Detail předmětu

Systémové inženýrství I

FSI-KS1Ak. rok: 2010/2011

Aplikovaná fyzikální chemie je teoretickým základem procesního inženýrství i předmětem úzce souvisejícím se stavbou aparátů a zařízení.Předmět seznamuje s metodami a postupy používanými ke stanovení fyzikálně-chemických vlastností látek a směsí látek (hustota, viskozita, tepelná vodivost, difuzivita a pod.). Studuje se stavové chování reálných plynů a kapalin, jakož i studium fázových rovnováhy v systémech plyn- kapalina. Jsou studovány termodynamcké a kinetické faktory ovlivňující průběh chemických dějů, tepelné zabarvení fyzikálních dějů a chemických reakcí a podmínky rovnováh. Navazujícími okruhy jsou otázky kinetického průběhu chemických reakcí a popis chování různých druhů reaktorů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Ladislav Bébar, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav procesního inženýrství (ÚPI)

Výsledky učení předmětu

Kurz má za úkol seznámit studenty se základními zákonitostmi při průběhu chemických dějů a naučit provádět hmotnostní a energetické rozvahy těchto dějů. Získané znalosti a dovednosti mají zásadní důležitost pro praxi procesního inženýra.

Prerekvizity

Základy chemie (druhy chemických vazeb, způsoby vyjadřování koncentrací,stechiometerické výpočty)

Základy termomechaniky (stavové chování ideálního plynu, první a druhý zákon termodynamiky,entalpie, měrné teplo, entropie)

Základní znalosti matematiky (znalost intergování a derivování, řešení jednoduchých diferenciálních rovnic)

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

K zápočtu je předkládána semestrální práce, jejíž tema je zadáno během výukového období. Hlavní úkoly semestrální práce jsou postupně probírány na cvičeních. Zápočet je dále udělován na základě pravidelné účasti na cvičeních a projevů studenta na cvičeních prokazujících, že již během výukového období získal základní znalosti z předmětu.
Zkouška se skládá z části písemné, ve které musí absolvent prokázat schopnost samostatného řešení zadané výpočtové úlohy dotýkající se rozsahu výuky. Při ústní zkoušce student zdůvodní řešení výpočtové úlohy a prokáže znalosti odpřednášené látky.

Osnovy výuky

1.Předmět fyzikální chemie, základy bilančních výpočtů.
2.Vyjadřování koncentrací.
3.Stavové chování plynů a kapalin
4.Úvod do termodynamiky.Poisonovy rovnice, expanse a komprese plynů.
5.Termodynamické funkce (entalpie, vnitřní energie, entropie, Gibbsova energie, Helmoholzova funkce).
6.Fugacita a aktivita.
7.Clausius-Clapeyronova rovnice, výparné teplo, tlak par, podmínky fázové rovnováhy soustav typu plyn-kapalina.
8.Destilace a rektifikace, projevy neideality v plynné a kapalné fázi.
9.Termochemie, reakční teplo.
10.Rovnovážná konstanta chemických reakcí, vlivy působící na chemickou rovnováhu, výpočet rovnovážného složení.
11.Kinetické faktory chemických reakcí.
12. Základní typy chemických reaktorů, základní výpočetní vztahy pro reaktory.
13.Transportní vlastnosti v plynech a kapalinách.

Učební cíle

Předmět studenty seznamuje s širokým spektrem fyzikálně-chemických látkových vlastností, které jsou důležité pro bilanční, hydraulické, tepelné a difuzní výpočty procesních zařízení. Studentům má umožnit pochopit vliv pracovních podmínek, při nichž se chemické děje a fyzikálně-chemické děje odehrávají, na dosažitelný rovnovážný stav.
je důležité také pro bezpečné provozování složitých procesních zařízení.

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

Výuka probíhá formou přednášek prezentovaných v posluchárně s vhodným prezentačním prostředkem (ppt). Studenti mající zájem o doprovodný text jej mohou od vyučujícího obdržet v elektronické podobě.Cvičení probíhají v určené učebně a navazují na odpřednášenou látku.

Základní literatura

Green, D., W., Perry, R., H., CHEMICAL ENGINEERS´ HANDBOOK, 8 th editon, 2007, Mc Graw-Hill International Editions, Chemical Engineering Series, , pp 2336, New York, ISBN 978-0-07-142294-9 (EN)
Chopey, N., P., Handbook of chemical engineering calculation. third edition, 2004, McGraw-Hill International Editions, Chemical Engineering Series, 2004, New York, 640 s., ISBN 0-07-136262-2 (EN)
Shavit A., Gutfinger Ch., Thermodynamics: From Concepts to Applications, 2nd edition, 2009, 649 p, CRC PRES Taylor & Francis Group, Boca Raton, ISBN:978-1-4200-7368-3 (EN)

Doporučená literatura

Míka, V. a kol.: Příklady a úlohy z chemického inženýrství I., VŠCHT Praha (1997).
Míka, V. a kol.: Příklady a úlohy z chemického inženýrství II., VŠCHT Praha (1997). (CS)
Neužil, L., Míka, V.,: Řešení úloh z chemického inženýrství I a II, VŠCHT Praha (1997).

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ladislav Bébar, CSc.

Osnova

1.Předmět fyzikální chemie, základy bilančních výpočtů.
2.Vyjadřování koncentrací.
3.Stavové chování plynů a kapalin
4.Úvod do termodynamiky.Poisonovy rovnice, expanse a komprese plynů.
5.Termodynamické funkce (entalpie, vnitřní energie, entropie, Gibbsova energie, Helmoholzova funkce).
6.Fugacita a aktivita.
7.Clausius-Clapeyronova rovnice, výparné teplo, tlak par, podmínky fázové rovnováhy soustav typu plyn-kapalina.
8.Destilace a rektifikace, projevy neideality v plynné a kapalné fázi.
9.Termochemie, reakční teplo.
10.Rovnovážná konstanta chemických reakcí, vlivy působící na chemickou rovnováhu, výpočet rovnovážného složení.
11.Kinetické faktory chemických reakcí.
12. Základní typy chemických reaktorů, základní výpočetní vztahy pro reaktory.
13.Transportní vlastnosti v plynech a kapalinách.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Lucie Houdková, Ph.D.

Osnova

Náplň cvičení:
Cvičení z předmětu fyzikální chemie jsou prováděna formou řešení typových příkladů k probrané problematice.
Studenti pracují na počítačích a samostatně řeší problémy z oblastí:
-Stechiometrické výpočty.
-Přepočty koncentrací.
-Hmotnostní a energetická bilance ustálených a neustálených systémů a s akumulací hmoty a tepla
-Aplikace stavové rovnice plynů pro reálné plyny.
-Výpočet termodynamických vlastností (entalpie, měené teplo, entropie, Gibbsova energie) reálných systémů.
-Komprese/expanze plynů a spotřeba/získání energie.
-Výpočet fyzikních vlastností reálných plyn a kapalin (hustota, viskozita, tepelná vodivost)
-Výpočet tlaku par a výparného tepla.
-Výpočet fugacity a aktivity reálnáých plynných a kapalných systémů.
-Fázové rovnováhy plyn-kapalina.
-Výpočet rovnovážných konstant chemických reakcí, vliv teploty a tlaku na rovnovážné složení
-Výpočet výtěžků chemických reakcí uskutečněných v různých typech reaktorů