Detail předmětu

Chemické inženýrství I

FCH-BCA_CHI1Ak. rok: 2017/2018

Teoretické základy procesů a aparátů chemických a biochemických technologií, doplněné výpočetním a praktickým laboratorním cvičením.
Materiálové a energetické bilance, proudění a doprava tekutin (výpočty potrubí, čerpání kapalin), filtrace, usazování, fluidizace, míchání, odstřeďování, mechanické operace (charakterizace partikulárních systémů, granulometrie, mletí, třídění, dopravníky, sypné vlastnosti, návrh sil).

Výsledky učení předmětu

Studenti získají základní znalosti Jednotkových operací oblastí Hydraulických procesů, Partikulárních systémů, zpracování Pevné fáze a též částečně i procesů Sdílení tepla oboru Chemického inženýrství, které se používají při návrzích a při posuzování jednotlivých procesních uzlů v praxi chemických i jiných výrob v laboratorním měřítku i v průmyslové praxi.

Prerekvizity

Matematika - základy vektorového, diferenciálního a integrálního počtu; Fyzika - základy mechaniky, hydrodynamiky, termodynamiky a difuzních procesů; Přístrojová technika - základy snímání, přenosu a zpracování dat fyzikálních veličin;

Korekvizity

Praktikum z Chemického inženýrství I

Doporučená nebo povinná literatura

Richter J., Stehlík P., Svěrák T.: Chemické inženýrství, VUT v Brně, 2004. (CS)
Novák, V., Rieger, F., Vavro, K.: Hydraulické pochody v chemickém a potravinářském průmyslu, SNTL Praha (1989) (CS)
Medek, J.: Hydraulické pochody, VUT v Brně, 2004 (CS)
Bafrnec M.,Báleš V., Langfelder I., Longauer J.: Chemické inžinierstvo I, Malé centrum Bratislava, 1999 (CS)
Míka, V.: Základy chemického inženýrství, SNTL Praha, 1977 (CS)
Robert H. Perry : Perry's Chemical Engineers' Platinum Edition, McGraw-Hill Professional, 1999 (CS)
Leon P. Berton: Chemical Engineering Research Trends , NOVA Publishers, 2007 (CS)
Kohei Ogawa: Chemical Engineering, A New Perspective, Elsevier, 2007 (CS)
Gavin Towler: Chemical Engineering Design, Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design, Elsevier 2012, ISBN: 978-0-08-096659-5 (CS)
Frank Kreith, Mark S. Bohn: Principles of heat transfer, Brooks/Cole,Thompson Learning, VI. edition, 2006, ISBN 0-534-37596-0 (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Výuka předmětu je realizována formou: Přednáška - 2 vyučovací hodiny týdně, Cvičení - 2 vyučovací hodiny týdně, Ostatní aktivity - Praktika z Chemického inženýrství 2 hodiny týdně. Vyučujícím a studentům je k dispozici e-learningový systém LMS Moodle.

