Detail předmětu
Bilancování procesních a energetických systémů
FSI-KBP Ak. rok: 2019/2020 Zimní semestr
Předmět posluchačům představí problematiku bilancování procesních a energetických systémů. Studenti si osvojí použití bilanční rovnice zákona zachování hmoty a energie na pestré paletě procesů:
• Procesy v ustáleném stavu
• Procesy jednosložkové i vícesložkové
• Procesy s chemickými reakcemi
• Procesy závislé na čase.
Pro řešení bilancí předmět poskytne analytické i numerické metody, v jejichž používání se studenti procvičí na řadě praktických příkladů. Důraz bude kladen na počítačovou implementaci postupů s využitím běžně dostupného SW MS Excel.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
5
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Posluchači se naučí, že bilancování je obecná metoda práce se zákony zachování hmoty, energie či látky. Osvojí si systematický přístup k analýze bilancovaného schématu. Naučí se, jak bilancování aplikovat pro matematický popis různých typů procesů. Studenti se dále naučí řešit bilanční rovnice v probíraných typech procesů.
Prerekvizity
Předpokládají se znalosti z bakalářského studia matematiky, fyziky a termomechaniky.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie, vysvětlení metod řešení a předvedení postupů řešení. Přednášky zahrnují ukázkové příklady, řešené interaktivně se studenty, s důrazem na pochopení probírané látky. Průběžně je do přednášek zahrnuto opakování nejdůležitějších prerekvizit, nutných pro zvládnutí tématu.
Cvičení je zaměřeno na procvičování a práci v softwarových nástrojích.
Způsob a kritéria hodnocení
ZÁPOČET: Pro udělení zápočtu je nutná pravidelná a aktivní účast ve cvičeních, dodání všech zadaných úkolů a úspěšné zvládnutí písemných testů. Kritériem úspěšného získání zápočtu je nadpoloviční počet bodů z průběžných písemných testů.
ZKOUŠKA: Zkouška je písemná. Hodnocení bude provedeno standardním způsobem podle procenta dosažených bodů (0-50%…F, 51-60%…E, 61-70%…D, 71-80%…C, 81-90%…B, 91-100%…A).
Učební cíle
Cílem předmětu je připravení studentů na efektivní používání bilancování jako základního nástroje procesního inženýra. Předmět současně zdůrazní provázanost znalostí z dalších vybraných předmětů oboru.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Podmínkou udělení zápočtu je pravidelná účast ve výuce (To znamená maximálně 3 neúčasti ve cvičení). Účast na přednáškách není kontrolovaná, nicméně splnění úkolů ve cvičeních vyžaduje znalosti z přednášek.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program M2I-P: Strojní inženýrství, magisterský navazující
obor M-PRI: Procesní inženýrství, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. týden: Klasifikace bilancí a základní pojmy
2. týden: Hmotnostní bilance systému v ustáleném stavu (bez chemické reakce a s chemickou reakcí)
3. týden: Energetická bilance ustáleného systému (jednosložkové systémy, bez chemické reakce)
4. týden: Postupy výpočtu toku energie vybraných procesních proudů
5. týden: Energetická bilance ustáleného systému (vícesložkové systémy, s chemickou reakcí)
6. týden: Úvod do ekonomického hodnocení projektů v předinvestiční fázi
7. týden: Obecný úvod do optimalizace (lineární a nelineární úlohy, metoda nejmenších čtverců, grafická metoda)
8. týden: Bilance úloh s recyklem či obtokem; potrubní sítě
9. týden: Bilancování na základě provozních dat (přeurčený systém)
10. týden: Bilance procesu závislého na čase (obyčejné diferenciální rovnice 1. řádu, analytické a numerické řešení)
11. týden: Bilance procesu závislého na čase (obyčejné diferenciální rovnice vyššího řádu, převod na soustavu rovnic 1. řádu, numerické řešení)
12. týden: Počítačová implementace algoritmů pro řešení bilance
13. týden: Pokročilé aplikace a pokročilé metody bilancování (procesy závislé na čase a prostoru)
Cvičení s počítačovou podporou
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Cvičení s počítačovou podporou. Řešení úloh k přednášeným tématům, na základě informací z přednášek.