Detail předmětu

Navrhování procesních a energetických systémů

FSI-KNPAk. rok: 2021/2022

Posluchači se praktickým a moderním způsobem seznámí s problematikou navrhování procesních a energetických systémů aktuálně používanou v projekčních inženýrských kancelářích. Z široké palety činností spadajících do oblasti navrhování procesních a energetických systémů je přitom pozornost přednášek a cvičení soustředěna na nejvýznamnější oblast a to na praktický technologický a rozměrový návrh procesních a energetických systémů a jejich zařízení se zřetelem jejich dopadu na životní prostředí. Konkrétně je pozornost zaměřena na postupy a nástroje potřebné pro navrhování procesních a energetických systémů ve fázi koncepčního návrhu a studie proveditelnosti a na postupy a nástroje pro navrhování procesních a energetických systémů ve fázi základního technologického a rozměrového návrhu systému a jednotlivých zařízení (basic design). Propojení teoretické i praktické části výuky bude zajištěno v maximální míře využitím podpory dostupných nejnovějších výukových verzí profesionálních softwarových systémů užívaných pro navrhování procesních a energetických systémů a zařízení (např. ChemCAD, HTRI, GateCycle, atd.).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav procesního inženýrství (ÚPI)

Výsledky učení předmětu

1. Základní přehled o rozsahu projekční činnosti procesního inženýra se zaměřením na techniky, metody a nástroje pro navrhování procesních a energetických systémů a jejich jednotlivých zařízení.
2. Osvojení využívání profesionálních softwarových systémů pro navrhování a související odbornou činnost procesního inženýra.

Prerekvizity

Základní znalosti z předmětů absolvovaných v předchozích dvou semestrech, zejména tepelných pochodů, hydraulických pochodů, inženýrské termodynamiky, energie a emise a konstrukce procesních zařízení.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů, teorie a praktických ukázek dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Předpoklady pro udělení zápočtu:
Povinná a aktivní účast ve cvičeních a porozumění problematice přednášené v kursu a vypracování semestrální práce.

Zkouška:
Hodnocení probíhá ve dvou stupních:
1. Písemná část: Písemné testy (bodově hodnocené) a hodnocení semestrální práce. Pokud student obdrží v nejhorším případě známku „E“ z testu i semestrální práce, postoupí k ústní zkoušce.
2. Ústní část: v návaznosti na výsledky testu prokazují studenti související teoretické znalosti z oblasti navrhování formou odborné rozpravy s vyučujícím, z níž vyplyne výsledné hodnocení studenta.

Učební cíle

Cílem předmětu je naučit studenty praktickému technologickému a rozměrovému návrhu zásadních procesních a energetických systémů a zařízení, jež dominantním způsobem zajišťují a ovlivňují funkci procesních a energetických výrobních provozů. Jde především o návrh systémů a zařízení na výměnu tepla a hmoty s praktickým a efektivním využitím současných moderních profesionálních softwarových produktů aktuálně používaných v projekčních kancelářích pro podporu těchto návrhových činností.

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

Výuka je situovaná v počítačové učebně.
Teoretický výklad je kombinován s praktickými ukázkami řešení dílčích úloh na počítači.
Účast na přednáškách je doporučená. Účast na cvičeních je povinná a kontrolovaná.

Základní literatura

Cengel, Y. A., Cimbala J.M.; Fluid mechanics: fundamentals and applications, 2nd edition, McGraw-Hill Higher Education, Boston, 2010
Finlayson B. A.; Introduction to Chemical Engineering Computing, John Wiley and Sons, Hoboken, 2006
VDI-Heat Atlas, 2nd edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010
White R. E., Subramanian V. R.; Computational Methods in Chemical Engineering with Maple, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010

Doporučená literatura

Green, D., W., Perry, R., H., CHEMICAL ENGINEERS´ HANDBOOK, 8 th editon, Mc Graw-Hill International Editions, Chemical Engineering Series,New York, 2007
Kizlink, J.: Technologie chemických látek I. a II. díl, VUT Brno, 2001
Stehlík, P.: Termofyzikální vlastnosti, VUT Brno, 1992
VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Editor: VDI-Heat Atlas, 2nd. edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-PRI-P magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do návrhu procesních a energetických systémů a zařízení (stupně návrhu, příklady technologií, nástroje pro navrhování, softwary).
2. Navrhování trubkových výměníků tepla s přepážkovými systémy.
3. Navrhování deskových výměníků tepla s hladkými deskami.
4. Navrhování deskových výměníků tepla s profilovanými deskami.
5. Úvod do rektifikace binárních směsí.
6. Navrhování zařízení pro kontakt plynů a kapalin.
7. Navrhování rektifikačních a absorpčních kolon.
8. Navrhování zařízení pro separaci vícesložkových směsí.
9. Navrhování tepelných zařízení se změnou fáze pracovních látek.
10. Spalovací zařízení pro procesy a energetiku – koncepční návrh zařízení.
11. Spalovací zařízení pro procesy a energetiku – rozměrový návrh zařízení.
12. Najíždění, provoz a regulace vybraných procesních a energetických zařízení.
13. Tepelné ztráty procesních a energetických zařízeních a navrhování izolace.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Miroslav Rebej, Ph.D.
Ing. Vít Freisleben, Ph.D.

Osnova

1. Představení koncepce cvičení, popis řešeného procesu a sestavení jeho výpočtového schématu v softwaru ChemCad.
2. Simulační výpočet procesu v softwaru ChemCad, úvod do softwaru HTRI.
3. Návrh trubkového výměníku tepla se segmentovými přepážkami v softwaru HTRI pro řešený proces.
4. Návrh deskového výměníku tepla s profilovanými deskami v softwaru HTRI pro řešený proces.
5. První část návrhu systému rektifikačních kolon pro separaci třísložkové směsi v softwaru ChemCad.
6. Druhá část návrhu systému rektifikačních kolon pro separaci třísložkové směsi v softwaru ChemCad.
7. Třetí část návrhu systému rektifikačních kolon pro separaci třísložkové směsi v softwaru ChemCad.
8. Dokončení návrhu systému rektifikačních kolon pro separaci třísložkové směsi v softwaru ChemCad.
9. Návrh reboileru nebo kondenzátoru v softwaru HTRI pro řešený proces.
10. Úvod do softwaru GateCycle a sestavení modelu energetického systému.
11. Výpočtová simulace energetického systému v softwaru GateCycle.
12. Návrh ekonomizéru parního kotle v softwaru HTRI pro energetický systém.
13. Odevzdání samostatných semestrálních prací. Vyhodnocení, zápočet.