Detail předmětu

Bilancování procesních a energetických systémů

FSI-KBPAk. rok: 2019/2020

Předmět posluchačům představí problematiku bilancování procesních a energetických systémů. Studenti si osvojí použití bilanční rovnice zákona zachování hmoty a energie na pestré paletě procesů:
• Procesy v ustáleném stavu
• Procesy jednosložkové i vícesložkové
• Procesy s chemickými reakcemi
• Procesy závislé na čase.
Pro řešení bilancí předmět poskytne analytické i numerické metody, v jejichž používání se studenti procvičí na řadě praktických příkladů. Důraz bude kladen na počítačovou implementaci postupů s využitím běžně dostupného SW MS Excel.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav procesního inženýrství (ÚPI)

Výsledky učení předmětu

Posluchači se naučí, že bilancování je obecná metoda práce se zákony zachování hmoty, energie či látky. Osvojí si systematický přístup k analýze bilancovaného schématu. Naučí se, jak bilancování aplikovat pro matematický popis různých typů procesů. Studenti se dále naučí řešit bilanční rovnice v probíraných typech procesů.

Prerekvizity

Předpokládají se znalosti z bakalářského studia matematiky, fyziky a termomechaniky.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie, vysvětlení metod řešení a předvedení postupů řešení. Přednášky zahrnují ukázkové příklady, řešené interaktivně se studenty, s důrazem na pochopení probírané látky. Průběžně je do přednášek zahrnuto opakování nejdůležitějších prerekvizit, nutných pro zvládnutí tématu.

Cvičení je zaměřeno na procvičování a práci v softwarových nástrojích.

Způsob a kritéria hodnocení

ZÁPOČET: Pro udělení zápočtu je nutná pravidelná a aktivní účast ve cvičeních, dodání všech zadaných úkolů a úspěšné zvládnutí písemných testů. Kritériem úspěšného získání zápočtu je nadpoloviční počet bodů z průběžných písemných testů.

ZKOUŠKA: Zkouška je písemná. Hodnocení bude provedeno standardním způsobem podle procenta dosažených bodů (0-50%…F, 51-60%…E, 61-70%…D, 71-80%…C, 81-90%…B, 91-100%…A).

Učební cíle

Cílem předmětu je připravení studentů na efektivní používání bilancování jako základního nástroje procesního inženýra. Předmět současně zdůrazní provázanost znalostí z dalších vybraných předmětů oboru.

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

Podmínkou udělení zápočtu je pravidelná účast ve výuce (To znamená maximálně 3 neúčasti ve cvičení). Účast na přednáškách není kontrolovaná, nicméně splnění úkolů ve cvičeních vyžaduje znalosti z přednášek.

Základní literatura

Felder R. M. and Rousseau R. W., Elementary Principles of Chemical Processes, 3rd Update Edition. Wiley, 2004 (EN)

Doporučená literatura

Klapka, J., Dvořák, J., Popela, P. Metody operačního výzkumu. Brno: VUTIUM, 2001 (CS)

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

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Martin Pavlas, Ph.D.

Osnova

1. týden: Klasifikace bilancí a základní pojmy
2. týden: Hmotnostní bilance systému v ustáleném stavu (bez chemické reakce a s chemickou reakcí)
3. týden: Energetická bilance ustáleného systému (jednosložkové systémy, bez chemické reakce)
4. týden: Postupy výpočtu toku energie vybraných procesních proudů
5. týden: Energetická bilance ustáleného systému (vícesložkové systémy, s chemickou reakcí)
6. týden: Úvod do ekonomického hodnocení projektů v předinvestiční fázi
7. týden: Obecný úvod do optimalizace (lineární a nelineární úlohy, metoda nejmenších čtverců, grafická metoda)
8. týden: Bilance úloh s recyklem či obtokem; potrubní sítě
9. týden: Bilancování na základě provozních dat (přeurčený systém)
10. týden: Bilance procesu závislého na čase (obyčejné diferenciální rovnice 1. řádu, analytické a numerické řešení)
11. týden: Bilance procesu závislého na čase (obyčejné diferenciální rovnice vyššího řádu, převod na soustavu rovnic 1. řádu, numerické řešení)
12. týden: Počítačová implementace algoritmů pro řešení bilance
13. týden: Pokročilé aplikace a pokročilé metody bilancování (procesy závislé na čase a prostoru)

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Martin Pavlas, Ph.D.
prof. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D.

Osnova

Cvičení s počítačovou podporou. Řešení úloh k přednášeným tématům, na základě informací z přednášek.