Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Technologia chemiczna (S2)
specjalność: Technologia chemiczna nieorganiczna

Sylabus przedmiotu Modelowanie i projektowanie procesów przemysłu chemicznego:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Technologia chemiczna
Forma studiów studia stacjonarne Poziom drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta magister inżynier
Obszary studiów charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Modelowanie i projektowanie procesów przemysłu chemicznego
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Fizykochemii Nanomateriałów
Nauczyciel odpowiedzialny Beata Zielinska <Beata.Zielinska@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW1 15 1,00,62egzamin
laboratoriaL1 15 2,00,38zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Matematyka 1 i 2
W-2Fizyka
W-3Podstawy informatyki
W-4Chemia fizyczna I

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zdobycie wiedzy z zakresu modelowania i projektowania procesów przemysłu chemicznego.
C-2Ukształtowanie umiejętności w zakresie opracowywania modeli dla procesów technologii chemicznej.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Plany eksperymentalne. Tworzenie planu doświadczenia (plany czynnikowe na dwóch (2k) i trzech (3k) poziomach dla wielu zmiennych (czynników), plan wielopoziomowy – kompozycyjny dla wielu zmiennych). Porównanie liczby doświadczeń wykonywanych zgodnie z planami eksperymentów czynnikowych typu 3k i 2k oraz kompozycyjnych dla różnej liczby zmiennych. Interpretacja geometryczna planu.4
T-L-2Estymacja parametrów w równaniach regresji liniowej różnego typu dla jednej zmiennej. Estymacja parametrów dla równań regresji wielu zmiennych. Dobór równania regresji o parametrach istotnych statystycznie - metoda regresji krokowej.4
T-L-3Estymacja parametrów w równaniach nieliniowych. Ekstremum lokalne, czy globalne. Próba poszukiwania odpowiedzi. Modelowanie pracy reaktora rurowego.3
T-L-4Wykonanie symulacji procesu mieszania benzenu, toluenu i o-ksylenu w programie CHEMCAD.2
T-L-5Zaliczenie2
15
wykłady
T-W-1Wprowadzenie do modelowania i symulacji. Typy modeli (empiryczny, analogowy, fizyczny, matematyczny, symulacyjne). Przygotowanie danych do modelowania. Planowanie eksperymentu.4
T-W-2Wyprowadzanie równań regresji. Równania liniowe. Dobór równania. Statystyczna estymacja przedziałów ufności parametrów. Równania dla wielu zmiennych. Dobór postaci równania i liczby zmiennych. Omówienie procedury „dobierania i odrzucania” metodą regresji krokowej. Równania nieliniowe. Metody estymacji parametrów równania. Metoda Marquardta. Modelowanie fizykochemiczne. Modele reaktora rurowego.5
T-W-3Model jednowymiarowy z założeniem przepływu tłokowego. Model jednowymiarowy z dodaniem dyspersji wzdłużnej. Model dwuwymiarowy z efektami radialnymi.2
T-W-4Metody rozwiązywania równań modelujących. Modele heterogeniczne. Stosowalność różnego typu modeli do układów rzeczywistych.2
T-W-5Modelowanie procesowe - flowsheeting. Wprowadzenie do programu CHEMCAD2
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-L-2Przygotowanie do laboratoriów na podstawie wykładów i dostępnej literatury15
A-L-3Przygotowanie się do zaliczenia przedmiotu20
A-L-4Konsultacje u prowadzącego zajęcia2
A-L-5zapoznanie się z literaturą8
60
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2Zapoznanie z literaturą dotyczącą przemiotu3
A-W-3Przygotowanie do egzaminu8
A-W-4Konsultacje2
A-W-5Udział w egzaminie2
30

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Kontrola postepów realizowanych zadań
S-2Ocena podsumowująca: Egzamin
S-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie

Zamierzone efekty uczenia się - wiedza

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
TCH_2A_C04_W01
wymienia matematyczne metody opisu procesów przemysłu chemicznego oraz przedstawia podstawową wizualizację przeliczanych procesów.
TCH_2A_W02C-1T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-5, T-W-4M-1S-2

Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
TCH_2A_C04_U01
wykorzystuje matematyczne metody opisu procesów przemysłu chemicznego; w oparciu o wiedzę zdobytą w zakresie przedmiotu, proponuje własny model dla procesów technologii chemicznej;
TCH_2A_U01, TCH_2A_U02, TCH_2A_U06C-2T-L-4, T-L-3, T-L-1, T-L-2M-2S-1, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
TCH_2A_C04_W01
wymienia matematyczne metody opisu procesów przemysłu chemicznego oraz przedstawia podstawową wizualizację przeliczanych procesów.
2,0
3,0Na egzaminie pisemnym uzyskał od 50 do 65 punktów procentowych
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
TCH_2A_C04_U01
wykorzystuje matematyczne metody opisu procesów przemysłu chemicznego; w oparciu o wiedzę zdobytą w zakresie przedmiotu, proponuje własny model dla procesów technologii chemicznej;
2,0
3,0Na zaliczeniu uzyskał od 50 do 65 punktów procentowych
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. J. Legras, Praktyczne metody analizy numerycznej, WNT, Warszawa, 1974
  2. J. Czermiński, A. Iwasiewicz, Z. Paszek, A. Sikorski, Metody statystyczne w doświadczalnictwie chemicznym, PWN, Warszawa, 1974
  3. R.J. Kaleńczuk, Podstawy Informatyki dla chemików technologów, Szczecin, 1993
  4. R.J. Kaleńczuk, Podstawy flowsheetingu – materiały do wykładu, Politechnika Szczecińska, Szczecin, 2002

Literatura dodatkowa

  1. V.V. Nalimov, V.A. Cernova, Statystyczne metody planowania doświadczeń ekstremalnych, WNT, Warszawa, 1967
  2. N.R. Draper, H. Smith, Analiza regresji stosowana, PWN, Warszawa, 1973
  3. -, Opis producenta wybranego programu statystycznego, 2011

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Plany eksperymentalne. Tworzenie planu doświadczenia (plany czynnikowe na dwóch (2k) i trzech (3k) poziomach dla wielu zmiennych (czynników), plan wielopoziomowy – kompozycyjny dla wielu zmiennych). Porównanie liczby doświadczeń wykonywanych zgodnie z planami eksperymentów czynnikowych typu 3k i 2k oraz kompozycyjnych dla różnej liczby zmiennych. Interpretacja geometryczna planu.4
T-L-2Estymacja parametrów w równaniach regresji liniowej różnego typu dla jednej zmiennej. Estymacja parametrów dla równań regresji wielu zmiennych. Dobór równania regresji o parametrach istotnych statystycznie - metoda regresji krokowej.4
T-L-3Estymacja parametrów w równaniach nieliniowych. Ekstremum lokalne, czy globalne. Próba poszukiwania odpowiedzi. Modelowanie pracy reaktora rurowego.3
T-L-4Wykonanie symulacji procesu mieszania benzenu, toluenu i o-ksylenu w programie CHEMCAD.2
T-L-5Zaliczenie2
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Wprowadzenie do modelowania i symulacji. Typy modeli (empiryczny, analogowy, fizyczny, matematyczny, symulacyjne). Przygotowanie danych do modelowania. Planowanie eksperymentu.4
T-W-2Wyprowadzanie równań regresji. Równania liniowe. Dobór równania. Statystyczna estymacja przedziałów ufności parametrów. Równania dla wielu zmiennych. Dobór postaci równania i liczby zmiennych. Omówienie procedury „dobierania i odrzucania” metodą regresji krokowej. Równania nieliniowe. Metody estymacji parametrów równania. Metoda Marquardta. Modelowanie fizykochemiczne. Modele reaktora rurowego.5
T-W-3Model jednowymiarowy z założeniem przepływu tłokowego. Model jednowymiarowy z dodaniem dyspersji wzdłużnej. Model dwuwymiarowy z efektami radialnymi.2
T-W-4Metody rozwiązywania równań modelujących. Modele heterogeniczne. Stosowalność różnego typu modeli do układów rzeczywistych.2
T-W-5Modelowanie procesowe - flowsheeting. Wprowadzenie do programu CHEMCAD2
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-L-2Przygotowanie do laboratoriów na podstawie wykładów i dostępnej literatury15
A-L-3Przygotowanie się do zaliczenia przedmiotu20
A-L-4Konsultacje u prowadzącego zajęcia2
A-L-5zapoznanie się z literaturą8
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2Zapoznanie z literaturą dotyczącą przemiotu3
A-W-3Przygotowanie do egzaminu8
A-W-4Konsultacje2
A-W-5Udział w egzaminie2
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięTCH_2A_C04_W01wymienia matematyczne metody opisu procesów przemysłu chemicznego oraz przedstawia podstawową wizualizację przeliczanych procesów.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówTCH_2A_W02Absolwent posiada poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie narzędzi informatycznych niezbędną do modelowania, planowania, projektowania i optymalizacji technologicznych procesów przemysłowych oraz metod analizy i sposobów opracowywania wyników badań eksperymentalnych
Cel przedmiotuC-1Zdobycie wiedzy z zakresu modelowania i projektowania procesów przemysłu chemicznego.
Treści programoweT-W-1Wprowadzenie do modelowania i symulacji. Typy modeli (empiryczny, analogowy, fizyczny, matematyczny, symulacyjne). Przygotowanie danych do modelowania. Planowanie eksperymentu.
T-W-2Wyprowadzanie równań regresji. Równania liniowe. Dobór równania. Statystyczna estymacja przedziałów ufności parametrów. Równania dla wielu zmiennych. Dobór postaci równania i liczby zmiennych. Omówienie procedury „dobierania i odrzucania” metodą regresji krokowej. Równania nieliniowe. Metody estymacji parametrów równania. Metoda Marquardta. Modelowanie fizykochemiczne. Modele reaktora rurowego.
T-W-3Model jednowymiarowy z założeniem przepływu tłokowego. Model jednowymiarowy z dodaniem dyspersji wzdłużnej. Model dwuwymiarowy z efektami radialnymi.
T-W-5Modelowanie procesowe - flowsheeting. Wprowadzenie do programu CHEMCAD
T-W-4Metody rozwiązywania równań modelujących. Modele heterogeniczne. Stosowalność różnego typu modeli do układów rzeczywistych.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: Egzamin
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Na egzaminie pisemnym uzyskał od 50 do 65 punktów procentowych
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięTCH_2A_C04_U01wykorzystuje matematyczne metody opisu procesów przemysłu chemicznego; w oparciu o wiedzę zdobytą w zakresie przedmiotu, proponuje własny model dla procesów technologii chemicznej;
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówTCH_2A_U01Absolwent potrafi wykorzystać pogłębioną wiedzę w zakresie procesów chemicznych, obejmującą odpowiedni dobór materiałów, surowców, metod, technik, aparatury i urządzeń do realizacji procesów chemicznych/biochemicznych oraz potrafi zastosować metody charakteryzowania surowców i otrzymanych produktów
TCH_2A_U02Absolwent potrafi wykorzystać poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie narzędzi informatycznych niezbędną do modelowania, planowania, projektowania i optymalizacji technologicznych procesów przemysłowych oraz zna metody analizy i sposoby opracowywania wyników badań eksperymentalnych
TCH_2A_U06Absolwent w oparciu o właściwe źródła literaturowe potrafi rozwiązywać złożone i nietypowe problemy w obszarze wybranych zagadnień technologii chemicznej
Cel przedmiotuC-2Ukształtowanie umiejętności w zakresie opracowywania modeli dla procesów technologii chemicznej.
Treści programoweT-L-4Wykonanie symulacji procesu mieszania benzenu, toluenu i o-ksylenu w programie CHEMCAD.
T-L-3Estymacja parametrów w równaniach nieliniowych. Ekstremum lokalne, czy globalne. Próba poszukiwania odpowiedzi. Modelowanie pracy reaktora rurowego.
T-L-1Plany eksperymentalne. Tworzenie planu doświadczenia (plany czynnikowe na dwóch (2k) i trzech (3k) poziomach dla wielu zmiennych (czynników), plan wielopoziomowy – kompozycyjny dla wielu zmiennych). Porównanie liczby doświadczeń wykonywanych zgodnie z planami eksperymentów czynnikowych typu 3k i 2k oraz kompozycyjnych dla różnej liczby zmiennych. Interpretacja geometryczna planu.
T-L-2Estymacja parametrów w równaniach regresji liniowej różnego typu dla jednej zmiennej. Estymacja parametrów dla równań regresji wielu zmiennych. Dobór równania regresji o parametrach istotnych statystycznie - metoda regresji krokowej.
Metody nauczaniaM-2Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Kontrola postepów realizowanych zadań
S-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Na zaliczeniu uzyskał od 50 do 65 punktów procentowych
3,5
4,0
4,5
5,0