čeština

3

prof. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D.

Ústav procesního inženýrství

Student musí umět:

• sestavit hmotnostní a energetickou bilanci jednoduchého zařízení,
• popsat fázové rovnováhy čistých látek a směsí,
• vypočítat tepelný výkon, střední logaritmický teplotní spád a plochu výměníku tepla,
• vypočítat tlakovou ztrátu potrubí a určit pracovní bod čerpadla,
• pracovat s technickými daty v tabulkách a převádět jednotky SI.

Tyto znalosti studenti získají v předmětech Tepelné pochody, Hydraulické pochody, Inženýrská termodynamika a Bilancování procesních a energetických systémů, které mají absolvované.

Předmět je ukončen zápočtem (neklasifikuje se). Zápočet je podmíněn pravidelnou docházkou a úspěšným závěrečným testem.

Podmínky udělení zápočtu:

1. Docházka: účast ve cvičeních je povinná a kontrolovaná vyučujícím na každém cvičení. Povolené jsou dvě absence bez náhrady. Každá další absence musí být řádně zdůvodněna a student vypracuje příklady, které zameškal.
2. Závěrečný praktický test (13. týden): test se skládá ze dvou příkladů, které student samostatně vypracuje v programu ChemCAD (sestavení schématu, volba termodynamického modelu, výpočet, návrh zařízení, interpretace výsledků). První příklad je zaměřen na výměník tepla a potrubní síť s čerpadlem (učební cíle 1–3 a 6), druhý na separaci směsi a destilaci včetně vlastností směsi a destilační křivky (učební cíle 1, 2 a 4–6). Test prokazuje, že student umí s programem samostatně pracovat, a oba příklady společně ověřují všechny učební cíle. Při testu nemohou studenti používat AI. Test je splněn při dosažení alespoň 50 % bodů. Student, který v řádném termínu neuspěje, má dva opravné termíny do konce zkouškového období.

 Způsob stanovení kreditové hodnoty 

3 kredity × 26 h = 78 h studijní zátěže: 39 h kontaktní výuka (13 × 3 h) a přibližně 39 h samostatná příprava (dokončení úloh z cvičení, procvičování postupů v ChemCADu a příprava na závěrečný praktický test).

Student po absolvování předmětu umí v programu ChemCAD:

1. zvolit pro zadanou směs a provozní podmínky vhodný termodynamický model a zdůvodnit jeho volbu na základě porovnání výsledků alternativních modelů,
2. sestavit simulační schéma procesní linky ze základních jednotek (výměník tepla, čerpadlo a potrubí, reaktor, spalovací jednotka, flash/separátor, destilační kolona) a dosáhnout její konvergence,
3. navrhnout hlavní rozměry výměníku tepla, vhodný průměr potrubí včetně tlakové ztráty, vybrat čerpadlo pro zadaný průtok a tlakové poměry a vyřešit složitější potrubní sítě pomocí jednotky Node,
4. navrhnout dvousložkovou a vícesložkovou destilaci (počet stupňů, vstupní stupeň, flegmové číslo), určit průměr, výšku a tlakovou ztrátu kolony a odhadnout investiční a provozní náklady,
5. získat ze simulace vlastnosti látek a směsí a sestrojit destilační křivku zadané uhlovodíkové směsi,
6. interpretovat výsledky simulace (hmotnostní a energetická bilance, teploty, tlaky, složení proudů) a posoudit jejich věrohodnost.

Zadání úloh a návody k ovládání programu ChemCAD poskytuje vyučující studentům průběžně během semestru na sdíleném disku, ke kterému mají zapsaní studenti přístup, a ve skupině předmětu v MS Teams. Základní dokumentací je sbírka příkladů, manuál programu (CHEMCAD User Guide) a vestavěná nápověda.

Program N-PRI-P: Procesní inženýrství, magisterský navazující, povinně volitelný

39 hod., povinná

1. Pojem simulace procesních linek. Dostupné simulační softwary a jejich srovnání. Vliv termodynamického modelu na výsledek. Základy ovládání programu ChemCAD.


2. Jednotka výměníku tepla a návrh tepelného výměníku pomocí programu ChemCAD. Ukázka napojení AI na ChemCAD a jejího využití.


3. Potrubní sítě: návrh vhodného průměru potrubí, výpočet tlakové ztráty a návrh čerpadla.


4. Chemické reaktory a spalování.


5. Simulace procesu čištění spalin.


6. Jednotky pro směsi: separátor a flash.


7. Simulace kondenzační stabilizační jednotky a návrh výměníku tepla.


8. Získání vlastností látek a směsí ze simulace, určení destilační křivky.


9. Dvousložková destilace.


10. Vícesložková destilace: určení průměru a výšky kolony, tlakové ztráty, investičních a provozních nákladů.


11. Složité potrubní sítě – řešení potrubních sítí s využitím jednotky Node.


12. Opakování probraného učiva na jednoduchých úlohách, příprava na test.


13. Závěrečný praktický test v programu ChemCAD (dva příklady).