Nazwa przedmiotu: Matematyka w technologii chemicznej
Wykładowca: dr. hab. inż./Lech Gmachowski/profesor nadzwyczajny
Typ przedmiotu: Obowiązkowy
Poziom przedmiotu: zaawansowany
Program: Technologia Chemiczna
Grupa: Wspólne dla kierunku
Wydziałowy kod: CN1A_05
Semestr: 3
Punkty ECTS: 4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów kształcenia(opis): Wykłady: liczba godzin według planu studiów - 10, przygotowanie do zaliczenia - 30, razem - 40; Ćwiczenia: liczba godzin według planu studiów - 20, przygotowanie do zaliczenia - 40, razem - 60; Razem - 100
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich: Wykłady - 10 h, Ćwiczenia - 20 h; Razem - 30 h = 1,2 ECTS
Język Wykładowy: Polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym 0
Wykłady (tygodniowo) Ćwiczenia (tygodniowo) Laboratoria (tygodniowo) Projekty (tygodniowo) Lekcje komputerowe (tygodniowo) Suma godzin
10 20 0 0 0 30
Wymagania wstępne: Podstawowa znajomość komputera oraz oprogramowania systemowego, biurowego i graficznego
Limit liczby studentów: wykład: min. 15, ćwiczenia 20-30
Cele przedmiotu: Celem przedmiotu jest uzyskanie przez studenta wiedzy i umiejętności w zakresie wykorzystania metod matematycznych w technologii chemicznej. Zakłada się omówienie zasad wykorzystania narzędzia analizy wymiarowej, zagadnień związanych z interpretacją danych doświadczalnych, podstawowych problemów optymalizacji , kinetyki złożonych układów reakcyjnych i układów agregujących w powiązaniu z fraktalną strukturą agregatów, zapoznanie studenta z działaniem i wybranymi funkcjami programu MathCAD, oraz elementami sterowania procesami technologii chemicznej.
Treści merytoryczne: W1 - Teoria podobieństwa zjawisk i procesów. W2 - Metoda analizy wymiarowej i przykłady problemów możliwych do rozwiązania tą metodą. W3 - Zagadnienia bilansu materiałowego procesu technologicznego. W4 - Podstawowe problemy optymalizacji. W5 - Zagadnienia kinetyki chemicznej złożonych układów reakcyjnych. W6 - Zagadnienia kinetyki układów agregujących w powiązaniu z ich strukturą. W7 - Zagadnienia geometrii fraktalnej w zastosowaniu do opisu struktury agregatów. W8 - Rozkład rozmiarów agregatów i rozkłady mas cząsteczkowych polimerów.C1 - Problemy związane z interpretacją danych doświadczalnych; C2 - Wyrównywanie pomiarów za pomocą linii prostej; C3 - Wyrównywanie pomiarów za pomocą funkcji kwadratowej; C4 - Określenie stężeń w stanie równowagi dla reakcji złożonych. Obliczanie wymiaru fraktalnego agregatów; C5 - Prędkość sedymentacji agregatów fraktalnych; C6 - Obliczanie średnich mas cząsteczkowych polimerów; C7 - Omówienie działania oraz funkcji programu MathCAD; C8 - Wykorzystanie obliczeń matematycznych z wykorzystaniem programu MathCAD (układy równań, rachunek macierzowy, analiza matematyczna, rachunek różniczkowy, całkowy, ekstrapolacja, interpolacja, wykresy, w tym trójwymiarowe) w technologii chemicznej (bilans materiałowy, wyznaczanie stałej szybkości reakcji, równowaga chemiczna, optymalizacja, reguła przekory); C9 - Elementy sterowania procesami technologii chemicznej obejmujące następujące zagadnienia: Znajdowanie przekształcenia Laplace'a funkcji skokowej, znajdowanie przekształcenia Laplace'a ( transformaty) przy wykorzystaniu właściwosci przekształcenia Laplace'a.Znajdowanie odwrotnej transformaty Laplace'a, rozwiązywanie równań różniczkowych. Wyznaczanie równania odpowiedzi na sygnał skokowy dla podstawowych elementów automatyki. Transmitancja operatorowa i widmowa w zastosowaniu do sprawdzania stabilności przy pomocy kryterium Hurwitza, Michajłowa i Nyquista. Układy logiczne kombinacyjne, wyznaczanie postaci kanonicznej sumy i iloczynu, minimalizacja funkcji logicznych metodą tablic Karnaugha.
Metody oceny: W trakcie zajęć audytoryjnych studenci wykonują indywidualnie zadania zlecone przez prowadzącego. Zaliczenie przedmiotu następuje na postawie bieżącej pracy w semestrze oraz kolokwium, przeprowadzonego na ostatnich zajęciach. Student może kontaktować się z prowadzącym drogą mailową.
Egzamin: nie
Spis zalecanych lektur: 1. Bretsznajder S.: Podstawy ogólne technologii chemicznej, WNT, Warszawa 1973. 2. Mańczak K.: Technika planowania eksperymentu, WNT, Warszawa, 1976. 3. Kucharski S.: Podstawy obliczeń projektowych w technologii chemicznej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2005.
Witryna WWW przedmiotu: -
Uwagi dotyczące przedmiotu: -

Przedmiotowe efekty kształcenia

Kategoria: wiedza (profil ogólnoakademicki)

Efekt W01_01
Ma wiedzę przydatną przy dokonywaniu obliczeń matematycznych, w oparciu o znane wzory i przekształcenia, przy pomocy programu MathCAD
Sposób weryfikacji efektu: w trakcie zaliczenia ćwiczeń (W1-W8), (C1 - C13)
Efekt W01_04
Ma wiedzę z zakresu metod matematyczznych stosowanych w technologii chemicznej.
Sposób weryfikacji efektu: w trakcie zaliczenia ćwiczeń (W1-W8), (C1 - C13)

Kategoria: umiejętności (profil ogólnoakademicki)

Efekt U08_02
Potrafi przedstawić zbiór danych na odpowiednim typie wykresu oraz wybrać z wykresu potrzebne dane do dalszej analizy
Sposób weryfikacji efektu: w trakcie zaliczenia ćwiczeń (W1-W8), (C1 - C13)
Efekt U09_01
Wykorzystuje oprogramowanie MathCAD w celu usprawnienia rozwiązywania zagadnień inżynierskich
Sposób weryfikacji efektu: w trakcie zaliczenia ćwiczeń (W1-W8), (C1 - C13)
Efekt U09_02
Na podstawie znajomości tworzenia układów kombinacyjnych potrafi wykonać model prostego urządzenia logicznego służącego do sterowania ogniwem procesu technologicznego.
Sposób weryfikacji efektu: w trakcie zaliczenia ćwiczeń (W1-W8), (C1 - C13)
Efekt U09_03
Potrafi zastosować elementarną wiedzę z zakresu probabilistyki i statystyki matematycznej do obróbki danych doświadczalnych.
Sposób weryfikacji efektu: w trakcie zaliczenia ćwiczeń (W1-W8), (C1 - C13)
Efekt U09_04
Potrafi wnioskować o poprawności działania prostego układu regulacji w oparciu o model matematyczny ogniwa procesu technologii chemicznej.
Sposób weryfikacji efektu: w trakcie zaliczenia ćwiczeń (W1-W8), (C1 - C13)