Detail předmětu

Navrhování procesních a energetických systémů

FSI-KNPAk. rok: 2015/2016

Posluchači se seznámí s problematikou navrhování procesních a energetických systémů zavedenou v projekčních inženýrských kancelářích. Z široké palety činností spadajících do oblasti navrhování procesních a energetických systém je přitom pozornost přednášek a cvičení soustředěna na nejvýznamnější oblasti technického a technologického návrhu řešení a jeho dopadu na životní prostředí. Konkrétně je pozornost zaměřena na postupy a nástroje 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 návrhu systému a jednotlivých zařízení (basic design). V praktické části výuky je v maximální míře využíváno podpory dostupných výukových verzí profesionálních softwarových systémů pro navrhování procesních a energetických systémů a analýzu řešení (např. ChemCAD, HTRI, W2E, Excel-VBA, Maple, apod.).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

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 předchozím semestru, zejména tepelných pochodů a hydraulických pochodů, inženýrské termodynamiky a konstrukce procesních zařízení.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

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

Způsob a kritéria hodnocení

Předpoklady pro udělení klasifikovaného zápočtu:
Aktivní účast ve cvičeních a porozumění problematice přednášené v kursu.

Klasifikovaný zápočet:
Hodnocení probíhá ve dvou stupních:
1. Písemné výpočtové testy (bodově hodnocené). Pokud student obdrží v nejhorším případě známku „E“ z výpočtového testu, postoupí k ústní části klasifikovaného zápočtu.
2. Ústní část: v návaznosti na výsledky výpočtového 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 příprava posluchače na praktickou činnost procesního inženýra. Posluchač bude seznámen s dostupnými metodami a technikami pro návrh procesních a energetických systémů a jejich individuálních zařízení a jejich praktickou aplikací s využitím profesionálních softwarových produktů pro podporu návrhových činností.

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

Výuka je situovaná v počítačové učebně.
Výklad je kombinován s praktickými ukázkami řešení dílčích úloh na počítači.
Posluchač může v počitačové učebně zpracovávat zadané úlohy i v dohodnuté době mimo výuku.

Základní literatura

VDI-Heat Atlas, 2nd edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010
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
White R. E., Subramanian V. R.; Computational Methods in Chemical Engineering with Maple, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010

Doporučená literatura

VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Editor: VDI-Heat Atlas, 2nd. edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010.
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

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-PRI , 1. ročník, letní semestr, povinný
    obor M-PRI , 1. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D.

Osnova

1. Procesní a energetický systém „od A do Z“, stupně návrhu, příklady technologií, nástroje pro navrhování, softwary, význam simulace.
2. Úvod do hodnocení projektů - životní fáze projektu, legislativa, typy dokumentace. Základy ekon. hodnocení návrhů a projektů.
3. Simulace procesních a energetických schémat
4. Stochastické simulace ve fázi studie proveditelnosti
5. Modelování a simulace energetických schémat – představení softwaru W2E. Navrhování energetických okruhů - parní cyklus.
6. Navrhování komplexního procesu pro energetiku – jednotka pro energetické využití odpadů ve W2E.
7. Souvislost systémového a detailního návrhu při navrhování procesních a energetických systémů a jejich zařízení. Různé úrovně a způsoby návrhu a využití optimalizace na příkladu typického zařízení - TVT.
8. Návrhové metody a nástroje pro intenzifikaci zařízení TVT pro procesní a energetické systémy.
9. Navrhování zařízení DVT pro procesní a energetické systémy, návrhové specifika modulárních (blokových) uspořádání těchto zařízení.
10. Navrhování spalovacích zařízení pro procesy a energetiku – základy systémového přístupu a hlavní zásady ekonomického návrhu.
11. Navrhování spalovacích zařízení pro procesy a energetiku – související aspekty detailního návrhu (tepelné zatížení, dvoufázový tok, zanášení ploch výměny tepla, teplota stěny, volba materiálu zařízení).
12. Navrhování chladicích systémů a zařízení pro procesy a energetiku – zásady systémového řešení, provedení a vlastnosti dílčích zařízení.
13. Navrhování chladicích systémů a zařízení pro procesy a energetiku – zásady detailního návrhu konkrétního chladicího zařízení.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Bohuslav Kilkovský, Ph.D.

Osnova

1. Základy ovládání simulačního programu ChemCad, vliv nastavení termodynamického modelu na výsledek.
2. Jednotka výměníku tepla a návrh tepelného výměníku pomocí sim. programu ChemCad.
3. Návrh vhodného průměru potrubí, výpočet tlakové ztráty a návrh čerpadla pomocí programu ChemCad.
4. Chemické reaktory, spalování.
5. Simulace procesu čištění spalin.
6. Použití jednotek pro směsí (jednotka separátor a flash).
7. Simulace kondenzační stabilizační jednotky a návrh výměníku tepla.
8. Využití simulačního programu pro získání vlastností látek a směsí a určení destilační křivky.
9. Dvousložková destilace pomocí programu ChemCad.
10. Vícesložková destilace, určení průměru a výšky destilační kolony, určení tlakové ztráty, určení investičních a provozních nákladů.
11. Simulace spalovny odpadů.
12. Opakování probraného učiva na jednoduchých úlohách.
13. Závěrečný test.