Detail předmětu

Navrhování procesních a energetických systémů

FSI-KNPAk. rok: 2010/2011

Posluchači se seznámí s problematikou projektování procesů zavedenou v projekčních inženýrských kancelářích.
Přednášky a semináře jsou zaměřeny na následující problematiku:
Použití výpočetní techniky v projekční praxi. Látkové a energetické bilance. Použití softwarových systémů Excel-VBA, Maple, ChemCad.
Projekční činnosti, jednotkové operace, strojně technologická schémata, optimalizace při projektování. Výstavba a montáž, předávání objektů a garanční zkoušky.
Součástí přednášek jsou exkurze do projekčních kanceláří renomovaných inženýrských firem.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. Ing. Josef Kohoutek, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav procesního inženýrství (ÚPI)

Výsledky učení předmětu

1. Základní přehled o rozsahu projekční činnosti procesního inženýra.
2. Osvojení využívání výpočetní techniky v odborné činnosti procesního
inženýra.

Prerekvizity

Základní postupy řešení úloh sdílení tepla, hmoty a hybnosti.
Matematické a numerické metody pro řešení chemicko-inženýrských úloh. Simulace chemicko-inženýrských procesů pomocí obyčejných a parciálních diferenciálních rovnic. Vzhodnocování experimentálních dat.
Řešení soustavy lineárních rovnic přímou substitucí a iteračními metodami (řešení hmotových a energetických bilancí).
Metody řešení nelineárních rovnic a soustavy nelineárních rovnic.
Numerická interpolace, diferencování a integrování.
Základy práce s výpočetní technikou:
Schopnost analýzovat počítačovou aplikaci řešení chemicko-inženýrské úlohy.
Schopnost řešit chemicko-inženýrské úlohy pomocí výpočetní techniky, např.
pomocí algoritmú interpolace, aproximace, integrace, diferenciace, optimalizace a systémů algebraických a diferenciálních rovnic.
Schopnost napsat algoritmus řešení zadané inženýrské úlohy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Předpoklady pro udělení klasifikovaného zápočtu:
Rozprava o protokolech prací zpracovaných ve cvičení.
Porozumnění problematice přednášené v kursu.

Učební cíle

Příprava posluchače na praktickou činnost procesního inženýra.
Seznámit posluchače se softwarovými produkty podporující činnost procesního inženýra.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Výuka je situovaná v počítačové učebně.
Výklad je kombinován s praktickými ukázkami řešení dílčích úloh na počítači.
Posluchač může v počitačové učebně zpracovávat zadané úlohy i v dohodnuté době mimo výuku.

Doporučená literatura

Kizlink, J.: Technologie chemických látek I. a II. díl, VUT Brno, 2001
Stehlík, P.: Termofyzikální vlastnosti, VUT Brno, 1992

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-PRI , 1 ročník, letní semestr, povinný
    obor M-PRI , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Josef Kohoutek, CSc.

Osnova

1. Procesní inženýr v projekční praxi.
2. Práce procesního inženýra s výpočetní technikou.
3. Způsoby sestavování aplikačních programů pro procesní inženýrství.
4. Používané softwarové systémy.
5. Aplikace CAD na hmotové a energetické bilance.
6. Matematický software jako pomůcka pro práci procesního inženýra.
7. Přehled optimalizačních postupů.
8. Základy projekční činnosti.
9. Jednotkové operace.
10. Návrh technologie výrobní linky.
11. Strojně technologická schémata.
12. Ekonomie investic.
13. Výstavba a montáž.
14. Předávání objektů a garanční zkoušky.
Řešené úlohy ( v prostředí Maple resp. Delphi-Pascal):
Aplikační oblast Název úlohy Mathematickýmodel Úloha č.:
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chemické inženýrství Molární objem a kompresibilitní faktor počítaný
pomocí rovnice Van Der Waals Jedna nelineární rovnice 1
Chemické inženýrství Látková bilance komplexu destilačních kolon Soustava lineárních rovnic 2
Aplikace numerických Aproximace napětí par s potřebnou přesností Lineární a nelineární regrese 3
metod
Termodynamika Reakční rovnováha systému v plynné fázi Soustava nelineárních rovnic 4
Dynamika tekutin Rychlost usazování částic Nelineární rovnice 5
Sdílení tepla Neustálený stav sdílení tepla v soustavě Soustava ODE při známých 6
míchaných zásobníků počátečních podmínkách
Sdílení hmoty Difůze se současnou chemickou reakcí Soustava ODEs distribuovanými 7
v jednorozměrném případu počátečními podmínkami
Separační procesy Binární násadová destilace Systém diferenciálních a 8
nelineárních algebraických rovnic
Chemické reakce Vratné, exotermické reakce v plynné fázi Soustava diferenciálních 9
za přítomnosti katalyzátoru. a algebraických rovnic
Dynamika a řízení Dynamika ohřevu nádrže řízená obvody PI a TI Soustava diferenciálních rovnic 10
procesů
Úlohy byly částečně převzaty z “Problem Solving in Chemical Engineering with Numerical Methods”
by Michael B. Cutlip and Mordechai Shacham, Prentice-Hall,1999.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Radek Dvořák, Ph.D.

Osnova

1. Procesní inženýr v projekční praxi - příklady.
2. Úvod do práce v prostředí Maple při řešení chemicko-inženýrských problémů - příklady.
3. Způsoby sestavování aplik. programů pro procesní inženýrství v prostředí Delphi -příklady.
4. Moderní softwarové systémy pro chemického inženýra - ChemCad.
5. Aplikace komplecních programů na hmotové a energetické bilance - příklady.
6. Optimalizace aparátů a procesů - příklady.
7. Analýza jednotkových operací - příklady.
8. Základy projekční činnosti - popis.
9. Základní návrhy technologických schémat - typové příklady.
10. Bilanční schémata a prvky měření a regulace - příklady.
11. Banka dat.
12. Sítě výměníků tepla - příklady.
13. Soustavy destilačních kolon.
14. Procesní inženýr při najíždění linek a garančních zkouškách.