Akademický rok 2019/2020 |
Garant: | doc. Ing. Ladislav Bébar, CSc. | |||
Garantující pracoviště: | ÚPI | |||
Jazyk výuky: | čeština | |||
Cíle předmětu: | ||||
Cílem kursu je získání přehledu o nejdůležitějších linkách procesního průmyslu a osvojení si metodiky návrhu strojně-technologického řešení výrobní linky, jejího bilancování a komplexního posouzení vhodnosti pro daný záměr. Studenti získají schopnost posuzovat alternativní strojně-technologických řešení modelových případů zpracovatelského průmyslu Na řadě příkladů a výpočtových řešeních konkrétních průmyslových aplikací demonstrována u těchto linek problematika tvorby a komplexního posouzení jejich koncepce a možností, spolu s hodnocením možností jednotlivých zařízení a jejich vlivu na vlastnosti výrobní linky. |
||||
Výstupy studia a kompetence: | ||||
Posluchači získají schopnost aplikovat dříve získané znalosti zákonitostí průběhu dějů v zařízeních technologických linek pro navrhování technologických procesů a kvalifikovaně rozhodovat v případě možností variantních řešení. Cílem kursu je, aby posluchači získali přehled o nejdůležitějších technologiích procesního průmyslu a osvojili si metodiku tvorby koncepce výrobní linky, jejího bilancování a komplexního posouzení vhodnosti pro daný záměr. |
||||
Prerekvizity: | ||||
Základní znalosti z termomechaniky a termodynamiky, zejména znalost výpočtů tepelných projevů fyzikálních a chemických dějů. Znalosti hydraulických a difuzních pochodů. | ||||
Obsah předmětu (anotace): | ||||
Předmět „Technologické linky zpracovatelského průmyslu“ bezprostředně navazuje na znalosti získané v předmětu Inženýrská termodynamika a z časového hlediska je v rámci jednoho semestru rozdělena na dvě etapy. První část rozšiřuje předchozí znalosti posluchačů o termodynamických zákonitostech pro soustavy s probíhajícími ději v zařízeních technologických linek o přístup z hlediska kinetického průběhu dějů. Jsou analyzovány faktory ovlivňující průběh dějů v reaktorech různého typu. Součástí výuky je bilancování technologických uzlů v neustáleném stavu z hlediska akumulace hmoty a tepla. Cílem druhé části kursu je, aby posluchači získali přehled o nejdůležitějších linkách procesního a zpracovatelského průmyslu. Je demonstrován přístup k navrhování strojně-technologického řešení vzorových technologií. Pozornost je věnována především technologiím uplatňovaným v průmyslu zpracování ropy, petrochemii, cementárenském průmyslu a technologiím sloužícím pro zpracování a energetické využití komunálních a průmyslových odpadů. |
||||
Metody vyučování: | ||||
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. Na cvičeních pracují studenti na počítačích a řeší samostatně problémy, které jsou převážně spojeny se semestrální prací. |
||||
Způsob a kritéria hodnocení: | ||||
K zápočtu je předkládána semestrální práce, jejíž téma je zadáno během výukového období. Hlavní úkoly semestrální práce jsou postupně probírány na cvičeních. Zápočet je udělován na základě pravidelné účasti na cvičeních a projevů studenta na cvičeních a úspěšného písemného závěrečného testu prokazujícího získané znalosti z předmětu. Výsledky semestrálních prací jsou prezentovány studenty formou krátkých připravených prezentací. Zkouška se skládá z části písemné a z části ústní. V části písemné musí absolvent prokázat schopnost samostatného řešení zadané výpočtové úlohy dotýkající se rozsahu výuky. Při ústní zkoušce student zdůvodní řešení výpočtové úlohy a prokáže znalosti odpřednášené látky. Celkové hodnocení zohledňuje rovněž výsledky několika písemných testů během semestru a úroveň zpracování semestrální práce. |
||||
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky: | ||||
Výuka probíhá formou přednášek (2 hodiny) prezentovaných v posluchárně s vhodným prezentačním prostředkem. Doprovodný text v elektronické podobě mají studenti k dispozici. Účast na přednáškách je doporučená. Cvičení (2 hodiny) probíhají v určené učebně a navazují na odpřednášenou látku. Účast na cvičeních je povinná a je kontrolována. |
||||
Typ (způsob) výuky: | ||||
Přednáška | 13 × 2 hod. | nepovinná | ||
Cvičení s počítačovou podporou | 13 × 2 hod. | povinná | ||
Osnova: | ||||
