Předmět Procesní inženýrství I (ZPI)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu ZPI - Procesní inženýrství I, Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava (VŠB-TU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

6172017/01 (pro 2. roč. Bc.)6172017/02 (pro 1. roč. NMgr.)předmětu:- procvičovat látkové a energetické bilancování technologických procesů a aplikace přenosových jevů při inženýrskýchvýpočtech ,- ozřejmit principy základních tří hlavních tříd probíraných procesů, kterými jsou procesy hydrodynamické (čerpání,filtrace, sedimentace, fluidizace, míchání), přenos tepla (výměníky, tepelné ztráty, var, kondenzace) a sdíleníhmoty (rovnovážné soustavy a dynamika krystalizace, absorpce, destilace, sušení, adsorpce),- poskytnout komentovaný úvod do problematiky difuzně separačních procesů.Získané znalosti: - schopnost rozpoznat technologický problém a navrhnout strategii jeho řešení,- provést energetickou a materiálovou bilanci,- schopnost popsat proces filtrace, sušení, odpařování a destilace,- navrhnout optimální výměník tepla.Získané dovednosti:- schopnost navrhnout konstrukční parametry zařízení,- schopnost provádět materiálové a energetické bilance přiměřeně složitých technologických celků,- schopnost navrhnout optimální podmínky pro provoz zařízení typu výměníku tepla, odparky, proudové sušárny, filtračníchzařízeni a podobně,- schopnost získat informace pro provedení simulačních a optimalizačních výpočtů na stávajícím zařízení s ohledemna kolísavé parametry vstupních parametrů,- schopnost aplikovat získané teoretické poznatky na složitější technologické procesy,- schopnost identifikovat potřebné fyzikální veličiny k popisu procesu a jejich nalezení v chemickoinženýrskýchtabulkách a diagramech.

Osnova

Přednášky:1. Předmět procesního inženýrství. Bilance, rovnováha, kinetika. Zákony zachování. Bilancovatelné veličiny, bilančnísystém, 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. Hydrodynamickáčerpadla, 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. Konstantníodpor.6. Odstředivá síla. Sedimentační odstředivka, proudový odlučovač. Filtrační odstředivka. Zádrž kapaliny ve filtračnímkoláči a v usazenině. Rušené usazování. Zhutňování usazeniny. Dorrův usazovák. Třídění částic na základě různéusazovací 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 členyv termodynamických úvahách. Tepelná kapacita, entalpie fázových a chemických změn. Inženýrské vyjádření na jednotkuhmotnosti. Zdroje tepla. Sdílení tepla. Teplo, tepelný tok, hustota tepelného toku. Součinitel přestupu a průchodutepla. Vedení, sálání, konvekce. Tepelná vodivost, Fourierův zákon. Kompozitní materiál. Kirchhoffovy zákony. Měřeníteploty.9. Tepelná konvekce nucená, volná. Rozměrová analýza, filmová teorie. Nusseltovo číslo. Prandtlovo číslo. Grashoffovočíslo. Kriteriální rovnice. Kdy se projevuje sálání. Zákonitosti přenosu tepla sáláním. Pece. Zanedbatelnost některýchtepelných 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. Kapkováa 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. Kontaktováníplynu 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. Hnacísíla sušení. Bilance sušení. Rychlost sušení. Sušárny. Vlhčení vzduchu. Chlazení vody vzduchem. Chladící věže.Hnací síly a principy koloběhu vody v přírodě.Výpočtová cvičení:1. Hmotnostní a látkové bilance.2. Hmotnostní a látkové bilance s chemickou reakcí.3. Doprava tekutin, rovnice kontinuity, Bernouliho rovnice, disipační energie, tlaková ztráta.4. Čerpadla a kompresory.5. Filtrace a usazování.6. Kontrolní test I.7. Sdílení tepla a energetické bilance.8. Kontrolní a návrhový výpočet výměníku tepla.9. Odparky.10. Sušení.11. Destilace.12. Konzultace semestrálních programů.13. Kontrolní test II

Literatura

1. WICHTERLE K. VEČEŘ M., Základy procesního inženýrství. VŠB-TU Ostrava, 2012. 2. ŠNITA, D., Chemické inženýrství I a II. VŠCHT Praha, 2005.3. MÍKA V., NEUŽIL L., VLČEK J. a kol., Příklady a úlohy z chemického inženýrství I. a II. díl, VŠCHT Praha 1997.4. HOLEČEK O. a kol., Chemicko-inženýrské tabulky, VŠCHT Praha 2001.

Požadavky

Žádné

Garant

prof. Ing. Kamil Wichterle, DrSc.

Vyučující

doc. Ing. Marek Večeř, Ph.D.prof. Ing. Kamil Wichterle, DrSc.