Detail předmětu

Navrhování procesních a energetických systémů

FSI-KNPAk. rok: 2023/2024

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, atd.).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav procesního inženýrství (ÚPI)

Vstupní znalosti

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

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

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

Zkouška:
Hodnocení probíhá ve dvou stupních:
1. Písemná část: Písemné testy (bodově hodnocené). Pokud student obdrží v nejhorším případě známku „E“ z testu, 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.


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.

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.

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.

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod do problematiky návrhu procesních a energetických systémů a zařízení (stupně návrhu, příklady technologií, nástroje pro navrhování, softwary), návrh výměníku tepla typu trubka v trubce.
  2. Navrhování trubkových výměníků tepla s přepážkovými systémy.
  3. Navrhování základních typů deskových výměníků tepla.
  4. Uvažování provozních aspektů procesních a energetických zařízení (zanášení, ztráty tepla) při jejich navrhování.
  5. Navrhování zařízení na výměnu tepla se změnou fáze jedné pracovní látky.
  6. Navrhování procesních a energetických zařízení na výměnu tepla se změnou fáze obou pracovních látek.
  7. Úvod do navrhování spalovacích zařízení pro procesy a energetiku.
  8. Koncepční fáze návrhu spalovacích zařízení pro procesy a energetiku.
  9. Rozměrový návrh procesních trubkových pecí.
  10. Rozměrový návrh vodních a parních kotlů.
  11. Integrovaný návrh procesních zařízení a trend moderních integrovaných zařízení
  12. Navrhování míchaných zařízení s výměnou tepla.
  13. Zohledňování vlivu distribuce pracovních látek při návrhu procesních a energetických zařízeních.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Dominika Babička Fialová, Ph.D.
Ing. Ján Daxner

Osnova

  1. Úvodní praktická aplikace základních rovnic – návrh trubkového výměníku tepla bez a se softwarovou podporou.
  2. Návrh trubkového výměníku tepla se segmentovými přepážkami se softwarovou podporou.
  3. Navrhování deskových výměníků tepla bez a se softwarovou podporou
  4. Výpočtové příklady na zohlednění zanášení a ztráty tepla při návrhu zařízení
  5. Tepelný návrh kondenzátoru se softwarovou podporou.
  6. Bilanční a tepelný návrh procesní odparky.
  7. Návrh žárotrubného kotle I. - výpočet spalování paliva bez a se softwarovou podporou
  8. Návrh žárotrubného kotle II. – koncepční rozvržení tepelného výkonu na jednotlivé části kotle.
  9. Návrh žárotrubného kotle III. – rozměrový návrh plamencové komory a konvekčních tahů.
  10. Návrh žárotrubného kotle IV. – aerodynamický výpočet a návrh komína.
  11. Integrovaný návrh tepelného zařízení regeneračního typu.
  12. Tepelný návrh ohřívané míchané nádoby.
  13. Výpočtové příklady na zohlednění vlivu distribuce pracovní látky při návrhu zařízení, zápočet.