Přednáška | 1) Principy bilancování technologických uzlů v ustáleném stavu a neustáleném stavu. 2) Termodynamické a kinetické faktory ovlivňující výsledek procesů v reaktorech a zařízení technologických linek. 3) Základní typy reaktorů. Bilanční rovnice vsázkových, trubkových reaktorů a ideálně míchaných průtočných reaktorů. 4) Bilancování neustálených soustav s akumulací hmoty a tepla 5) Základní procesy zpracování zemního plynu reakční podmínky a navrhování zařízení pro parní reformování zemního plynu k výrobě vodíku a syntézních plynů pro získání amoniaku nebo metanolu. 6) Výroba amoniaku a dusíkatých umělých hnojiv. Provozní podmínky a strojně-technologické řešení průmyslových realizací. 7) Základní postupy zpracování ropy. Těžba a produkce ropy, postupy primárního zpracování ropy (destilace, hydrogenační zpracování). 8) Základní postupy sekundárního a hloubkového zpracování ropy (hydrokrakování, katalytické krakování, parciální oxidace, koksování, atd.). Podmínky pro navrhování zařízení pro proces katalytického reformingu benzinu jako přiklad hledání a volby alternativních řešení technologické linky. 9) Fyzikální vlastnosti ropných frakcí, jejich určování na základě destilační analýzy. 10) Základní procesy petrochemického průmyslu, zvláště pyrolýza ropných frakcí k výrobě etylenu a propylenu. Využití produktů pyrolýzy k výrobě plastických hmot. 11) Technologie a zařízení pro termické zpracování komunálních a nebezpečných průmyslových odpadů. 12) Čištění odpadních vod a zpracování kalů z čistíren odpadních vod. 13) Technologie a zařízení v průmyslu výroby cementu a vápna. Keramický průmysl. |
|||
Cvičení s počítačovou podporou | 1) Výpočet fázové rovnováhy dvousložkové směsi. 2) Výpočet aktivitních koeficientů metodou Van Laar. 3) Výpočet materiálové a tepelné bilance hlavních aparátů technologické linky parního reformování zemního plynu k výrobě vodíku (blok konverze metanu, primární reformer, reaktor). 4) Bilance aparátu VENTURI v bloku mokré vypírky v technologii termického zpracování odpadů. 5) Bilancování technologických uzlů v neustáleném stavu s akumulací hmoty a tepla . Příklady výpočtu časové změny koncentrace látek nebo teploty v systémech za neustáleného stavu. 6) Výpočet materiálové a tepelné bilance hlavních aparátů technologické linky Výpočet technologické linky parního reformování zemního plynu k výrobě vodíku (blok konverze CO a dělení plynů). 7) Využití kyslíkové bilance pro určování průtoku spalin 8) Hydraulický výpočet katalytických reaktorů s axiálním a radiálním tokem. 9) Výpočet adiabatického ohřevu a stupně konverze při katalytické oxidaci uhlovodíků 10) Návrh kompresoru a ventilátorů pro dopravu vzduchu a spalin (ve vztahu k analyzovanému procesu parního reformování zemního plynu) 11) Způsoby stanovení hlavních fyzikálních a transportních vlastností uhlovodíků a uhlovodíkových frakcí. 12) Navrhování spaloven z pohledu procesního inženýra. |
|||
Literatura - základní: | ||||
1. Felder R., M., Rosseau, R.,W., Elementary Principles of Chemical Processes, third edition, 2005, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken–NJ (USA), ISBN 0-471-68757-X | ||||
2. Santoleri J., J., Reynolds J. and Theodore L., Introduction to Hazardous Waste Incineration“, Second Edition, 2000, John Wiley & Sons, New York, ISBN 0-471-011790-6 | ||||
3. Shackley, S., Gough, C., Carbon Capture and its Storage, An Integrated Assessment, 2006, Ashgate Publishing Ltd, Aldershot, UK, ISBN:0 7546 4499 5 | ||||
4. Riazi, M.R., Characterization and properties of petroleum fractions. ASTM International, 1st edition, West Conshohocken, PA (USA),.2005, ISBN 407-0-8031-3361-8 | ||||
Literatura - doporučená: | ||||
1. Perry, J.: Chemical Engineers´ Handbook, Mc Graw Hill, New York, 1997 | ||||
2. Kizlink, J.: Technologie chemických látek I. a II. díl, FCH, VUT Brno, 2001 | ||||
3. Babinec, F.: Aplikovaná fyzikální chemie,VUT Brno, 1981 |
Zařazení předmětu ve studijních programech: | |||||||||
Program | Forma | Obor | Spec. | Typ ukončení | Kredity | Povinnost | St. | Roč. | Semestr |
M2I-P | prezenční studium | M-PRI Procesní inženýrství | P pro absolventy B-EPP | zá,zk | 6 | Povinný | 2 | 1 | L |
M2I-P | prezenční studium | M-PRI Procesní inženýrství | -- | zá,zk | 6 | Povinný | 2 | 1 | L |
Vysoké učení technické v Brně
Fakulta strojního inženýrství
Technická 2896/2,
616 69 Brno
IČ 00216305
DIČ CZ00216305
+420 541 141 111
+420 726 811 111 – GSM O2
+420 604 071 111 – GSM T-mobile