Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Inżynieria procesowa (pęd i masa)
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
SPSR-1-501-s
Wydział:
Energetyki i Paliw
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Paliwa i Środowisko
Semestr:
5
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Vogt Elżbieta (vogt@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Wprowadzane treści pozwalają na poznanie i rozumienie podstawowych zagadnień oraz praw inżynierii chemicznej (przenoszenie pędu i masy). Stosowane techniki i narzędzia możliwiają projektowanie aparatów, procesów jednostkowych przenoszenia pędu i masy, pozwalają realizować samouczenie się oraz umożliwiają rozwiązywanie problemów poznawczych i praktycznych.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Absolwent zna i rozumie podstawowe zagadnienia podstawowe zasady i prawa inżynierii chemicznej. PSR1A_W01 Udział w dyskusji,
Egzamin
M_W002 Absolwent zna i rozumie: podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich w inżynierii i technologii chemicznej. PSR1A_W06 Udział w dyskusji,
Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 Absolwent potrafi planować i realizować samouczenie się przez całe życie w oparciu o literaturę fachową oraz źródła internetowe. PSR1A_U08 Udział w dyskusji,
Prezentacja,
Kolokwium,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
M_U002 Absolwent potrafi zaprojektować prostą aparaturę chemiczną, proces technologiczny, oraz interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski. PSR1A_U03 Udział w dyskusji,
Prezentacja,
Kolokwium,
Egzamin
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Absolwent jest gotów do krytycznej oceny posiadanej wiedzy w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych oraz zasięgania opinii ekspertów w przypadku problemów z ich rozwiązaniem, myślenia i działania w sposób przedsiębiorczy oraz współorganizowania działalności na rzecz środowiska społecznego. PSR1A_K01 Udział w dyskusji,
Prezentacja,
Kolokwium,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
M_K002 Absolwent jest gotów do przestrzegania zasad etyki zawodowej i dbania o dorobek i tradycję zawodową oraz do podjęcia świadomej roli społecznej absolwenta uczelni technicznej. PSR1A_K02 Udział w dyskusji,
Prezentacja,
Kolokwium,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
75 30 30 0 0 0 15 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Absolwent zna i rozumie podstawowe zagadnienia podstawowe zasady i prawa inżynierii chemicznej. + + - - - + - - - - -
M_W002 Absolwent zna i rozumie: podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich w inżynierii i technologii chemicznej. - + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Absolwent potrafi planować i realizować samouczenie się przez całe życie w oparciu o literaturę fachową oraz źródła internetowe. + + - - - + - - - - -
M_U002 Absolwent potrafi zaprojektować prostą aparaturę chemiczną, proces technologiczny, oraz interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski. + + - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Absolwent jest gotów do krytycznej oceny posiadanej wiedzy w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych oraz zasięgania opinii ekspertów w przypadku problemów z ich rozwiązaniem, myślenia i działania w sposób przedsiębiorczy oraz współorganizowania działalności na rzecz środowiska społecznego. + + - - - + - - - - -
M_K002 Absolwent jest gotów do przestrzegania zasad etyki zawodowej i dbania o dorobek i tradycję zawodową oraz do podjęcia świadomej roli społecznej absolwenta uczelni technicznej. - + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 175 godz
Punkty ECTS za moduł 7 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 75 godz
Przygotowanie do zajęć 46 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 5 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 47 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
  1. Wprowadzenie

    Wprowadzenie do przedmiotu. Zakres materiału i zasady zaliczenia.

  2. Statyka płynów

    Wybrane właściwości płynów. Elementy statyki płynów.

  3. Przepływ płynów przez przewody.

    Podstawowe pojęcia i metodyka obliczania przepływu płynów przez przewody.

  4. Wypływ cieczy ze zbiorników.

    Wypływ cieczy ze zbiorników, czas opróżniania zbiorników o różnym kształcie.

  5. Dynamika przepływu płynów rzeczywistych.

    Dynamika przepływu płynów rzeczywistych. Różniczkowe równanie przepływu Eulera. Równanie Naviera – Stokesa. Przesyłanie płynów.

  6. Procesy dwufazowe ciało stałe – płyn.

    Procesy dwufazowe ciało stałe – płyn. Ruch cząstek stałych w polu sił masowych i odśrodkowych. Opór ośrodka. Opadanie grawitacyjne. Zastosowanie praw opadania w procesach rozdziału układów ciało stałe – płyn.

  7. Przepływ płynu przez warstwę materiału stałego.

    Przepływ płynu przez warstwę materiału stałego. Fluidyzacja, transport pneumatyczny i hydrauliczny. Przepływ gazu przez warstwę cieczy.

  8. Przepływ dwufazowy gaz – ciecz.

    Przepływ dwufazowy gaz – ciecz: spływ cienkowarstwekowy, barbotaż, cieczy przez nieruchome wypełnienie. Wybrane procesy jednostkowe: filtracja, mieszanie, wirowanie.

  9. Zagadnienia wstępne procesów przenoszenia masy.

    Definicje stężeń, oraz sposoby ich obliczania. Omówienie podstawowych pojęć i definicji z zakresu inżynierii chemicznej – przenoszenie masy.

  10. Bilans materiałowy.

    Zasada bilansu masowego. Bilans masy układu bez reakcji chemicznej oraz z uwzględnieniem dodatkowych źródeł masy.

  11. Sposoby przenoszenia masy.

    Ruch masy przez dyfuzję i konwekcję, proces ustalony, proces nieustalony – definicje, podział, prawa, równania, przypadki szczególne. Współczynnik dyfuzji – rodzaje, obliczanie, przeliczanie.
    Wnikanie masy – definicja, równania, siła napędowa, moduł napędowy, modele. Współczynniki wnikania masy – rodzaje, sposoby obliczania. Modelowanie procesów wymiany masy. Analiza wymiarowa w zastosowaniu do równań kryterialnych. Szczególne przypadki przepływu faz.
    Przenikanie masy – definicja, równania, współczynniki przenikania.

  12. Procesy jednostkowe.

    Obliczenia wymienników masy dla wybranych procesów: absorpcji, destylacji, rektyfikacji, ekstrakcji, adsorpcji, suszenia, krystalizacji. Równowagowy stopień wymiany masy – metody obliczania procesów stopniowanych.
    Porównanie poznanych mechanizmów przenoszenia masy. Zasady wyboru wymiennika masy.

Ćwiczenia audytoryjne (30h):
  1. Właściwości płynów.

    Wybrane właściwości płynów – zagadnienia obliczeniowe.

  2. Hydrostatyka.

    Ciśnienie – jednostki, pomiar.

  3. Wypływ cieczy ze zbiorników.

    Wypływ cieczy ze zbiorników cylindrycznych: prędkość wypływu, czas wypływu.

  4. Przesyłanie płynów.

    Przepływ płynów przez przewody: rodzaje przepływów, opory przepływu. Równanie Darcy-Weisbacha. Równanie Bernoulliego.

  5. Opadanie cząstek w płynach.

    Zastosowanie praw opadania w procesach rozdziału układów ciało stałe – płyn; odpylanie gazów.

  6. Odpylanie gazów

    Obliczanie procesów rozdzielania faz – odpylanie gazów.

  7. Sposoby kontaktowania faz.

    Charakterystyka złoża materiału ziarnistego. Obliczanie oporów przepływu przez warstwy porowate. Hydrodynamika fluidyzacji. barbotaż

  8. Bilans masy.

    Zagadnienia bilansu masy. Opis procesów okresowych i ciągłych. Obliczanie i przeliczanie stężeń.

  9. Mechanizmy przenoszenia masy.

    Procesy dyfuzji wnikania i przenikania masy: gęstość strumienia dyfundującej masy, strumień masy. I, II prawo Ficka.

  10. Wybrane zagadnienia obliczeniowe procesów przenoszenia masy.

    Zagadnienia obliczeniowe: współczynników dyfuzji, wnikania i przenikania masy, siły napędowej, oraz modułu napędowego dyfuzji, wnikania, przenikania. Obliczanie szczególnych przypadków przepływu faz. Równowagi międzyfazowe, linia operacyjna.

  11. Obliczanie wybranych procesów jednostkowych wymiany masy.

    Obliczanie wybranych procesów jednostkowych wymiany masy: absorpcji, destylacji, rektyfikacji, ekstrakcji, procesów adsorpcji, suszenia, krystalizacji.Obliczanie procesów stopniowanych: absorpcja, rektyfikacja – metoda McGabe’a i Thielego.

  12. Cząstkowe kolokwia semestralne.

    Weryfikacja wiedzy studenta.

Zajęcia seminaryjne (15h):
  1. Wypływ cieczy ze zbiornika.

    Wypływ cieczy ze zbiorników o zmiennym przekroju: prędkość wypływu, czas wypływu.

  2. Opadanie ciał stałych w płynach.

    Zastosowanie praw opadania w procesach rozdziału układów ciało stałe – płyn (klasyfikacja hydrauliczna, sedymentacja).

  3. Transport pneumatyczny.

    Hydrodynamika transportu pneumatycznego.

  4. Rozdzielanie faz.

    Obliczanie procesów rozdzielania faz – filtracja cieczy.

  5. Bilans masy.

    Obliczanie zagadnień bilansu masy z uwzględnieniem źródeł masy.

  6. Dyfuzja.

    Procesy dyfuzji – teoria Maxwella. Zagadnienia obliczeniowe.

  7. Modelowanie procesów przenoszenia masy

    Modelowanie procesów przenoszenia masy. Analiza wymiarowa w zastosowaniu do równań kryterialnych.

  8. Wybrane zagadnienia budowy aparatów do wymiany masy.

    Kolumny absorpcyjne półkowe, barbotażowe, z wypełnieniem.

  9. Obliczanie wybranych zagadnień procesów wymiany masy.

    Obliczanie wybranych zagadnień procesów wymiany masy: powierzchni wymiany masy w wybranych typach absorberów, sprawności kolumny, wykreślania izobary destylacyjnej, wysokości wypełnienia na podstawie liczby jednostek przenikania masy,obliczanie półek dzwonkowych.

  10. Obliczanie procesów stopniowanych.

    Obliczanie procesów stopniowanych: Metoda Ponchona Savarita. Metody analityczne obliczania kolumn rektyfikacyjnych.

  11. Cząstkowe kolokwia semestralne.

    Weryfikacja wiedzy studenta.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia audytoryjne: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
  • Zajęcia seminaryjne: Na zajęciach seminaryjnych podstawą jest prezentacja multimedialna oraz ustna prowadzona przez studentów. Kolejnym ważnym elementem kształcenia są odpowiedzi na powstałe pytania, a także dyskusja studentów nad prezentowanymi treściami.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Warunki i sposób zaliczenia, zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu zgodnie z regulaminem AGH.
Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest wcześniejsze uzyskanie zaliczenia z zajęć obowiązkowych.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: udział w dyskusji, egzamin
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: aktywność na zajęciach, kolokwium
  • Zajęcia seminaryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: prezentacja, udział w dyskusji, kolokwium
Sposób obliczania oceny końcowej:

Oceny z ćwiczeń audytoryjnych © i zajęć seminaryjnych (S) oraz z egzaminu (E) obliczane są następująco: procent uzyskanych punktów z cząstkowych kolokwiów oraz wygłoszonego referatu przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. Szczegółowe omówienie ocen cząstkowych odbywa się na zajęciach wstępnych.

Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona powyższych ocen:
OK = 0,5·w·E + 0,25·w·C + 0,25·w·S
w = 1 dla I terminu, w = 0,9 dla II terminu, w = 0,8 dla III terminu.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Nieobecność na więcej niż jednych zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału. Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż jedne obowiązkowe zajęcia i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może nie zaliczyć zajęć.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Warunkiem uczestnictwa w przedmiocie jest zaliczenie przed rozpoczęciem kursu następujących przedmiotów: matematyka, chemia ogólna, termodynamika.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Z. Kembłowski, S.Michałowski, C.Strumiłło, R.Zarzycki.: Podstawy teoretyczne inżynierii chemicznej i procesowej, WNT, W-wa, 1985.
2. 1. R.Koch, A,Noworyta.: Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej, WNT W-wa, 1998.
3. Podstawowe procesy inżynierii chemicznej. Przenoszenie pędu, ciepła i masy, (pr. zbiorowa pod red. Z.Ziółkowskiego), PWN W-wa 1982.
4. J.Ciborowski.: Inżynieria chemiczna. Inżynieria procesowa, WNT W-wa 1973.
5. C.O.Bennet, J.E.Myers.: Przenoszenie pędu, ciepła i masy, WNT W-wa 1967.
6. Materiały pomocnicze do ćwiczeń i projektów z inżynierii chemicznej, J.Bandrowski, M.Palica (red.), Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2005.
7. Zbiór zadań z podstaw teoretycznych inżynierii chemicznej i procesowej, (praca zbiorowa pod redakcją T.Kudry), WNT W-wa 1985.
8. T. Hobler.: Dyfuzyjny ruch masy i absorbery, WNT, W-wa, 1976.
9. Z. Ziołkowski.: Destylacja i Rektyfikacja w przemyśle chemicznym , WNT, W-wa, 1978.
10. Cz. Strumiłło.: Podstawy teorii i techniki suszenia, WNT, W-wa, 1983.
11. R. Zarzycki, A. Chacuk, M. Starzak.: Absorpcja i absorbery, WNT, W-wa, 1987.
12. Z. Ziołkowski.: Ekstrakcja cieczy w przemyśle chemicznym , WNT, W-wa, 1980.
13. M. Serwiński.: Zasady inżynierii chemicznej , WNT, W-wa, 1999.
14. K.F. Pawłow, P.G. Romankow, A.A. Noskow, Przykłady i zadania z zakresu aparatury i inżynierii chemicznej. WNT. W-wa 1988.
15. W. Ciesielczyk, K. Kupiec, A. Wiechowski. Przykłady i zadania z inżynierii chemicznej i procesowej. Skrypt PK.cz. II. Kraków 2000.
16. L. Broniarz.: Procesy wymiany masy – materiały pomocnicze, Poznań Wydawnictwo PP 2001.
17. A. Bień.: Zadania projektowe z inżynierii procesowej, W-wa, Oficyna Wydawnicza PW 2002.
18. A. Kayode Coker.: Ludwig's Applied Process Design for Chemical Petrochemical Plants, Elsevier 2007.
19. M. Palica, A. Gierczycki, M. Lemanowicz.: Operacje inżynierii chemicznej cz. 2, Operacje dyfuzyjne. Przykłady obliczeniowe. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej. Gliwice 2013.
20. R. Zarzycki.: Wymiana ciepła i ruch masy w inżynierii środowiska, WNT, Warszawa, 2010.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. E. Vogt, The Comparative Method for Apparent Density Measurement as a Means of Fine Carbonaceous and Inorganic Porous Material Characterization by the Determination of Shape Coefficient, Particulate Science and Technology, 28, 6, 499 — 510, 2010
2. E. Vogt, Hydrofobizacja pyłu wapiennego za pomocą par kwasu stearynowego, Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 6, 12-15, 2011
3. E. Vogt, Badania rozkładu termicznego pyłów wapiennych hydrofobizowanych handlowymi modyfikatorami, Przemysł Chemiczny, 90, 1, 135–137, 2011
4. Buczek B., Vogt E., Zastosowanie modyfikatora silikonowego do hydrofobizacji pyłu wapiennego, PL 217493 B1, 2013
5. E. Vogt, Effects of commercial modifiers on flow properties of hydrophobized limestone powders, Polish Journal of Environmental Studies, 22, 4, 1213–1218, 2013.
6. B. Buczek, E. Vogt, Waterproof anti-explosive powders for coal mines, Archives of Mining Sciences, vol. 59 iss. 1, s. 169–178, 2014
7. V. Čablík, J. Išek, S. Żelazny, M. Kušnierová, L. Čablíková, S. Dolinská, B. Tora, E. Vogt, Kinetics of flotation of fine grained coal from Staříč mine by using pyrolysis oils, Przemysł Chemiczny, 96, 4, 854–857, 2017.
8. E. Vogt, Przeciwwybuchowe wodoodporne pyły wapienne do zastosowania w kopalniach węgla kamiennego, Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, 97, 57–70, 2017.
9. E. Wolak, E. Vogt, J. Szczurowski, Chemical and hydrophobic modification of activated WD-extra carbon Czasopismo elektroniczne, ISSN 2267-1242, vol. 14 art. 02033, s. 1–8, 2017.
10. E. Vogt, Ł. Płachta, The new method of modifying the hydrophobic properties of expanded perlite, January 2017, DOI: 10.1051/e3sconf/20171402034, LicenseCC BY 4.0.
11. 5) E. Vogt, A. Węgrzynowicz, O. Vogt, V. Čablík, Application of krypton and nitrogen isotherms to characterisation of hydrophobized fine dispersional limestone material, Adsorption (2019). https://doi.org/10.1007/s10450-019-00033-5, s.1-7.

Informacje dodatkowe:

Brak