Detail předmětu

Navrhování procesních a energetických systémů

FSI-KNPAk. rok: 2022/2023

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

prof. 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
Kleiber M., Process Engineering, Second Edition, Walter de Gruyter GmbH, Berlin, 2020.
Seider W. D., Lewin D. R., Seader J. D., Widago S., Gani R., Ng K. M., Product and Process Design Principles: Synthesis, Analysis and Evaluation, Fourth Edition, John Wiley & Sons Inc., New York, 2017.
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
Kleiber M., Process Engineering, Second Edition, Walter de Gruyter GmbH, Berlin, 2020.
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

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. 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. Dominika Babička Fialová, 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.