Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Modelowanie wieloskalowe
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Piotr Kuran
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Inzynieria Chemiczna i Procesowa
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
IC.MIP204
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
2
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim wynikające z planu studiów 30 2. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim w ramach konsultacji 3 3. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim w ramach zaliczeń i egzaminów 3 4. Przygotowanie do zajęć (studiowanie literatury, odrabianie prac domowych itp.) 3 5. Zbieranie informacji, opracowanie wyników 5 6. Przygotowanie sprawozdania, prezentacji, raportu, dyskusji 5 7. Nauka samodzielna – przygotowanie do zaliczenia/kolokwium/egzaminu 8 Sumaryczne obciążenie studenta pracą 57 godz.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1,2 ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
0,8 ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Wymagane jest wcześniejsze zaliczenie przedmiotu Symulacja komputerowa procesów przemysłowych (IC.MIP103).
Limit liczby studentów:
Cel przedmiotu:
1. Przedstawienie nowej koncepcji wieloaspektowego i wielkoskalowego podejścia do modelowania procesów inżynierii chemicznej. 2. Przedstawienie podejścia do modelowania wielkoskalowego na kilku poziomach projektowania procesu wytwarzania produktu chemicznego (poziomy: molekularny, katalizatora i reakcji chemicznej, transportowy, reaktora, i całej instalacji). 3. Nabycie umiejętności prowadzenia obliczeń projektowych z wykorzystaniem nowego podejścia wielkoskalowego w oparciu o reaktor fluidalny i o kolumnę rektyfikacyjną z reakcją chemiczną.
Treści kształcenia:
Wykład 1. Ogólne zasady podejścia wielkoskalowego. Omówienie zasad nowego podejścia do projektowania w odniesieniu do skali wielkości i skali czasu trwania procesów, porównanie z klasycznymi paradygmatami obowiązujących w inżynierii chemicznej. 2. Omówienie podejścia do modelowania wielkoskalowego na poziomie całej instalacji. 3. Omówienie podejścia do modelowania wielkoskalowego na poziomie reaktora. Omówienie poszczególnych przykładów podejścia do modelowania reaktora mającego na celu: obniżenie kosztów inwestycyjnych instalacji, obniżenie stopnia obciążenia procesowego reaktora, intensyfikację procesu reakcji, zwiększenie bezpieczeństwa pracy reaktora, poprawienie efektywności prowadzonego procesu. 4. Przedstawienie podejścia do modelowania wielkoskalowego na poziomie transportowym. Omówienie znaczenia wpływu procesów transportu i mieszania (w tym mikromieszania) na całość procesu, omówienie roli modelowania CFD w projektowaniu procesu. 5. Przedstawienie podejścia do modelowania wielkoskalowego na poziomie reakcji i działania katalizatora. 2 6. Omówienie podejścia do modelowania wielkoskalowego na poziomie molekularnym. Wykorzystanie podejścia DFT (teoria funkcjonału gęstości) do modelowania struktury cząstek chemicznych. Wykorzystanie metod opartych na DFT do projektowania procesów katalitycznych. 7. Przedstawienie możliwości wykorzystania metod, którymi posługuje się inżynieria chemiczna, do modelowania wielkoskalowego materiałów stałych. Zajęcia projektowe 1. Modelowanie kolumny rektyfikacyjnej z reakcją chemiczną do produkcji octanu metylu, jako przykład podejścia redukującego koszty inwestycyjne instalacji (z wykorzystaniem programu ChemCAD). 2. Modelowanie pracy katalitycznego reaktora fluidalnego służącego do dopalania mieszaniny lotnych związków organicznych w oparciu o podejście wie
Metody oceny:
Wykład: egzamin pisemny Zaliczenie projektu odbywa się indywidualnie ustnie u prowadzącego.
Egzamin:
tak
Literatura:
Podstawowa: 1. J. Bałdyga, M. Henczka, W. Podgórska, Obliczenia w inżynierii bioreaktorów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2012. 2. E. Molga, Procesy adsorpcji reaktywnej: reaktory adsorpcyjne i chromatograficzne, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 2008. 3. S. Sieniutycz, Optymalizacja w inżynierii procesowej, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 1991. Uzupełniająca: 1. A. Burghardt, G. Bartelmus, Inżynieria reaktorów chemicznych, T.1 i T.2, Wydaw. Nauk. PWN, 2001. 2. Z. Jaworski, Numeryczna mechanika płynów w inżynierii chemicznej i procesowej, Akademicka Oficyna Wydawnicza Exit, 2005. 3. R. Lech, Modelowanie matematyczne w technologii ceramiki: przykłady, AGH Uczelniane Wydawnictwa NaukowoDydaktyczne, 2007.
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt W1
Ma wiedzę na temat wielkoskalowego podejścia do zagadnienia projektowania procesów wytwarzania produktu chemicznego, uwzględniającego bilansowanie masowe i energetyczne poszczególnych elementów procesu na kilku poziomach, począwszy od skali mikro do poziomu całej instalacji.
Weryfikacja: egzamin pisemny, zaliczenie projektu
Powiązane efekty kierunkowe: K_W07
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W03, T2A_W04, T2A_W07
Efekt W2
Ma wiedzę o wieloaspektowym i wielkoskalowym podejściu do modelowania procesów stanowiącym obecnie najnowszy trend rozwojowy inżynierii chemicznej i procesowej.
Weryfikacja: egzamin pisemny, zaliczenie projektu
Powiązane efekty kierunkowe: K_W12
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W05

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt U1
Potrafi wykorzystywać dane literaturowe do opisu matematycznego modelowanego procesu w kilku skalach projektowania
Weryfikacja: egzamin pisemny, zaliczenie projektu
Powiązane efekty kierunkowe: K_U01
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U01
Efekt U2
Potrafi wykonać projekt procesu polegający na jego modelowaniu matematycznym (uwzględniając zasady intensyfikacji i właściwego doboru parametrów poszczególnych elementów procesowych na poziomie mniejszej skali) oraz poprawy efektywności działania całej instalacji poprzez właściwe zintegrowanie poszczególnych jej elementów w skali największej.
Weryfikacja: egzamin pisemny, zaliczenie projektu
Powiązane efekty kierunkowe: K_U06
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U09, T2A_U12
Efekt U3
Potrafi modelować przebieg procesów chemicznych w reaktorach pod kątem uzyskania różnego typu efektów pracy reaktora.
Weryfikacja: egzamin pisemny, zaliczenie projektu
Powiązane efekty kierunkowe: K_U07
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U09
Efekt U4
Potrafi posługiwać się zaawansowanym narzędziem do komputerowego wspomagania projektowania instalacji w przemyśle chemicznym.
Weryfikacja: egzamin pisemny, zaliczenie projektu
Powiązane efekty kierunkowe: K_U11
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U09

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt KS1
Rozumie potrzebę dokształcania się i podnoszenia swoich kompetencji zawodowych.
Weryfikacja: egzamin pisemny, zaliczenie projektu
Powiązane efekty kierunkowe: K_K01
Powiązane efekty obszarowe: T2A_K01
Efekt KS2
Potrafi współpracować w zespole w celu wspólnego wykonania i prezentacji zadania projektowego.
Weryfikacja: egzamin pisemny, zaliczenie projektu
Powiązane efekty kierunkowe: K_K02
Powiązane efekty obszarowe: T2A_K03
Efekt KS3
Potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny i przedsiębiorczy.
Weryfikacja: egzamin pisemny, zaliczenie projektu
Powiązane efekty kierunkowe: K_K04
Powiązane efekty obszarowe: T2A_K06