čeština

6

doc. Ing. David Jecha, Ph.D.

Ústav procesního inženýrství

Student před zápisem předmětu umí:

• sestavit a vyřešit materiálovou a entalpickou bilanci procesního zařízení pro ustálený stav a vyhodnotit tepelné projevy fyzikálních a chemických dějů;
• vysvětlit termodynamické zákonitosti směsí a určit stavové veličiny a entalpie z tabulek, diagramů a softwarových nástrojů;
• popsat principy fázových a chemických rovnováh a vypočítat rovnovážné složení jednoduché soustavy;
• vypočítat tlakové ztráty a hydraulické poměry v potrubí a aparátech a navrhnout dopravní zařízení pro kapaliny a plyny;
• popsat principy přestupu a prostupu tepla a navrhnout výměník tepla;
• charakterizovat základní konstrukční uspořádání procesních aparátů a tlakových nádob;
• zpracovat technickou zprávu s výpočtovou dokumentací a prezentovat její výsledky.

Uvedené znalosti student získá zejména v předmětech KS1 – Inženýrská termodynamika, KTP-A – Tepelné pochody, KHL – Hydraulické pochody a KKP – Konstrukce procesních zařízení I.

Podmínky udělení zápočtu

Zápočet je podmíněn odevzdáním a prezentací semestrální práce a aktivní účastí na cvičeních. Téma semestrální práce je zadáno během výukového období a hlavní úkoly jsou postupně probírány na cvičeních; práce navazuje na semestrální práci zpracovanou v předmětu KS1 – Inženýrská termodynamika. Výsledky studenti prezentují formou krátké připravené prezentace v závěru semestru. Účast na cvičeních je povinná a je kontrolována; tolerují se nejvýše dvě neúčasti. Účast na přednáškách je doporučená.

Zkouška

Zkouška je kombinovaná a skládá se z písemné a ústní části.

Písemná část obsahuje výpočtové a koncepční úlohy z rozsahu výuky, například stanovení adiabatického ohřevu při katalytické oxidaci uhlovodíků, sestavení bilančních rovnic aparátu mokrého čištění spalin, bilanci větraného prostoru v neustáleném stavu, přepočet složení a výhřevnosti paliva nebo znázornění průběhu teploty, stupně konverze a reakční rychlosti v adiabatickém reaktoru. Podmínkou připuštění k ústní části je získání alespoň 50 % bodů z písemné části.

Ústní část sestává ze tří otázek pokrývajících přednášenou látku, včetně zdůvodnění postupů použitých v semestrální práci a ve výpočtových úlohách řešených na cvičeních.

Výsledná klasifikace

Výsledné hodnocení se stanoví váženým průměrem: zápočet (semestrální práce a její prezentace, práce ve cvičeních) 10 %, písemná část zkoušky 30 % a ústní část zkoušky 60 % (tři otázky, každá 20 %).

Podmínkou úspěšného složení zkoušky je dosažení alespoň 50 bodů ze 100 v celkovém hodnocení. Výsledný počet bodů se převede na klasifikační stupeň dle klasifikační stupnice ECTS podle Studijního a zkušebního řádu VUT (A 100–90, B 89–80, C 79–70, D 69–60, E 59–50, F méně než 50).

Po úspěšném absolvování předmětu student umí:

Znalosti

• vysvětlit termodynamické a kinetické faktory ovlivňující průběh dějů v reaktorech a zařízeních technologických linek a popsat rozdíly a výhody i nevýhody při využití vsázkového, trubkového a ideálně míchaného průtočného reaktoru;
• popsat koncepci, provozní podmínky a strojě-technologické řešení vzorových technologií zpracovatelského průmyslu (výroba vodíku parním reformováním, spalovny odpadů, čištění odpadních plynů, energetické zdroje v ČR);
• porovnat technologie čištění spalin a odpadních plynů (SNCR, SCR, DeDiox, suché, polosuché a mokré metody, katalytická oxidace) a zdůvodnit volbu technologie pro zadaný zdroj znečištění včetně legislativních požadavků na měření emisí.

Dovednosti

• sestavit a vyřešit materiálovou a tepelnou bilanci technologického uzlu i celé linky v ustáleném stavu a v neustáleném stavu s akumulací hmoty a tepla, včetně určení časové změny koncentrace nebo teploty;
• vypočítat katalytický reaktor na základě rovnovážného složení i kinetického modelu, stanovit dosažitelný stupeň konverze a adiabatický ohřev a navrhnout hlavní rozměry reaktoru s axiálním i radiálním tokem včetně tlakové ztráty sypaného lože;
• navrhnout a posoudit strojě-technologické řešení vybraných uzlů výrobní linky (využití odpadního tepla, quench, dělení plynů metodou PSA, dimenzování ventilátorů), porovnat variantní řešení a výsledky zpracovat do technické zprávy a prezentovat je.

Gradace vůči předmětu KS1 spočívá v přechodu od bilance v ustáleném stavu k neustálenému stavu s akumulací, ke kinetickému výpočtu reaktoru a k návrhu rozměrů zařízení.

Studijní opory jsou k dispozici v e-learningu VUT (Moodle) v kurzu Technologické linky zpracovatelského průmyslu (KS2):

• podklady k přednáškám v elektronické podobě ke všem tématům kurzu;
• zadání semestrální práce, pokyny k jejímu zpracování a odevzdání a rozdělení studentů do skupin;
• pracovní listy a výpočtové sešity ke cvičením (bilance uzlů linky parního reformování, aktivitní koeficienty metodou Van Laar, akumulace, reaktory SHIFT, quench, PSA, ventilátory, tlakové ztráty, spalování tuhých paliv, výroba ETOX);
• parní tabulky TVVP a další výpočtové nástroje;
• vzorové protokoly k vybraným cvičením.

Program N-PRI-P: Procesní inženýrství, magisterský navazující, povinný

26 hod., povinná

1. Výpočet materiálové a tepelné bilance hlavních aparátů technologické linky parního reformování zemního plynu k výrobě vodíku (využití tepla pro výrobu technologické páry, quenching).


2. Výpočet aktivitních koeficientů metodou Van Laar.


3. Pokračování ve výpočtu bilance linky parního reformování (reakce vodního plynu, SHIFT reaktory, termodynamický výpočet).


4. Bilancování technologických uzlů v neustáleném stavu s akumulací hmoty a tepla. Příklady výpočtu časové změny koncentrace látek nebo teploty.


5. Výpočet bloku konverze CO kinetickým způsobem.


6. Bilance aparátu VENTURI v bloku mokré vypírky v technologii termického zpracování odpadů.


7. Čištění plynu technologií PSA.


8. Návrh a dimenzování ventilátorů pro dopravu vzduchu a spalin.


9. Výpočet transportních vlastností plynných směsí, tlakové ztráty v sypaném loži a funkční návrh reaktoru.


10. Využití kyslíkové bilance pro určení průtoku spalin při spalování tuhých látek.


11. Hydraulický výpočet katalytických reaktorů s axiálním a radiálním tokem.


12. Výpočet adiabatického ohřevu a stupně konverze při katalytické oxidaci uhlovodíků (výroba ETOX).


13. Prezentace semestrální práce.