Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Projektowanie Reaktorów Chemicznych
Koordynator przedmiotu:
prof. nzw. dr hab. inż. Wioletta Podgórska
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Inzynieria Chemiczna i Procesowa
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
brak
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2013/2014
Liczba punktów ECTS:
6
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Godziny kontaktowe 35 godz., w tym: obecność na wykładach 30 godz., obecność na ćwiczeniach projektowych 5 godz. Przygotowanie i zaliczanie projektów 60 godz. Przygotowanie do egzaminu i zdawanie egzaminu 60 godz. Razem nakład pracy studenta: 135 godz. = 6 ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Obecność na wykładach 30 godz. Obecność na ćwiczeniach projektowych 5 godz. Razem: 35 godz. = 2 ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Przygotowanie projektów: 60 godz. Przygotowanie sie do egzaminu: 60 godz. Razem 120 godz. = 5 ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład450h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt675h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Znajomość inżynierii reaktorów chemicznych, dynamiki procesowej, kinetyki procesowej, mechaniki płynów (transportu pędu, masy i energii). Wymagane zaliczenie projektów z Inżynierii Reaktorów Chemicznych. Rejestracja na semestr 2
Limit liczby studentów:
brak
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z zaawansowanymi metodami opisu procesów zachodzacych w reaktorach chemicznych. Przygotowanie sudentów do formułowania modeli matematycznych i ich rozwiązywania.
Treści kształcenia:
Wykład dotyczy nowoczesnych metod projektowania reaktorów chemicznych poprzez wykorzystanie kinetyki i termodynamiki reakcji chemicznych w powiązaniu z modelami zjawisk transportowych. Przedstawia się sposób w jaki reakcje chemiczne, hydrodynamika przepływu (w tym przepływ chaotyczny i burzliwy, wykorzystanie CFD), mieszanie oraz transport masy i energii wpływają na rozkłady stężeń i temperatury, jak też na wydajność i selektywność reakcji chemicznych w jedno- i wielofazowych reaktorach chemicznych. Program obejmuje: problemy makro- i mikromieszania, opis mieszania w ujęciu Eulera i Lagrangea, opis zachowania płynów lepkich (deformacja elementów płynu i dyspersja zanieczyszczeń, moment stężenia, model lamellarny, określanie grubości prążków, powierzchni kontaktu oraz efektywności mieszania, dyfuzja przyśpieszana deformacją), problemy chaosu deterministycznego (układy dynamiczne dyssypatywne i zachowawcze, model Lorenza, definicja dziwnego atraktora, wymiaru fraktalnego, bifurkacji Hopfa), przepływy chaotyczne (punkty stałe i periodyczne), modelowanie mieszania burzliwego w układach z przepływem burzliwym (hipoteza Reynoldsa, koncepcja lepkości burzliwej, metody zamknięcia), modelowanie mieszania burzliwego z reakcją chemiczną (koncepcja dyfuzyjności burzliwej, równania bilansowe reagentów, metody zamknięcia: momentów i funkcji gęstości), dyspersja w układach zamkniętych i otwartych, mikromieszanie w ujęciu Lagrangea (makro-, mezo- i mikromieszanie, reaktory zasilane strumieniami reagentów doskonale wymieszanych na skalę molekularną i reaktory zasilane reagentami segregowanymi, wiek płynu w punkcie i oczekiwany czas życia, definicja stopnia segregacji w oparciu o wiek płynu w punkcie, modele ekstremalnych stanów wymieszania, modele wielootoczeniowe), mikromieszanie w świetle teorii burzliwości (korelacja przestrzenna fluktuacji stężenia, mikroskala fluktuacji stężenia, całkowa skala fluktuacji stężenia, trójwymiarowa funkcja gęstości widmowej, pełny model mikromieszania, wpływ wirowości na mikromieszanie), reakcje płyn-ciało stałe (katalizatory stałe, określenie powierzchni właściwej, określenie porowatości, przedstawienie metody badania rozkładu wielkości porów), transport masy w kapilarach, struktura agregatów (agregaty jako obiekty fraktalne, masowy wymiar fraktalny, modele agregacji), reakcje w porach, projektowanie reaktorów kontaktowych. W ramach projektów określa się stopień przemiany reagenta w układzie jednofazowym w oparciu o metody zamknięcia: momentów Toora i funkcji gęstości. Modeluje się również reaktor rurowy z nieruchomym złożem katalizatora.
Metody oceny:
Patrz tabela 1
Egzamin:
tak
Literatura:
Bałdyga, J., Bourne, J.R., Turbulent Mixing and Chemical Reactions”, Wiley & Sons, New York, 1999. Tabiś, B., “Zasady inżynierii reaktorów chemicznych”, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2000. Burghardt, A., Bartelmus, G., „Inżynieria reaktorów chemicznych. Tom 2. Reaktory dla układów heterogenicznych”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2001. Elsner, J.W., „Turbulencja Przepływów”, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 1987. Ott, E., „Chaos w układach dynamicznych”, Wydawnictwa Naukowo Techniczne, Warszawa, 1997.
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:
Patrz tabela 1

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt W_01
Ma wiedzę niezbędną do bilansowania i modelowania reaktorów chemicznych
Weryfikacja: Zaliczanie projektów, egzamin pisemny i ustny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W07
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W03, T2A_W04, T2A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt U_01
Potrafi ocenić wpływ makro-, mezo- i mikromieszania na przebieg reakcji chemicznych
Weryfikacja: Zaliczanie projektów, egzamin pisemny i ustny
Powiązane efekty kierunkowe: K_U07
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U09
Efekt U_02
Potrafi formułować hipotezy zamknięcia
Weryfikacja: Zaliczanie projektów, egzamin pisemny i ustny
Powiązane efekty kierunkowe: K_U07
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U09
Efekt U_03
Potrafi bilansować reaktory heterogeniczne typu płyn-ciało stałe
Weryfikacja: Zaliczanie projektów, egzamin pisemny i ustny
Powiązane efekty kierunkowe: K_U07
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U09

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt K_01
Potrafi myśleć i działać samodzielnie
Weryfikacja: Zaliczanie projektów, egzamin pisemny i ustny
Powiązane efekty kierunkowe: K_K04
Powiązane efekty obszarowe: T2A_K06