inženýrství při návrhových a simulačních výpočtech dělících aparátů.

Vyučovací metody

Přednášky
Semináře
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Projekt

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, Kamil a Marek VEČEŘ. Základy procesního inženýrství: učební text [CD-ROM]. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, 2012. ISBN 978-80-248-2580-9. ŠNITA, Dalimil. Chemické inženýrství I. Praha: Vydavatelství VŠCHT, 2005. ISBN 80-7080-589-7. MÍKA Vladimír, Lubomír NEUŽIL a Jiří VLČEK. Příklady a úlohy z chemického inženýrství I. a II. díl. Praha: VŠCHT, 1997. HOLEČEK, Oldřich. Chemicko-inženýrské tabulky. Vyd. 2. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická [Praha], 2001. ISBN 80-7080-444-0. COULSON, John Metcalfe a John Francis RICHARDSON. Chemical engineering. Volume 1, Fluid flow, heat transfer and mass transfer. 4th ed. Oxford: Pergamon Press, 1990. ISBN 0-08-037948-6.

Doporučená literatura:

DOJČANSKÝ, Ján a Jaroslav LONGAUER. Chemické inžinierstvo II. Bratislava: Malé centrum [Bratislava], 2000. ISBN 80-967064-8-9. MÍKA, Vladimír. Základy chemického inženýrství. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1981. NEUŽIL, Lubomír a Vladimír MÍKA. Chemické inženýrství I. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická [Praha], 1992. ISBN 80-7080-164-6. ATKINS, P. W. Fyzikálna chémia. (Časť 1). Bratislava: Slovenská technická univerzita, 1999. ISBN 80-227-1238-8. MCCABE, Warren Lee, Julian Cleveland SMITH a Peter HARRIOTT. Unit operations of chemical engineering. 7th ed. New York: McGraw-Hill Higher Education, c2005. ISBN 0-07-124710-6. Dostupné též z: https://www.amazon.com/Unit-Operations-Chemical-Engineering-McGraw/dp/0072848235

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Tři semestrální výpočtové programy.

E-learning

Další požadavky na studenta

Další požadavky nejsou definovány

Prerekvizity

Kód předmětuZkratkaNázevPovinnost
617-2010 ZPI Základy procesního inženýrství Doporučená
617-2017 PI I. Procesní inženýrství I Doporučená
619-2001 FCH Fyzikální chemie 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. Rovnovážné patro. Destilace mžiková. Destilace rovnovážná. Látková a energetická bilance. Tepelná bilance nástřiku. 2. Rektifikace. Nástřik, destilát, zbytek. Bilance kolony, bilance patra. 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. Vícesložková destilace. 4. Kolonová zařízení. Patrové kolony. Rychlost par, volba průměru. Zahlcení, přestřik, volba výšky patra. Konstrukce pater, princip kloboučkového patra, sítová patra, záklopková patra. Účinnost. 5. 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. 6. Absorpce. Henryho zákon. Závislost na teplotě. Pracovní čára. Převodová jednotka a její vztah k reálné jednotce (patru). Absorpce několika složek. 7. Výplňové kolony. Rychlost par, volba průměru. Typy výplní. Volba velikosti výplně. Výška převodové jednotky 8. Kapalinová extrakce v systémech s nemísitelnými rozpouštědly. Vyjádření fázové rovnováhy, představa rovnovážného stupně, účinnost nerovnovážného extrakčního stupně. 9. Grafické a numerické řešení jednostupňové a opakované extrakce. Typy extraktorů. Systémy s omezeně mísitelnými rozpouštědly, vyjádření fázové rovnováhy. 10. Difuze v plynech, kapalinách, pevných a porézních látkách. 11. Adsorpce. Adsorpční izoterma. Postup adsorpční vlny. Kinetika adsorpce. Desorpce. Dělení metodou PSA, TSA. Chromatografie. Difuzivita. 12. Membránová separace. Typy membránových procesů; ultrafiltrace, dialýza, elektrodialýza, reverzní osmóza, pervaporace. 13. Shrnutí učiva a opakování. Výpočtová cvičení: 1. Rovnovážná destilace. Diferenciální destilace, Bilanční schéma, celková látková a entalpická bilance Rektifikace. Bilanční schéma kontinuální rektifikace, celková látková a entalpická bilance rektifikační kolony. 2. Teoretické a skutečné patro, účinnost patra, celková účinnost kolony. 3. Minimální reflux. Návrhový výpočet v rozdělovacím diagramu x-y a numerické řešení pro různé formy nástřiku. 4. Absorpce. Vyjádření rovnovážných údajů. Bilanční schéma a materiálová bilance absorbéru. 5. Určení minimální spotřeby rozpouštědla. 6. Návrh základních rozměrů patrových a výplňových zařízení, grafické a numerické řešení. 7. Počet převodových jednotek absorbéru, výška převodové jednotky, absorpční faktor. 8. Extrakce. Výpočet jednostupňové a vícestupňové extrakce s dokonale nemísitelnými rozpouštědly, extrakce se spojitým stykem fází. 9. Určení minimální spotřeby extrakčního činidla. 10. Grafické řešení vícestupňové extrakce s omezeně mísitelnými rozpouštědly v trojúhelníkovém diagramu. 11. Adsorpce. Jednostupňová a vícestupňová adsorpce. 12. Membránové procesy. 13. Konzultace výpočtových programů, náhradní termín

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2015/2016 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.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku