Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Inżynieria chemiczna i procesowa (przenoszenie pędu)
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
STCH-1-606-s
Wydział:
Energetyki i Paliw
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Technologia Chemiczna
Semestr:
6
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. Czepirski Leszek (czepir@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć
Przedmiot ma charakter poznawczy. Student przyswaja zagadnienia związane z opisem przepływów jedno- i wielofazowych, obliczaniem oporów przepływu oraz warunków prowadzenia operacji mechanicznych.
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 Student posiada wiedzę obejmującą: - matematyczny opis podstawowych procesów dynamicznych w inżynierii chemicznej - prawa hydrodynamiki płynów i procesów dynamicznych w układach niejednorodnych TCH1A_W01 Kolokwium,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi: - rozwiązywać problemy związane ze statyką, kinematyką i dynamiką płynów, z uwzględnieniem ich zastosowania w inżynierii chemicznej i procesowej - dokonywać wyboru procesu jednostkowego odpowiedniego dla rozwiązania określonego problemu technologicznego TCH1A_U04, TCH1A_U02 Wynik testu zaliczeniowego,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
M_U002 Student potrafi rozumować kategoriami technicznymi w rozwiązywaniu problemów rachunkowych, teoretycznych i praktycznych TCH1A_U04, TCH1A_U02 Wykonanie ćwiczeń,
Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student jest gotów: - posługiwać się poznaną wiedzą inżynierską w różnych problemach technicznych i technologicznych - współpracować w grupie i angażować się w dyskusję także z prowadzącym zajęcia i określić priorytety służące realizacji postawionego przed nim zadania - korzystać z różnorodnych źródeł informacji w celu rozszerzenia posiadanej wiedzy TCH1A_K01 Zaangażowanie w pracę zespołu,
Udział w dyskusji,
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
60 30 30 0 0 0 0 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 Student posiada wiedzę obejmującą: - matematyczny opis podstawowych procesów dynamicznych w inżynierii chemicznej - prawa hydrodynamiki płynów i procesów dynamicznych w układach niejednorodnych + + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi: - rozwiązywać problemy związane ze statyką, kinematyką i dynamiką płynów, z uwzględnieniem ich zastosowania w inżynierii chemicznej i procesowej - dokonywać wyboru procesu jednostkowego odpowiedniego dla rozwiązania określonego problemu technologicznego + + - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi rozumować kategoriami technicznymi w rozwiązywaniu problemów rachunkowych, teoretycznych i praktycznych + + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student jest gotów: - posługiwać się poznaną wiedzą inżynierską w różnych problemach technicznych i technologicznych - współpracować w grupie i angażować się w dyskusję także z prowadzącym zajęcia i określić priorytety służące realizacji postawionego przed nim zadania - korzystać z różnorodnych źródeł informacji w celu rozszerzenia posiadanej wiedzy + + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 112 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 25 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 25 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
  1. 1. Podział inżynierii chemicznej na procesy. Właściwości płynów. Elementy statyki płynów.
    2. Podstawowe pojęcia dotyczące przepływu płynów (ilościowe określanie przepływu, przepływ ustalony i nieustalony). Bilans masowy przepływu płynów doskonałych i rzeczywistych (równanie ciągłości strumienia).
    3. Bilans energetyczny strumienia (równanie Bernoullego dla płynów doskonałych i rzeczywistych). Zastosowania równania Bernoullego (ustalony i nieustalony wypływ cieczy ze zbiorników, czas opróżniania zbiorników o różnym kształcie, uogólnione równanie Bernoullego).
    4. Dynamika przepływu płynów rzeczywistych. Różniczkowe równanie przepływu Eulera jako bilans sił dla płynu doskonałego. Równanie Naviera – Stokesa jako matematyczny model przepływu płynu rzeczywistego). Elementy teorii podobieństwa i analizy wymiarowej. Przekształcanie równań różniczkowych metodą podobieństwa.
    5. Rodzaje przepływów, kryteria ruchu płynów. Opory przepływu płynu. Promień hydrauliczny i zastępcza średnica rurociągu. Wpływ efektów cieplnych na opory przepływu.
    6. Obliczanie rurociągu dla płynów nieściśliwycyh i ściśliwych – przepływ izotermiczny i adiabatyczny. Optymalna średnica i przepustowość rurociągu.
    7. Procesy dwufazowe ciało stałe – płyn. Ruch cząstek stałych w polu sił masowych i odśrodkowych. Opór ośrodka. Opadanie grawitacyjne.
    8. Zastosowanie praw opadania w procesach rozdziału układów ciało stałe – płyn (klasyfikacja hydrauliczna, odpylanie gazów, sedymentacja naturalna i wymuszona).
    9. Przepływ płynu przez warstwę usypanego materiału stałego. Powierzchnia właściwa ziarna, porowatość złoża, średnica zastępcza i kształt ziarna. Opory przepływu płynu przez złoże ziarnistego materiału. Fluidyzacja. Minimalna i maksymalna prędkość fluidyzacji, ekspansja złoża, transport pneumatyczny i hydrauliczny.
    10. Filtracja (opór filtracji, równanie Rutha, filtracja przy stałej i zmiennej grubości warstwy osadu).
    11. Przepływ gazu przez warstwę cieczy (barbotaż). Ruch pęcherzyków gazu w cieczy. Barbotaż swobodny i łańcuchowy. Wyznaczanie prędkości i średnicy pęcherzyka w barbotażu łańcuchowym. Powierzchnia kontaktu faz i straty ciśnienia przy barbotażu. Pienienie i zachłystywanie przy barbotażu.
    12.Przepływ dwufazowy gaz – ciecz przez rurę pustą. Spływ ciecz po ścianie pionowej. Opory współprądowego przepływu gazu i cieczy przez rurociągi.
    13. Przepływ dwufazowy gaz – ciecz przez nieruchome wypełnienie. Charakterystyka wypełnień. Zastępcze liczby Reynoldsa. Dozwolona prędkość przepływu fazy gazowej. Spadek ciśnienia fazy gazowej na wypełnieniu zraszanym cieczą.
    14. Wirowanie.
    15. Mieszanie w zbiornikach. Ogólna charakterystyka mieszania. Zapotrzebowanie mocy na mieszanie cieczy. Efektywność mieszania. Rozkłady czasu przebywania w zbiorniku.

  2. 1. Podział inżynierii chemicznej na procesy. Właściwości płynów. Elementy statyki płynów.
    2. Podstawowe pojęcia dotyczące przepływu płynów (ilościowe określanie przepływu, przepływ ustalony i nieustalony). Bilans masowy przepływu płynów doskonałych i rzeczywistych (równanie ciągłości strumienia).
    3. Bilans energetyczny strumienia (równanie Bernoullego dla płynów doskonałych i rzeczywistych). Zastosowania równania Bernoullego (ustalony i nieustalony wypływ cieczy ze zbiorników, czas opróżniania zbiorników o różnym kształcie, uogólnione równanie Bernoullego).
    4. Dynamika przepływu płynów rzeczywistych. Różniczkowe równanie przepływu Eulera jako bilans sił dla płynu doskonałego. Równanie Naviera – Stokesa jako matematyczny model przepływu płynu rzeczywistego). Elementy teorii podobieństwa i analizy wymiarowej. Przekształcanie równań różniczkowych metodą podobieństwa.
    5. Rodzaje przepływów, kryteria ruchu płynów. Opory przepływu płynu. Promień hydrauliczny i zastępcza średnica rurociągu. Wpływ efektów cieplnych na opory przepływu.
    6. Obliczanie rurociągu dla płynów nieściśliwycyh i ściśliwych – przepływ izotermiczny i adiabatyczny. Optymalna średnica i przepustowość rurociągu.
    7. Procesy dwufazowe ciało stałe – płyn. Ruch cząstek stałych w polu sił masowych i odśrodkowych. Opór ośrodka. Opadanie grawitacyjne.
    8. Zastosowanie praw opadania w procesach rozdziału układów ciało stałe – płyn (klasyfikacja hydrauliczna, odpylanie gazów, sedymentacja naturalna i wymuszona).
    9. Przepływ płynu przez warstwę usypanego materiału stałego. Powierzchnia właściwa ziarna, porowatość złoża, średnica zastępcza i kształt ziarna. Opory przepływu płynu przez złoże ziarnistego materiału. Fluidyzacja. Minimalna i maksymalna prędkość fluidyzacji, ekspansja złoża, transport pneumatyczny i hydrauliczny.
    10. Filtracja (opór filtracji, równanie Rutha, filtracja przy stałej i zmiennej grubości warstwy osadu).
    11. Przepływ gazu przez warstwę cieczy (barbotaż). Ruch pęcherzyków gazu w cieczy. Barbotaż swobodny i łańcuchowy. Wyznaczanie prędkości i średnicy pęcherzyka w barbotażu łańcuchowym. Powierzchnia kontaktu faz i straty ciśnienia przy barbotażu. Pienienie i zachłystywanie przy barbotażu.
    12.Przepływ dwufazowy gaz – ciecz przez rurę pustą. Spływ ciecz po ścianie pionowej. Opory współprądowego przepływu gazu i cieczy przez rurociągi.
    13. Przepływ dwufazowy gaz – ciecz przez nieruchome wypełnienie. Charakterystyka wypełnień. Zastępcze liczby Reynoldsa. Dozwolona prędkość przepływu fazy gazowej. Spadek ciśnienia fazy gazowej na wypełnieniu zraszanym cieczą.
    14. Wirowanie.
    15. Mieszanie w zbiornikach. Ogólna charakterystyka mieszania. Zapotrzebowanie mocy na mieszanie cieczy. Efektywność mieszania. Rozkłady czasu przebywania w zbiorniku.

Ćwiczenia audytoryjne (30h):
  1. 1. Zagadnienia przenoszenia pędu. Właściwości płynów. Przykłady przepływu płynów.
    2. Równanie Bernoulliego i jego zastosowania. Wypływ płynu ze zbiorników.
    3. Rodzaje przepływów (ruch laminarny i burzliwy, liczba Reynoldsa jako kryterium ruchu płynu, rozkłady prędkości płynu w rurociągu). Opory przepływu płynu. Równanie Darcy-Weisbacha. Współczynnik oporu dla ruchu uwarstwionego i burzliwego. Przepływ w gładkich przewodach cylindrycznych. Promień hydrauliczny i zastępcza średnica rurociągu. Opory lokalne w czasie ruchu płynów w przewodach. Przepływ przez rury szorstkie, przewężenia, kolana i zawory. Przepływ przez wężownice. Długość zastępcza rurociągu. Całkowity opór przetłaczania.
    4. Zastosowanie praw opadania w procesach rozdziału układów ciało stałe – płyn (klasyfikacja hydrauliczna, odpylanie gazów, sedymentacja naturalna i wymuszona).
    5. Charakterystyka złoża ziarnistego materiału. Obliczanie oporów przepływu przez warstwy porowate.
    6. Hydrodynamika fluidyzacji i transportu pneumatycznego.
    7. Obliczanie procesów rozdzielania faz – filtracja cieczy, odpylanie gazów.

  2. 1. Zagadnienia przenoszenia pędu. Właściwości płynów. Przykłady przepływu płynów.
    2. Równanie Bernoulliego i jego zastosowania. Wypływ płynu ze zbiorników.
    3. Rodzaje przepływów (ruch laminarny i burzliwy, liczba Reynoldsa jako kryterium ruchu płynu, rozkłady prędkości płynu w rurociągu). Opory przepływu płynu. Równanie Darcy-Weisbacha. Współczynnik oporu dla ruchu uwarstwionego i burzliwego. Przepływ w gładkich przewodach cylindrycznych. Promień hydrauliczny i zastępcza średnica rurociągu. Opory lokalne w czasie ruchu płynów w przewodach. Przepływ przez rury szorstkie, przewężenia, kolana i zawory. Przepływ przez wężownice. Długość zastępcza rurociągu. Całkowity opór przetłaczania.
    4. Zastosowanie praw opadania w procesach rozdziału układów ciało stałe – płyn (klasyfikacja hydrauliczna, odpylanie gazów, sedymentacja naturalna i wymuszona).
    5. Charakterystyka złoża ziarnistego materiału. Obliczanie oporów przepływu przez warstwy porowate.
    6. Hydrodynamika fluidyzacji i transportu pneumatycznego.
    7. Obliczanie procesów rozdzielania faz – filtracja cieczy, odpylanie gazów.