Způsob a kritéria hodnocení

Pro udělení zápočtu je nutná aktivní
účast ve cvičení a vyřešení zadaných Zápočtových příkladů.
Zkouška sestává z písemné a ústní části, kde
má posluchač prokázat základní teoretické, početní
a praktické znalosti daného oboru.
U písemné části zkoušky lze používat literaturu určenou zkoušejícím.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Chemicko-inženýrské bilance; modelování procesů; rozměrová analýza; bezrozměrné kriteriální rovnice; filosofie jednotkovýché operací.
2. Energetická bilance proudění; Bernoulliho rovnice; rovnice kontinuity; Reynoldsovo kriterium a jeho aplikace v procesech; rozvětvené soustavy.
3. Ztráty v potrubních systémech; vyjadřování ztrát v ekvivalentních délkách; Navier-Stockesova rovnice; Darcyho rovnice; Moodyho diagram; základy aerodynamiky.
4. Čerpání kapalin; pracovní výška čerpadla; charakteristika potrubí; umístění čerpadla v procesu čerpání; nátoková výška; kavitace; výkon a účinnost čerpadla; způsoby regulace průtoku tekutin čerpadlem; typy hydrodynamických a objemových čerpadel.
5. Procesy sedimentace; Stokesův vztah; Archimedovo kriterium; postup výpočtu sedimentační rychlosti; nomogramy výpočtu sedimentační rychlosti a minimálního rozměru sedimentující částice; korekce sedimentační rychlosti pro nekulové částice; usazování částic v suspenzi; kontinuální sedimentační zařízení v praxi.
6. Míchání; dokonale segregovaná, smíchaná a nahodilá směs; problematika vzorkování a posuzování homogenity; míchací zařízení; kriteria používaná při výpočtu homogenity, příkonu míchadel, přenosu tepla a hmoty; dělení typů mechanických míchadel podle účelu a režimů míchání; disipace mechanické energie; laboratorní míchačky; trendy bezvřetenových mixerů; statické zóny mixerů; kinetika homogenizace;
7. Partikulární látky; parametry specifikující partikulární systém; granulometrie a přehled používaných granulometrických metod; dopravníky a dávkovače partikulárních látek; dezintegrace pevné fáze; tryskové mletí; media mills; výpočty mlecí energie; materiály mlecích těles; nanomletí a aplikace nanomateriálů; základy mechanochemie; základy funkce mlecích přísad.
8. Tok porézní přepážkou; ekvivalentní průměr kanálků průlinčité vrstvy; definice specifických povrchů; Ergunovy vzorce pro koeficient hydrodynamického odporu; kolony dvoufázového toku; strukturované a sypané vrstvy; Rammův diagram; aplikace porézních vrstev ve filtraci, chromatografii a u TWC katalyzátorů automobilů; logika asymetrických porézních vrstev;
9. Fluidizace; fluidizační kolony a režimy fluidizace; fluidní spalování; pokles tlaku ve fluidní vrstvě; čeření; závislost průběhu tlaku a expanze fluidní vrstvy; promíchávané fluidní vrstvy.
10.Tlaková filtrace, obecná rovnice filtrace; parciální řešení pro filtraci za konstantního tlaku a za konstantní rychlosti průtoku; grafická řešení filtračních konstant; typy filtrací podle rozměru separovaných částic.
11. Sdílení tepla; základní pojmy sdílení tepla; přestup tepla sáláním, Stefan - Boltzmannův zákon; absolutně černá a bílá tělesa; emisivita; sdílení tepla při změně měřítka; obecná rovnice vedení tepla; součinitelé teplotní a tepelné vodivosti; ustálené vedení tepla pro rovinnou a kruhovou plochu; ustálené vedení tepla složenou sendvičovou plochou; tepelná isolace trubek; problematika tepelné odolnosti oken.
12. Sdílení tepla konvekcí; základní kriteriální vztahy při výpočtu přestupu tepla; konvekce přirozená a nucená; dosazování fyzikálních konstant do kriteriálních vztahů.
13. Prostup tepla; sdílení tepla při změně fází; procesy kondenzace a jejich výpočty, Nusseltův vztah; var kapalin; závislosti tepelného toku/koeficientu přestupu tepla při varu na gradientu teploty vařáku;
výměníky regerenační a rekuperační a jejich výpočty; typy výměníků v praxi.

Cíl

Osvojení principů chemicko-inženýrských dějů při transportu kapalin a pevné fáze. Seznámení s návrhy technologických zařízení používaných při realizaci těchto dějů v průmyslových procesech.

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

Účast na Výpočtových cvičení, vypracování individuálních Zápočtových příkladů v předepsané kvalitě. Úspěšná písemná část zkoušky je podmíněna získáním hodnocení minimálně 32body z 50možných.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPCP_CHCHT bakalářský

    obor BPCO_CHTOZP , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHCHT bakalářský

    obor BKCO_CHTOZP , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPCP_CHCHT bakalářský

    obor BPCO_CHMN , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
    obor BPCO_CHM , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHCHT bakalářský

    obor BKCO_CHM , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
    obor BKCO_SCH , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPCP_CHCHT bakalářský

    obor BPCO_SCH , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHTP bakalářský

    obor BKCO_BT , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPCP_CHTP bakalářský

    obor BPCO_BT , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHTP bakalářský

    obor BKCO_PCH , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPCP_CHTP bakalářský

    obor BPCO_CHP , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program CKCP_CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor CKCO_CZV , 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný