Detail předmětu

Technologické linky zpracovatelského průmyslu

FSI-KS2 Ak. rok: 2022/2023 Letní semestr

Předmět „Technologické linky zpracovatelského průmyslu“ bezprostředně navazuje na znalosti získané v předmětu Inženýrská termodynamika a z časového hlediska je v rámci jednoho semestru rozdělena na dvě etapy. První část rozšiřuje předchozí znalosti posluchačů o termodynamických zákonitostech pro soustavy s probíhajícími ději v zařízeních technologických linek o přístup z hlediska kinetického průběhu dějů. Jsou analyzovány faktory ovlivňující průběh dějů v reaktorech různého typu. Součástí výuky je bilancování technologických uzlů v neustáleném stavu z hlediska akumulace hmoty a tepla.
Cílem druhé části kursu je, aby posluchači získali přehled o nejdůležitějších linkách procesního a zpracovatelského průmyslu. Je demonstrován přístup k navrhování strojně-technologického řešení vzorových technologií. Pozornost je věnována především technologiím uplatňovaným v průmyslu zpracování ropy, petrochemii, cementárenském průmyslu a technologiím sloužícím pro zpracování a energetické využití komunálních a průmyslových odpadů ale i dalším.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Jaroslav Jícha, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav procesního inženýrství

Výsledky učení předmětu

Posluchači získají schopnost aplikovat dříve získané znalosti zákonitostí průběhu dějů v zařízeních technologických linek pro navrhování technologických procesů a kvalifikovaně rozhodovat v případě možností variantních řešení.
Cílem kursu je, aby posluchači získali přehled o nejdůležitějších technologiích procesního průmyslu a osvojili si metodiku tvorby koncepce výrobní linky, jejího bilancování a komplexního posouzení vhodnosti pro daný záměr.

Prerekvizity

Základní znalosti z termomechaniky a termodynamiky, zejména znalost výpočtů tepelných projevů fyzikálních a chemických dějů. Znalosti hydraulických procesů a inženýrská termodynamika.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách. Na cvičeních pracují studenti na počítačích a řeší samostatně problémy, které jsou převážně spojeny se semestrální prací.

Způsob a kritéria hodnocení

K zápočtu je předkládána semestrální práce, jejíž téma je zadáno během výukového období. Hlavní úkoly semestrální práce jsou postupně probírány na cvičeních. Zápočet je udělován na základě pravidelné účasti na cvičeních a projevů studenta na cvičeních.
Výsledky semestrálních prací jsou prezentovány studenty formou krátkých připravených prezentací.
Zkouška se skládá z části písemné a z části ústní. V části písemné musí absolvent prokázat schopnost samostatného řešení zadané výpočtové úlohy dotýkající se rozsahu výuky. Při ústní zkoušce student zdůvodní řešení výpočtové úlohy a prokáže znalosti odpřednášené látky. Celkové hodnocení zohledňuje rovněž úroveň zpracování semestrální práce.


Učební cíle

Cílem kursu je získání přehledu o nejdůležitějších linkách procesního průmyslu a osvojení si metodiky návrhu strojně-technologického řešení výrobní linky, jejího bilancování a komplexního posouzení vhodnosti pro daný záměr. Studenti získají schopnost posuzovat alternativní strojně-technologických řešení modelových případů zpracovatelského průmyslu
Na řadě příkladů a výpočtových řešeních konkrétních průmyslových aplikací demonstrována u těchto linek problematika tvorby a komplexního posouzení jejich koncepce a možností, spolu s hodnocením možností jednotlivých zařízení a jejich vlivu na vlastnosti výrobní linky.


Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Výuka probíhá formou přednášek (2 hodiny) prezentovaných v posluchárně s vhodným prezentačním prostředkem. Doprovodný text v elektronické podobě mají studenti k dispozici. Účast na přednáškách je doporučená. Cvičení (2 hodiny) probíhají v určené učebně a navazují na odpřednášenou látku. Účast na cvičeních je povinná a je kontrolována.

Použití předmětu ve studijních plánech

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Vladimír Brummer, Ph.D.
Ing. David Jecha, Ph.D.

Osnova

1) Úvod, fázové rovnováhy směsí
2) Aktivita, aktivitní koeficienty, rovnováhy
3) Principy bilancování technologických uzlů v ustáleném stavu a neustáleném stavu s akumulací hmoty a tepla.
4) Tlakové ztráty aparátů se sypaným ložem
5) Reaktory I – Základní typy reaktorů. Bilanční rovnice vsázkových, trubkových reaktorů a ideálně míchaných průtočných reaktorů.
6) Reaktory II – Termodynamické a kinetické faktory ovlivňující výsledek procesů v reaktorech a zařízení technologických linek.
7) Spalování paliv, kyslíková bilance, rosný bod
8) Spalovny odpadů s důrazem na čištění spalin I.
9) Spalovny odpadů s důrazem na čištění spalin II.
10) Procesy na odstranění organických látek v odpadních plynech
11) Zpracování ropy. Petrochemické procesy – výroby čpavku, H2 a metanolu.
12) Provozní podmínky a strojně-technologické řešení průmyslových realizací, např.: čištění odpadních vod a zpracování kalů z čistíren odpadních vod, výroba lihu nebo jiné.
13) Měření emisí na stacionárních zdrojích znečištění. ČKAIT.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Bojanovský, Ph.D.
Ing. Jiří Strouhal, Ph.D.

Osnova

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 materiálové a tepelné bilance hlavních aparátů technologické linky parního reformování zemního plynu k výrobě vodíku (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 v systémech za neustáleného stavu.
5) Výpočet materiálové a tepelné bilance hlavních aparátů technologické linky. Výpočet technologické linky parního reformování zemního plynu k výrobě vodíku (blok konverze CO – kinetický výpočet).
6) Bilance aparátu VENTURI v bloku mokré vypírky v technologii termického zpracování odpadů.
7) Čištění spalin technologií PSA
8) Návrh ventilátorů pro dopravu vzduchu a spalin (ve vztahu k analyzovanému procesu parního reformování zemního plynu)
9) Výpočet transportních vlastností (použití TKS i dostupného software), výpočet tlakových ztrát v sypaném loži a funkční návrh reaktoru.
10) Využití kyslíkové bilance pro určování průtoku spalin pro spalování tuhých látek.
11) Hydraulický výpočet katalytických reaktorů s axiálním a radiálním tokem.
12) Výpočet adiabatického ohřevu a stupně konverze při katalytické oxidaci uhlovodíků
13) Prezentace semestrální práce