C2210 Chemické inženýrství

Přírodovědecká fakulta
podzim 2014
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Ing. Ján Stopka, CSc. (přednášející)
Garance
prof. Ing. Vladimír Šindelář, Ph.D.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Úvod do teoretických základů proudění tekutin a sdílení tepla. Důraz je kladen na kvalitativní identifikaci transportních dějů a aplikaci fyzikálních a chemických zákonitostí na jejich kvantitativní popis. Po úspěšném ukončení předmětu budou studenti ovládat základní principy návrhových výpočtů vybraných technologických procesů a aparátů chemické, farmaceutické a potravinářské výroby.
Osnova
  • (1) Základní pojmy. Obecné bilanční vztahy, bilanční systém a bilanční období, modely bilančních systémů, hmotnostní a látkové bilance, způsoby vyjadřování koncentrací, akumulace, formulace bilanční úlohy. (2) Bilance systémů s chemickou reakcí. Rozsah chemické reakce, klíčová složka, limitující reaktant, konverze, analýza stupňů volnosti, komplexní systémy. (3) Energetické bilance. Formy energie, tepelná kapacita čistých látek a směsí, směšovací entalpie, teplo fázové proměny, reakční entalpie. (4) Tok tekutin. Rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice, laminární a turbulentní proudění, Reynoldsovo kritérium, rychlostní profily, Hagenova – Poiseuilleova rovnice, výtok kapaliny s nádoby. (5) Návrhové výpočty potrubí. Disipace mechanické energie při proudění , místní odpory, výpočet průměru potrubí, výpočet objemového průtoku v potrubí. (6) Čerpadla. Charakteristika čerpadla a charakteristika potrubí, sací výška čerpadla, příkon a účinnost čerpadla, podobnost čerpadel, možnosti zapojení čerpadel. (7) Míchání kapalin. Proudění kapalin při míchání, doba míchání, příkon míchadla. (8) Sdílení tepla. Tok tepla a hustota toku tepla, mechanismy sdílení tepla, Fourierova rovnice, ustálené vedení tepla rovinnou a válcovou stěnou. (9) Sdílení tepla prouděním. Tepelná mezní vrstva, součinitel přestupu tepla, volná a nucená konvekce, změna skupenství, kriteriální rovnice, základy sdílení tepla zářením. (10) Prostup tepla. Možnosti intensifikace, izolace, kritický průměr izolace, optimální tloušťka izolace. (11) Výměníky tepla. Výměníky tepla s paralelním a smíšeným tokem tekutin, konstantní a proměnný koeficient prostupu tepla, prostup tepla v míchaných vsádkových nádobách. (12) Odpařování. Hmotnostní a entalpická bilance jednočlenné odparky, teplovýměnná plocha, optimální doba provozu, teplota varu roztoku, hospodárnost provozu.
Literatura
  • HASAL, Pavel, Igor SCHREIBER a Dalimil ŠNITA. Chemické inženýrství I. 2. vyd. Praha: VSCHT Praha, 2007, 350 s. ISBN 978-80-7080-002-7. info
  • ŠNITA, Dalimil. Příklady a úlohy z chemického inženýrství I. 2002. vyd. VSCHT Praha, 2002. ISBN 80-7080-489-0. info
  • NEUŽIL, Lubomír a Vladimír MÍKA. Chemické inženýrství I. VSCHT Praha, 1998. ISBN 80-7080-312-6. info
  • BIRD, R.B., W.E. STEWARD a E.N LIGHTFOOT. Transport Phenomena. 2. vyd. John Wiley & Sons, Inc., 2001. ISBN 0198700725. info
  • PERRY, R.H., D.W. GREEN a J.O. MALONEY. Perry's chemical engineers' handbook. 7th ed. McGraw-Hill, 1997. ISBN 0-07-049841-5. info
  • STOPKA, Ján. Chemické inžinierstvo I. 2009. info
  • STOPKA, Ján. Chemické inžinierstvo I – Príklady a úlohy. 2009. info
Metody hodnocení
Předmět tvoří 12 nepovinných přednášek. Ukončení předmětu (zkouška i kolokvium) má formu písemného testu (100 min.). Maximální počet bodů z písemného testu je 60, Pro úspěšné zvládnutí testu se požaduje získaní minimálně 60 % bodů.
Další komentáře
předmět bude vyučovát 1 x za 14 dní v dvojnásobném rozsahu hodin.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2011, podzim 2011, jaro 2012 - akreditace, podzim 2012, jaro 2013, podzim 2013, jaro 2014, jaro 2015, podzim 2015, jaro 2016, podzim 2016, jaro 2017, podzim 2017, jaro 2018, podzim 2018, jaro 2019, podzim 2019, jaro 2020, podzim 2020, jaro 2021.