Procesní systémové inženýrství (FSI-DPI)

Cílem předmětu je vysvětit mezioborový charakter procesního inženýrství, které propojuje jednotlivé úzké specializace. Na příkladu postupného řešení konkrétního průmyslového procesu se student během kurzu postupně seznámí s obecně platným konceptem řešení problému průmyslového provozu na různých úrovních – od koncepčního návrhu, komplexního hodnocení z pohledu energie, životního prostředí a ekonomiky až po řešení jednotkových operací pomocí příslušných aparátů resp. zařízení, ze kterých se proces skládá a konstrukčních detailů jednotlivých zařízení. Získané poznatky a tento způsob myšlení jsou uplatnitelné v celé řadě dalších oborů.

Kurs ukazuje, jak se v širokém okruhu průmyslových podniků využívají a jak spolu souvisí znalostí z mnoha předmětů obecného strojírenského studia. Studenti jsou seznámeni s tím, jak se tyto specializované obory vzájemně doplňují a jaké nástroje řešení se používají v jednotlivých fázích navrhování a provozování průmyslových procesů. Studenti získají zkušenost a přehled o praktických inženýrských přístupech, metodách, opatřeních a činnostech, jež procesní inženýr uplatňuje při návrhu a realizaci průmyslových výrobních procesů.

Předmět spojuje, navazuje a dává do praktických souvislostí základní znalosti získané ve většině předmětů předchozího bakalářského studia, zejména znalosti fyziky, základů konstruování, termomechaniky, matematiky a informatiky.

Předmět seznamuje studenty se systémovým přístupem k navrhování a provozování velkých průmyslových jednotek (procesů) jako jsou například rafinérie, energetické zdroje, lihovary, cukrovary, cementárny či chemické a potravinářské výrobní závody. Předmět objasňuje mezioborový charakter procesního inženýrství, které propojuje jednotlivé úzké technické specializace. Předmět je koncipován tak, aby nezbytné technické informace, jež studenti získají v přednášce, byly v následném cvičení také hned prakticky aplikovány.

Předmět je vyučován formou přednášek a cvičení. Přednášky mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny, tj. daného kroku návrhu či realizace průmyslového procesu. Cvičení jsou pak zaměřena na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Podmínky udělení zápočtu:
Aktivní účast ve cvičeních a úspěšné absolvování ověřovacího testu znalostí probraného učiva v průběhu semestru.

Zkouška:
Hodnocení probíhá ve dvou stupních:
- Písemné testy (bodově hodnocené). Pokud student obdrží v nejhorším případě známku „E“ z testu, postoupí k ústní zkoušce.
- Ústní zkouška: Studenti prokazují znalosti na základě porozumění problematice nikoliv pouhého memorování (vysvětlení principů s využitím prezentací z přednášek).

Výuka probíhá formou přednášek prezentovaných s vhodným prezentačním prostředkem (ppt) a formou cvičení. Výukové podklady dostávají studenti v elektronické podobě.
Účast na přednáškách je doporučená. Účast na cvičeních je povinná a kontrolovaná.

1. Úvod do problematiky aneb co je procesní inženýrství?


2. Princip jednotkových operací a základní kroky návrhu a realizace procesu


3. Klíčová zařízení výrobních procesů a principy jejich návrhu


4. Princip systémového návrhu procesní výměny tepla a výběru dílčích zařízení


5. Základy rozměrového návrhu dílčích zařízení procesního systému výměny tepla


6. Základní provedení a výběr zařízení externích energetických zdrojů procesu


7. Základy rozměrového návrhu potrubí a izolací


8. Dispoziční návrh procesu a nosné ocelové konstrukce


9. Základy tvarového a pevnostního dimenzování potrubí


10. Základy výběru a návrhu dopravních strojů procesních tekutin


11. Základy měření, regulace a řízení procesů


12. Najíždění, provoz a odstavování procesu a troubleshooting


13. Novinky a současné trendy v procesním inženýrství

1. Zadání a představení procesu, který bude na cvičeních řešen


2. Vliv vstupních dat na návrh řešeného procesu


3. Návrh klíčového zařízení řešeného procesu


4. Návrh systému procesní výměny tepla pro řešený proces


5. Rozměrový návrh zařízení na výměnu tepla pro řešený proces


6. Výběr zařízení externích energetických zdrojů pro řešený proces


7. Návrh průměrů vybraných potrubí v řešeném procesu


8. Kontrolní test znalostí. Dispoziční návrh řešeného procesu.


9. Tvarové a pevnostní dimenzování vybraného potrubí v řešeném procesu


10. Výběr a návrh čerpadla nástřiku pro řešený proces


11. Návrh regulace vybraného zařízení řešeného procesu


12. Určení chování vybraného zařízení v řešeném procesu při najíždění


13. Souhrnná diskuse výsledků cvičení, zápočet a informace ke zkoušce

Kleiber M., Process Engineering, Second Edition, Walter de Gruyter GmbH, Berlin, 2020.

Klemeš J. J., Varbanov P. S., Wan Alvi S. R., Manan Z.A., Process Integration and Intensification: Saving Energy, Water and Resources, Second Edition, Walter de Gruyter GmbH, Berlin, 2018.

Kleiber M., Process Engineering, Second Edition, Walter de Gruyter GmbH, Berlin, 2020.