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.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona oceny ćwiczeń audytoryjnych © i egzaminu (E):
OK = 0.4 C + 0.6 E

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

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Obecność na ćwiczeniach audytoryjnych jest obowiązkowa.
W ciągu 2 tygodni student zobowiązany jest do usprawiedliwienia nieobecności (przedstawienie zwolnienia lekarskiego).
Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest koniec zajęć w danym semestrze.
Ocena podstawowego terminu zaliczenia jest wystawiana na podstawie osiągnięć studenta w trakcie ćwiczeń audytoryjnych.
Student ma prawo do dwukrotnego przystąpienia do zaliczenia poprawkowego w terminach wyznaczonych przez prowadzącego ćwiczenia audytoryjne.
Nieusprawiedliwiona nieobecność na zaliczeniu poprawkowym w danym terminie powoduje utratę tego terminu.
Szczegółowe warunki zaliczenia ogłasza na pierwszych zajęciach prowadzący ćwiczenia audytoryjne.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. R.Koch, A,Noworyta, Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej, WNT W-wa, 1998. 2. A.Selecki, M.Gradoń, Podstawowe procesy przemysłu chemicznego, WNT W-wa 1985.
3. Z.Kembłowski, S.Michałowski, C.Strumiłło, R.Zarzycki, Podstawy teoretyczne inżynierii chemicznej i procesowej, WNT W-wa 1985.
4. S.Wroński, R.Pohorecki, Termodynamika i kinetyka procesów inżynierii chemicznej, WNT W-wa 1979.
5. M.Serwiński, Zasady inżynierii chemicznej i procesowej, WNT W-wa 1982.
6. Podstawowe procesy inżynierii chemicznej. Przenoszenie pędu, ciepła i masy, (pr. zbiorowa pod red. Z.Ziółkowskiego), PWN W-wa 1982.
7. J.Ciborowski, Inżynieria chemiczna. Inżynieria procesowa, WNT W-wa 1973.
8. J.Ciborowski, Podstawy inżynierii chemicznej, WNT W-wa 1965.
9. C.O.Bennet, J.E.Myers, Przenoszenie pędu, ciepła i masy, WNT W-wa 1967.
10. W.Ciesielczyk. K.Kupiec, A. Wiechowski, Przykłady i zadania z zakresu inżynierii chemicznej i procesowej, cz. I, II, skrypt Politechniki Krakowskiej. 1989.
11. Materiały pomocnicze do ćwiczeń i projektów z inżynierii chemicznej, J.Bandrowski, M.Palica (red.), Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2005.
12. Zbiór zadań z podstaw teoretycznych inżynierii chemicznej i procesowej, (praca zbiorowa pod redakcją T.Kudry), WNT W-wa 1985.
13. S.Wroński, R.Pohorecki, J.Siwiński, Przykłady obliczeń z termodynamiki i kinetyki procesów inżynierii chemicznej, WNT, W-wa 1979.
14. K.F.Pawłow, P.G.Romankow, A.A.Noskow. Przykłady i zadania z zakresu aparatury i inżynierii chemicznej, WNT W-wa 1988.
15. Zadania rachunkowe z inżynierii chemicznej, (pr. zbiorowa pod red. R.Zarzyckiego), PWN W-wa 1980.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

M. Bałys, J. Szczurowski, L. Czepirski, Adsorption technology for ventilation air methane enrichment, SELECTED ISSUES RELATED TO MINING AND CLEAN COAL TECHNOLOGY : MONOGRAPH (Eds. M. Borowski, J. Swolkień – AGH UST), Agencja Wydawniczo-Poligraficzna ART-TEKST, Kraków 2016, 253-257.

L. Czepirski, J. Szczurowski, Adsorption Systems for Mercury Removal from Combustion Gases, A MONOGRAPH – Mercury As a Coal Combustion Pollutant, (Ed. J. Gołaś and A. Strugała), Oficyna Drukarska – Jacek Chmielewski, 2014, ISBN 978-83-63016-18-0, s. 121-134.

P. Burmistrz, L. Czepirski, K. Kogut, A. Strugała, Usuwanie rtęci z gazów spalinowych: instalacja demonstracyjna oparta na iniekcji sorbentów pylistych, PRZEMYSŁ CHEMICZNY, 2014, 93 (12), 2014–2019.

Informacje dodatkowe:

Szczegółowe wymogi dotyczące uczestnictwa w zajęciach i zaliczenia przedmiotu zostaną przekazane na pierwszych zajęciach.