Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Ochrona środowiska (S2)

Sylabus przedmiotu Projektowanie reaktorów:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Ochrona środowiska
Forma studiów studia stacjonarne Poziom drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta magister inżynier
Obszary studiów nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Projektowanie reaktorów
Specjalność Procesy i aparaty w ochronie środowiska
Jednostka prowadząca Katedra Chemii Organicznej i Chemii Fizycznej
Nauczyciel odpowiedzialny Wiesław Parus <Wieslaw.Parus@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Janina Możejko <Janina.Mozejko@zut.edu.pl>, Magdalena Olszak-Humienik <Magdalena.Olszak-Humienik@zut.edu.pl>, Andrzej Wieczorek <Andrzej.Wieczorek@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 2,0 ECTS (formy) 2,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny 4 Grupa obieralna 2

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
projektyP1 30 1,00,41zaliczenie
wykładyW1 30 1,00,59egzamin

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Podstawowa wiedza z zakresu matematyki, fizyki, informatyki, inżynierii chemicznej, chemii nieorganicznej, chemii organicznej oraz chemii analitycznej

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z zasadami sporządzania bilansów stechiometrycznych, homogenicznych reakcji prostych i złożonych oraz reakcji heterogenicznych. Podanie ogólnych wiiadomości z zakresu termodynamiki, termochemii i równowag, z wykazaniem sposobów ich zastosowania do przewidywania kierunku przebiegu procesów i doboru warunków ich prowadzenia oraz do projektowania reaktorów. Umiejętność dokonywania przez studentów analizy kinetycznej procesu homogenicznego, heterogenicznego i kontaktowego. Omówienie podstawowych typów reaktorów i podanie ogólnych zależności inżynierii reaktorowej. Ukształtowanie umiejętności sporządzania bilansów masowych i cieplnych dla różnych typów reaktorów idealnych i różnych warunków prowadzenia procesu prostego, jednoreakcyjnego lub złożonego, wieloreakcyjnego (izotermicznie, adiabatycznie, nieizotermicznie ze stałą lub zmienną wymianą ciepła). Zrozumienie i interpretacja zjawisk obserwowanych w reaktorach rzeczywistych. Zapoznanie studentów z zasadami wyboru reaktora i optymalnych warunków prowadzenia procesu chemicznego oraz zasadami projektowania poszczególnych typów reaktorów. Projektowanie reaktorów pracujących w różnych warunkach temperaturowych dla realizacji wybranych procesów z zastosowaniem nowoczesnych metod obliczeniowych.
C-2Wykształcenie: właściwych zachowań, aktywnej postawy na zajęciach, punktualności, rzetelności w prowadzeniu obliczeń projektowych i odpowiedzialności za zaprojektowane rozwiązania, umiejętności współpracy w grupie, umiejętności kreatywnego myślenia i działania.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
projekty
T-P-1Obliczenia wstępne przy projektowaniu reaktorów chemicznych - wyznaczanie składu mieszaniny poreakcyjnej z wykorzystaniem równań bilansu stechiometrycznego, obliczanie funkcji termodynamicznych dla reakcji chemicznej, obliczanie stałych równowagi reakcji chemicznych i składu równowagowego mieszaniny reakcyjnej, wyznaczanie parametrów równania kinetycznego, ogólne zasady projektowania wymienników ciepła.7
T-P-2Przybliżone metody projektowania reaktorów chemicznych.3
T-P-3Projektowanie reaktora okresowego pracujacego w warunkach izotermicznych, adiabatycznych lub ze stałą wymianą ciepła, dla wybranego procesu chemicznego.5
T-P-4Projektowanie izotermicznego reaktora przepływowego zbiornikowego i izotermicznej kaskady reaktorów zbiornikowych, dla wybranego procesu chemicznego.5
T-P-5Projektowanie reaktora półprzepływowego dla wybranego procesu ( warunki izotermiczne, adiabatyczne lub ze stałą wymianą ciepła ).5
T-P-6Projektowanie autotermicznego, przepływowego reaktora rurowego, kontaktowego dla procesu spalania wybranego zanieczyszczenia powietrza.5
30
wykłady
T-W-1Pojęcia podstawowe i bilanse stechiometryczne.1
T-W-2Elamenty termochemii i statyki chemicznej.3
T-W-3Kinetyka reakcji w układach homogenicznych.3
T-W-4Proces chemiczny w ziarnie katalizatora.3
T-W-5Klkasyfikacja reaktorów chemicznych - kryteria podziału reaktorów, organizacja procesu w czasie, warunki temperaturowe.2
T-W-6Zastosowanie poszczególnych typów reaktorów w technologii chemicznej i w technologiach ochrony środowiska.2
T-W-7Projektowanie reaktorów dla procesów homogenicznych ( reaktor okresowy, reaktor przepływowy zbiornikowy, reaktor przepływowy zbiornikowy, reaktor przepływowy rurowy, reaktor półprzepływowy ).3
T-W-8Reaktor przepływowy rurowy dla procesów kontaktowych ( kryterium pseudohomogeniczności procesu kontaktowego, reaktor kontaktowe o modelach pseudohomogenicznych ).2
T-W-9Reaktory kontaktowe o modelach heterogenicznych i zasady ich projektowania dla układów gaz - ciało stałe.3
T-W-10Reaktor fluidyzacyjne i cyrkulacyje - zasady projektowania takich reaktorów.2
T-W-11Bioreaktory - zasady obliczeń i doboru.2
T-W-12Stabilność i autermiczność procesu przepływowego.2
T-W-13Zagadnienia wyboru reaktora i warunków prowadzenia procesu chemicznego.2
30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
projekty
A-P-1Uczestnictwo w zajęciach.30
30
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach30
30

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1wykład informacyjny
M-2pokaz schematów i ilustracji
M-3objaśnianie i wyjaśnianie
M-4projekt
M-5anegdota
M-6gry dydaktyczne ( symulacyjne, decyzyjne, psychologiczne )

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Ocena formująca z zaliczenia projektu wykonanego przez każdego studenta, dokonywana w trakcie trwania zajęć, mająca wpływ na ocenę końcową
S-2Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się, pod koniec semestru.
S-3Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca osiagnięte założone efekty kształcenia kompetencji społecznych.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
KOS_2A_C01-04b_W08
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien być w stanie: zdefiniować: ciśnienie, temperaturę, indywiduum chemiczne, molową: entalpię, energię wewnętrzną, energię swobodną, entalpię swobodną i entropię tworzenia związków chemicznych, stężenia molowe, molarne, ułamek molowy, prężność cząskową, rodzaje dyfuzji w gazach, rodzaje dyfuzji w materiałach porowatych, współczynniki dyfuzji, współczynniki wnikania i przenikania ciepła, adsorpcję chemiczną i fizyczną, standardowe funkcje termodynamiczne reakcji chemicznych, ciepło reakcji, równowagę chemiczną, substraty, produkty, termodynamiczne i klasyczne stałe równowagi reakcji, stopień przemiany, liczba postępu reakcji, równowagowy stopień przemiany, szybkość reakcji w układach okresowych, szybkość reakcji w układach przepływowych, zastępczy czas przebywania, szybkość reakcji prostych i złożonych w układach homogenicznych i heterogenicznych, szybkość procesu kontaktowego w obszarze kinetycznym, z udziałem dyfuzji zewnętrznej, z udziałem dyfuzji wewnetrznej, z udziałem obu rodzajów dyfuzjii, selektywność procesu, wydajność procesu, rzędowość reakcji, cząsteczkowość reakcji, energię aktywacji, współczynnik przedwykładniczy w równaniu Arrheniusa, katalizator, ogólne równanie bilansu masowego i cieplnego w układach reakcyjnych, reaktor okresowy, reaktor zbiornikowy, reaktor przepływowy rurowy, reaktor półprzepływowy, bioreaktor, rektor kontaktowy, stabilność procesu przepływowego, autotermiczność procesu przepływowego formułować: teorie: adsorpcji chemicznej Langmuira, kompleksu aktywnego, zderzeń, mechanizm Langmuira - Hinskelwooda, mechanizm Yanga - Hougena- Watsona, model Yanga - Hougena reguły: przekory, zasady termodynamiki prawa: Hessa, Kirchoffa, Gibbsa-Helmholtza nazywać: rodzaj procesu reaktorowego, funkcje termodynamiczne reagentów i reakcji chemicznych, procesy jednostkowe stosowane w inżynierii, objaśniać: wpływ poszczególnych parametrów na kierunek przemian i procesów chemicznych, mechanizm reakcji prostych, złożonych i kontaktowych, konstrukcje i zasadę działania poszczególnych rodzajów reaktorów, zasadę działania aparatów wykorzystywanych w laboratorium wybrać: schemat kinetyczny realizowanego procesu, reaktor do realizacji założonego procesu i dane termodynamiczne i fizyczne niezbędne do zaprojektowania tego reaktora zaproponować: równania bilansu masowego i cieplnego reaktora, sposób wymiany ciepła w reaktorze, odtwarzać: własności fizykochemiczne materii na podstawie równań je opisujących opisać: układ reakcyjny, zjawiska zachodzące w analizowanym układzie, mechanizm reakcji homogenicznych prostych i złożonych, heterogenicznych i kontaktowych podsumować: reakcje zachodzące w reaktorze, entalpie, entropie, pojemności cieplne reagentów rozróżniać: parametry prowadzenia procesu, funkcje termodynamiczne, reakcje chemiczne, równania kinetyczne reakcji, efekty cieplne reakcji, typy reaktorów scharakteryzować: układy reakcyjne, kinetykę reakcji, procesy jednostkowe tłumaczyć: samorzutność procesów, kierunki przemian wskazać: rząd reakcji zidentyfikować: rodzaj przemiany, rzędowość reakcji, parametry kinetyczne reakcji
KOS_2A_W08T2A_W05C-1T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-11, T-W-12, T-W-13M-1, M-2, M-3, M-4S-1, S-2

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
KOS_2A_C01-04b_U19
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: analizować: równania kinetyczne, schematy kinetyczne procesów, zmiany funkcji termodynamicznych, zależności pomiędzy parametrami dobierać: typ reaktora dla realizacji założonego procesu, wymiennik ciepła reaktora korzystać: z literatury fachowej, poradników fizykochemicznych sporządzać: bilanse masowe i cieplne reaktorów i wymienników ciepła obliczać: funkcje termodynamiczne reakcji chemicznych, stałe równowagi reakcji, równowagowy stopień przemiany, współczynniki dyfuzji, współczynniki przewodzenia i wnikania ciepła wyszukiwać: w literaturze własności fizykochemiczne substancji, wartości standardowych funkcji termodynamicznych związków zaprojektować: reaktor do prowadzenia wybranego procesu chemicznego zaprezentować: wyniki obliczeń projektowych zinterpretować: uzyskane wyniki obliczeń
KOS_2A_U19, KOS_2A_U22T2A_U16, T2A_U19InzA2_U08C-1T-P-1, T-P-2, T-P-3, T-P-4, T-P-5, T-P-6M-3, M-4S-1

Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
KOS_2A_C01-04b_K01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student nabędzie następujące postawy: aktywna postawa na zajęciach, otwartości na postępy w chemii, kreatywność w poszukiwaniu nowych rozwiązań, postępowanie zgodne zasadmi etyki, postrzeganie relacji przełożony podwładny, potrafi współdziałac i pracować w grupie, terminowej realizacji zadań, punktualnego przychodzenia na zajęcia, ma świadomość konieczności precyzyjnego wykonywania obliczeń projektowych i ustawicznego kształcenia, wrażliwość na sprawiedliwą ocenę, wyrażania ocen o prowadzącym zajęcia, potrafi mysleć i działać w sposób kreatywny
KOS_2A_K04T2A_K03InzA2_K02C-2T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-11, T-W-12, T-W-13, T-P-1, T-P-2, T-P-3, T-P-4, T-P-5, T-P-6M-3, M-5, M-6S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
KOS_2A_C01-04b_W08
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien być w stanie: zdefiniować: ciśnienie, temperaturę, indywiduum chemiczne, molową: entalpię, energię wewnętrzną, energię swobodną, entalpię swobodną i entropię tworzenia związków chemicznych, stężenia molowe, molarne, ułamek molowy, prężność cząskową, rodzaje dyfuzji w gazach, rodzaje dyfuzji w materiałach porowatych, współczynniki dyfuzji, współczynniki wnikania i przenikania ciepła, adsorpcję chemiczną i fizyczną, standardowe funkcje termodynamiczne reakcji chemicznych, ciepło reakcji, równowagę chemiczną, substraty, produkty, termodynamiczne i klasyczne stałe równowagi reakcji, stopień przemiany, liczba postępu reakcji, równowagowy stopień przemiany, szybkość reakcji w układach okresowych, szybkość reakcji w układach przepływowych, zastępczy czas przebywania, szybkość reakcji prostych i złożonych w układach homogenicznych i heterogenicznych, szybkość procesu kontaktowego w obszarze kinetycznym, z udziałem dyfuzji zewnętrznej, z udziałem dyfuzji wewnetrznej, z udziałem obu rodzajów dyfuzjii, selektywność procesu, wydajność procesu, rzędowość reakcji, cząsteczkowość reakcji, energię aktywacji, współczynnik przedwykładniczy w równaniu Arrheniusa, katalizator, ogólne równanie bilansu masowego i cieplnego w układach reakcyjnych, reaktor okresowy, reaktor zbiornikowy, reaktor przepływowy rurowy, reaktor półprzepływowy, bioreaktor, rektor kontaktowy, stabilność procesu przepływowego, autotermiczność procesu przepływowego formułować: teorie: adsorpcji chemicznej Langmuira, kompleksu aktywnego, zderzeń, mechanizm Langmuira - Hinskelwooda, mechanizm Yanga - Hougena- Watsona, model Yanga - Hougena reguły: przekory, zasady termodynamiki prawa: Hessa, Kirchoffa, Gibbsa-Helmholtza nazywać: rodzaj procesu reaktorowego, funkcje termodynamiczne reagentów i reakcji chemicznych, procesy jednostkowe stosowane w inżynierii, objaśniać: wpływ poszczególnych parametrów na kierunek przemian i procesów chemicznych, mechanizm reakcji prostych, złożonych i kontaktowych, konstrukcje i zasadę działania poszczególnych rodzajów reaktorów, zasadę działania aparatów wykorzystywanych w laboratorium wybrać: schemat kinetyczny realizowanego procesu, reaktor do realizacji założonego procesu i dane termodynamiczne i fizyczne niezbędne do zaprojektowania tego reaktora zaproponować: równania bilansu masowego i cieplnego reaktora, sposób wymiany ciepła w reaktorze, odtwarzać: własności fizykochemiczne materii na podstawie równań je opisujących opisać: układ reakcyjny, zjawiska zachodzące w analizowanym układzie, mechanizm reakcji homogenicznych prostych i złożonych, heterogenicznych i kontaktowych podsumować: reakcje zachodzące w reaktorze, entalpie, entropie, pojemności cieplne reagentów rozróżniać: parametry prowadzenia procesu, funkcje termodynamiczne, reakcje chemiczne, równania kinetyczne reakcji, efekty cieplne reakcji, typy reaktorów scharakteryzować: układy reakcyjne, kinetykę reakcji, procesy jednostkowe tłumaczyć: samorzutność procesów, kierunki przemian wskazać: rząd reakcji zidentyfikować: rodzaj przemiany, rzędowość reakcji, parametry kinetyczne reakcji
2,0
3,0student ma znajomość 60 % treści programowych i zaliczony projekt
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
KOS_2A_C01-04b_U19
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: analizować: równania kinetyczne, schematy kinetyczne procesów, zmiany funkcji termodynamicznych, zależności pomiędzy parametrami dobierać: typ reaktora dla realizacji założonego procesu, wymiennik ciepła reaktora korzystać: z literatury fachowej, poradników fizykochemicznych sporządzać: bilanse masowe i cieplne reaktorów i wymienników ciepła obliczać: funkcje termodynamiczne reakcji chemicznych, stałe równowagi reakcji, równowagowy stopień przemiany, współczynniki dyfuzji, współczynniki przewodzenia i wnikania ciepła wyszukiwać: w literaturze własności fizykochemiczne substancji, wartości standardowych funkcji termodynamicznych związków zaprojektować: reaktor do prowadzenia wybranego procesu chemicznego zaprezentować: wyniki obliczeń projektowych zinterpretować: uzyskane wyniki obliczeń
2,0
3,0student ma zaliczony projekt po poprawkach
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
KOS_2A_C01-04b_K01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student nabędzie następujące postawy: aktywna postawa na zajęciach, otwartości na postępy w chemii, kreatywność w poszukiwaniu nowych rozwiązań, postępowanie zgodne zasadmi etyki, postrzeganie relacji przełożony podwładny, potrafi współdziałac i pracować w grupie, terminowej realizacji zadań, punktualnego przychodzenia na zajęcia, ma świadomość konieczności precyzyjnego wykonywania obliczeń projektowych i ustawicznego kształcenia, wrażliwość na sprawiedliwą ocenę, wyrażania ocen o prowadzącym zajęcia, potrafi mysleć i działać w sposób kreatywny
2,0
3,0student zachowuje się poprawnie, jest punktualny, rzetelny w prowadzeniu obliczeń fizykochemicznych oraz projektowych, ma świadomość odpowiedzialności za opracowane projekty oraz wykazuje umiejetność pracy w grupie.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Szarawara J., Skrzypek J., Postawy inżynierii reaktorów chemicznych, Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa, 1980
  2. Burghardt A., Podstawy inżynierii reaktorów chemicznych, Skrypt Uczelniany Politechniki Śląskiej, Gliwice, 1977, 700
  3. Tabiś B., Gawdzik A., Modelowanie i projektowanie reaktorów heterogenicznych, Skrypt Uczelniany Politechniki Krakowskiej, Kraków, 1989
  4. Viesturs U.E., Kuzniecow A.M., Sawienkow W. W., Bioreaktory: zasady obliczeń i doboru, Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa, 1990
  5. Gawdzik A., Tabiś B., Podstawy projektowania reaktorów chemicznych, Skrypt Uczelniany Politechniki Krakowskiej, Kraków, 1987

Literatura dodatkowa

  1. Szarawara J., Termodynamika chemiczna, Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa, 1983
  2. Poradniki fizykochemiczne i inne źródła danych fizykochemicznych ( np. odpowiednie strony internetowe )

Treści programowe - projekty

KODTreść programowaGodziny
T-P-1Obliczenia wstępne przy projektowaniu reaktorów chemicznych - wyznaczanie składu mieszaniny poreakcyjnej z wykorzystaniem równań bilansu stechiometrycznego, obliczanie funkcji termodynamicznych dla reakcji chemicznej, obliczanie stałych równowagi reakcji chemicznych i składu równowagowego mieszaniny reakcyjnej, wyznaczanie parametrów równania kinetycznego, ogólne zasady projektowania wymienników ciepła.7
T-P-2Przybliżone metody projektowania reaktorów chemicznych.3
T-P-3Projektowanie reaktora okresowego pracujacego w warunkach izotermicznych, adiabatycznych lub ze stałą wymianą ciepła, dla wybranego procesu chemicznego.5
T-P-4Projektowanie izotermicznego reaktora przepływowego zbiornikowego i izotermicznej kaskady reaktorów zbiornikowych, dla wybranego procesu chemicznego.5
T-P-5Projektowanie reaktora półprzepływowego dla wybranego procesu ( warunki izotermiczne, adiabatyczne lub ze stałą wymianą ciepła ).5
T-P-6Projektowanie autotermicznego, przepływowego reaktora rurowego, kontaktowego dla procesu spalania wybranego zanieczyszczenia powietrza.5
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Pojęcia podstawowe i bilanse stechiometryczne.1
T-W-2Elamenty termochemii i statyki chemicznej.3
T-W-3Kinetyka reakcji w układach homogenicznych.3
T-W-4Proces chemiczny w ziarnie katalizatora.3
T-W-5Klkasyfikacja reaktorów chemicznych - kryteria podziału reaktorów, organizacja procesu w czasie, warunki temperaturowe.2
T-W-6Zastosowanie poszczególnych typów reaktorów w technologii chemicznej i w technologiach ochrony środowiska.2
T-W-7Projektowanie reaktorów dla procesów homogenicznych ( reaktor okresowy, reaktor przepływowy zbiornikowy, reaktor przepływowy zbiornikowy, reaktor przepływowy rurowy, reaktor półprzepływowy ).3
T-W-8Reaktor przepływowy rurowy dla procesów kontaktowych ( kryterium pseudohomogeniczności procesu kontaktowego, reaktor kontaktowe o modelach pseudohomogenicznych ).2
T-W-9Reaktory kontaktowe o modelach heterogenicznych i zasady ich projektowania dla układów gaz - ciało stałe.3
T-W-10Reaktor fluidyzacyjne i cyrkulacyje - zasady projektowania takich reaktorów.2
T-W-11Bioreaktory - zasady obliczeń i doboru.2
T-W-12Stabilność i autermiczność procesu przepływowego.2
T-W-13Zagadnienia wyboru reaktora i warunków prowadzenia procesu chemicznego.2
30

Formy aktywności - projekty

KODForma aktywnościGodziny
A-P-1Uczestnictwo w zajęciach.30
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach30
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaKOS_2A_C01-04b_W08W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien być w stanie: zdefiniować: ciśnienie, temperaturę, indywiduum chemiczne, molową: entalpię, energię wewnętrzną, energię swobodną, entalpię swobodną i entropię tworzenia związków chemicznych, stężenia molowe, molarne, ułamek molowy, prężność cząskową, rodzaje dyfuzji w gazach, rodzaje dyfuzji w materiałach porowatych, współczynniki dyfuzji, współczynniki wnikania i przenikania ciepła, adsorpcję chemiczną i fizyczną, standardowe funkcje termodynamiczne reakcji chemicznych, ciepło reakcji, równowagę chemiczną, substraty, produkty, termodynamiczne i klasyczne stałe równowagi reakcji, stopień przemiany, liczba postępu reakcji, równowagowy stopień przemiany, szybkość reakcji w układach okresowych, szybkość reakcji w układach przepływowych, zastępczy czas przebywania, szybkość reakcji prostych i złożonych w układach homogenicznych i heterogenicznych, szybkość procesu kontaktowego w obszarze kinetycznym, z udziałem dyfuzji zewnętrznej, z udziałem dyfuzji wewnetrznej, z udziałem obu rodzajów dyfuzjii, selektywność procesu, wydajność procesu, rzędowość reakcji, cząsteczkowość reakcji, energię aktywacji, współczynnik przedwykładniczy w równaniu Arrheniusa, katalizator, ogólne równanie bilansu masowego i cieplnego w układach reakcyjnych, reaktor okresowy, reaktor zbiornikowy, reaktor przepływowy rurowy, reaktor półprzepływowy, bioreaktor, rektor kontaktowy, stabilność procesu przepływowego, autotermiczność procesu przepływowego formułować: teorie: adsorpcji chemicznej Langmuira, kompleksu aktywnego, zderzeń, mechanizm Langmuira - Hinskelwooda, mechanizm Yanga - Hougena- Watsona, model Yanga - Hougena reguły: przekory, zasady termodynamiki prawa: Hessa, Kirchoffa, Gibbsa-Helmholtza nazywać: rodzaj procesu reaktorowego, funkcje termodynamiczne reagentów i reakcji chemicznych, procesy jednostkowe stosowane w inżynierii, objaśniać: wpływ poszczególnych parametrów na kierunek przemian i procesów chemicznych, mechanizm reakcji prostych, złożonych i kontaktowych, konstrukcje i zasadę działania poszczególnych rodzajów reaktorów, zasadę działania aparatów wykorzystywanych w laboratorium wybrać: schemat kinetyczny realizowanego procesu, reaktor do realizacji założonego procesu i dane termodynamiczne i fizyczne niezbędne do zaprojektowania tego reaktora zaproponować: równania bilansu masowego i cieplnego reaktora, sposób wymiany ciepła w reaktorze, odtwarzać: własności fizykochemiczne materii na podstawie równań je opisujących opisać: układ reakcyjny, zjawiska zachodzące w analizowanym układzie, mechanizm reakcji homogenicznych prostych i złożonych, heterogenicznych i kontaktowych podsumować: reakcje zachodzące w reaktorze, entalpie, entropie, pojemności cieplne reagentów rozróżniać: parametry prowadzenia procesu, funkcje termodynamiczne, reakcje chemiczne, równania kinetyczne reakcji, efekty cieplne reakcji, typy reaktorów scharakteryzować: układy reakcyjne, kinetykę reakcji, procesy jednostkowe tłumaczyć: samorzutność procesów, kierunki przemian wskazać: rząd reakcji zidentyfikować: rodzaj przemiany, rzędowość reakcji, parametry kinetyczne reakcji
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówKOS_2A_W08ma wiedzę o trendach rozwojowych i najistotniejszych nowych osiągnięciach z zakresu dyscyplin naukowych, takich jak: ochrona środowiska, inżynieria i technologia chemiczna oraz biotechnologia
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_W05ma wiedzę o trendach rozwojowych i najistotniejszych nowych osiągnięciach z zakresu dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów i pokrewnych dyscyplin naukowych
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z zasadami sporządzania bilansów stechiometrycznych, homogenicznych reakcji prostych i złożonych oraz reakcji heterogenicznych. Podanie ogólnych wiiadomości z zakresu termodynamiki, termochemii i równowag, z wykazaniem sposobów ich zastosowania do przewidywania kierunku przebiegu procesów i doboru warunków ich prowadzenia oraz do projektowania reaktorów. Umiejętność dokonywania przez studentów analizy kinetycznej procesu homogenicznego, heterogenicznego i kontaktowego. Omówienie podstawowych typów reaktorów i podanie ogólnych zależności inżynierii reaktorowej. Ukształtowanie umiejętności sporządzania bilansów masowych i cieplnych dla różnych typów reaktorów idealnych i różnych warunków prowadzenia procesu prostego, jednoreakcyjnego lub złożonego, wieloreakcyjnego (izotermicznie, adiabatycznie, nieizotermicznie ze stałą lub zmienną wymianą ciepła). Zrozumienie i interpretacja zjawisk obserwowanych w reaktorach rzeczywistych. Zapoznanie studentów z zasadami wyboru reaktora i optymalnych warunków prowadzenia procesu chemicznego oraz zasadami projektowania poszczególnych typów reaktorów. Projektowanie reaktorów pracujących w różnych warunkach temperaturowych dla realizacji wybranych procesów z zastosowaniem nowoczesnych metod obliczeniowych.
Treści programoweT-W-1Pojęcia podstawowe i bilanse stechiometryczne.
T-W-2Elamenty termochemii i statyki chemicznej.
T-W-3Kinetyka reakcji w układach homogenicznych.
T-W-4Proces chemiczny w ziarnie katalizatora.
T-W-5Klkasyfikacja reaktorów chemicznych - kryteria podziału reaktorów, organizacja procesu w czasie, warunki temperaturowe.
T-W-6Zastosowanie poszczególnych typów reaktorów w technologii chemicznej i w technologiach ochrony środowiska.
T-W-7Projektowanie reaktorów dla procesów homogenicznych ( reaktor okresowy, reaktor przepływowy zbiornikowy, reaktor przepływowy zbiornikowy, reaktor przepływowy rurowy, reaktor półprzepływowy ).
T-W-8Reaktor przepływowy rurowy dla procesów kontaktowych ( kryterium pseudohomogeniczności procesu kontaktowego, reaktor kontaktowe o modelach pseudohomogenicznych ).
T-W-9Reaktory kontaktowe o modelach heterogenicznych i zasady ich projektowania dla układów gaz - ciało stałe.
T-W-10Reaktor fluidyzacyjne i cyrkulacyje - zasady projektowania takich reaktorów.
T-W-11Bioreaktory - zasady obliczeń i doboru.
T-W-12Stabilność i autermiczność procesu przepływowego.
T-W-13Zagadnienia wyboru reaktora i warunków prowadzenia procesu chemicznego.
Metody nauczaniaM-1wykład informacyjny
M-2pokaz schematów i ilustracji
M-3objaśnianie i wyjaśnianie
M-4projekt
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Ocena formująca z zaliczenia projektu wykonanego przez każdego studenta, dokonywana w trakcie trwania zajęć, mająca wpływ na ocenę końcową
S-2Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się, pod koniec semestru.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0student ma znajomość 60 % treści programowych i zaliczony projekt
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaKOS_2A_C01-04b_U19W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: analizować: równania kinetyczne, schematy kinetyczne procesów, zmiany funkcji termodynamicznych, zależności pomiędzy parametrami dobierać: typ reaktora dla realizacji założonego procesu, wymiennik ciepła reaktora korzystać: z literatury fachowej, poradników fizykochemicznych sporządzać: bilanse masowe i cieplne reaktorów i wymienników ciepła obliczać: funkcje termodynamiczne reakcji chemicznych, stałe równowagi reakcji, równowagowy stopień przemiany, współczynniki dyfuzji, współczynniki przewodzenia i wnikania ciepła wyszukiwać: w literaturze własności fizykochemiczne substancji, wartości standardowych funkcji termodynamicznych związków zaprojektować: reaktor do prowadzenia wybranego procesu chemicznego zaprezentować: wyniki obliczeń projektowych zinterpretować: uzyskane wyniki obliczeń
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówKOS_2A_U19potrafi zaproponować ulepszenia (usprawnienia) istniejących rozwiązań technicznych
KOS_2A_U22potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją, uwzględniającą aspekty pozatechniczne - zaprojektować złożone urządzenie, obiekt, system lub proces, związane z zakresem studiowanego kierunku studiów, oraz zrealizować ten projekt - co najmniej w części - używając właściwych metod, technik i narzędzi, w tym przystosowując do tego celu istniejące lub opracowując nowe narzędzia
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_U16potrafi zaproponować ulepszenia (usprawnienia) istniejących rozwiązań technicznych
T2A_U19potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją, uwzględniającą aspekty pozatechniczne - zaprojektować złożone urządzenie, obiekt, system lub proces, związane z zakresem studiowanego kierunku studiów, oraz zrealizować ten projekt - co najmniej w części - używając właściwych metod, technik i narzędzi, w tym przystosowując do tego celu istniejące lub opracowując nowe narzędzia
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA2_U08potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z zasadami sporządzania bilansów stechiometrycznych, homogenicznych reakcji prostych i złożonych oraz reakcji heterogenicznych. Podanie ogólnych wiiadomości z zakresu termodynamiki, termochemii i równowag, z wykazaniem sposobów ich zastosowania do przewidywania kierunku przebiegu procesów i doboru warunków ich prowadzenia oraz do projektowania reaktorów. Umiejętność dokonywania przez studentów analizy kinetycznej procesu homogenicznego, heterogenicznego i kontaktowego. Omówienie podstawowych typów reaktorów i podanie ogólnych zależności inżynierii reaktorowej. Ukształtowanie umiejętności sporządzania bilansów masowych i cieplnych dla różnych typów reaktorów idealnych i różnych warunków prowadzenia procesu prostego, jednoreakcyjnego lub złożonego, wieloreakcyjnego (izotermicznie, adiabatycznie, nieizotermicznie ze stałą lub zmienną wymianą ciepła). Zrozumienie i interpretacja zjawisk obserwowanych w reaktorach rzeczywistych. Zapoznanie studentów z zasadami wyboru reaktora i optymalnych warunków prowadzenia procesu chemicznego oraz zasadami projektowania poszczególnych typów reaktorów. Projektowanie reaktorów pracujących w różnych warunkach temperaturowych dla realizacji wybranych procesów z zastosowaniem nowoczesnych metod obliczeniowych.
Treści programoweT-P-1Obliczenia wstępne przy projektowaniu reaktorów chemicznych - wyznaczanie składu mieszaniny poreakcyjnej z wykorzystaniem równań bilansu stechiometrycznego, obliczanie funkcji termodynamicznych dla reakcji chemicznej, obliczanie stałych równowagi reakcji chemicznych i składu równowagowego mieszaniny reakcyjnej, wyznaczanie parametrów równania kinetycznego, ogólne zasady projektowania wymienników ciepła.
T-P-2Przybliżone metody projektowania reaktorów chemicznych.
T-P-3Projektowanie reaktora okresowego pracujacego w warunkach izotermicznych, adiabatycznych lub ze stałą wymianą ciepła, dla wybranego procesu chemicznego.
T-P-4Projektowanie izotermicznego reaktora przepływowego zbiornikowego i izotermicznej kaskady reaktorów zbiornikowych, dla wybranego procesu chemicznego.
T-P-5Projektowanie reaktora półprzepływowego dla wybranego procesu ( warunki izotermiczne, adiabatyczne lub ze stałą wymianą ciepła ).
T-P-6Projektowanie autotermicznego, przepływowego reaktora rurowego, kontaktowego dla procesu spalania wybranego zanieczyszczenia powietrza.
Metody nauczaniaM-3objaśnianie i wyjaśnianie
M-4projekt
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Ocena formująca z zaliczenia projektu wykonanego przez każdego studenta, dokonywana w trakcie trwania zajęć, mająca wpływ na ocenę końcową
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0student ma zaliczony projekt po poprawkach
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaKOS_2A_C01-04b_K01W wyniku przeprowadzonych zajęć student nabędzie następujące postawy: aktywna postawa na zajęciach, otwartości na postępy w chemii, kreatywność w poszukiwaniu nowych rozwiązań, postępowanie zgodne zasadmi etyki, postrzeganie relacji przełożony podwładny, potrafi współdziałac i pracować w grupie, terminowej realizacji zadań, punktualnego przychodzenia na zajęcia, ma świadomość konieczności precyzyjnego wykonywania obliczeń projektowych i ustawicznego kształcenia, wrażliwość na sprawiedliwą ocenę, wyrażania ocen o prowadzącym zajęcia, potrafi mysleć i działać w sposób kreatywny
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówKOS_2A_K04potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_K03potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA2_K02potrafi myśleć i działać w sposób przedsiębiorczy
Cel przedmiotuC-2Wykształcenie: właściwych zachowań, aktywnej postawy na zajęciach, punktualności, rzetelności w prowadzeniu obliczeń projektowych i odpowiedzialności za zaprojektowane rozwiązania, umiejętności współpracy w grupie, umiejętności kreatywnego myślenia i działania.
Treści programoweT-W-8Reaktor przepływowy rurowy dla procesów kontaktowych ( kryterium pseudohomogeniczności procesu kontaktowego, reaktor kontaktowe o modelach pseudohomogenicznych ).
T-W-9Reaktory kontaktowe o modelach heterogenicznych i zasady ich projektowania dla układów gaz - ciało stałe.
T-W-10Reaktor fluidyzacyjne i cyrkulacyje - zasady projektowania takich reaktorów.
T-W-11Bioreaktory - zasady obliczeń i doboru.
T-W-12Stabilność i autermiczność procesu przepływowego.
T-W-13Zagadnienia wyboru reaktora i warunków prowadzenia procesu chemicznego.
T-P-1Obliczenia wstępne przy projektowaniu reaktorów chemicznych - wyznaczanie składu mieszaniny poreakcyjnej z wykorzystaniem równań bilansu stechiometrycznego, obliczanie funkcji termodynamicznych dla reakcji chemicznej, obliczanie stałych równowagi reakcji chemicznych i składu równowagowego mieszaniny reakcyjnej, wyznaczanie parametrów równania kinetycznego, ogólne zasady projektowania wymienników ciepła.
T-P-2Przybliżone metody projektowania reaktorów chemicznych.
T-P-3Projektowanie reaktora okresowego pracujacego w warunkach izotermicznych, adiabatycznych lub ze stałą wymianą ciepła, dla wybranego procesu chemicznego.
T-P-4Projektowanie izotermicznego reaktora przepływowego zbiornikowego i izotermicznej kaskady reaktorów zbiornikowych, dla wybranego procesu chemicznego.
T-P-5Projektowanie reaktora półprzepływowego dla wybranego procesu ( warunki izotermiczne, adiabatyczne lub ze stałą wymianą ciepła ).
T-P-6Projektowanie autotermicznego, przepływowego reaktora rurowego, kontaktowego dla procesu spalania wybranego zanieczyszczenia powietrza.
Metody nauczaniaM-3objaśnianie i wyjaśnianie
M-5anegdota
M-6gry dydaktyczne ( symulacyjne, decyzyjne, psychologiczne )
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca osiagnięte założone efekty kształcenia kompetencji społecznych.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0student zachowuje się poprawnie, jest punktualny, rzetelny w prowadzeniu obliczeń fizykochemicznych oraz projektowych, ma świadomość odpowiedzialności za opracowane projekty oraz wykazuje umiejetność pracy w grupie.
3,5
4,0
4,5
5,0