Students will acquire theoretical and practical skills for:

1. Writing of model equations for a broad class of chemical-engineering problems.

2. Processing of model equations by various methods, for example, by the finite volume method.

3. Arrangement of equations in the form suitable for equation-oriented simulators.

4. Simulation and vizualization of obtained results.

Studenti získají teoretické a praktické dovednosti pro:

1. Zápis modelových rovnic široké třídy chemicko-inženýrských problémů.

2. Zpracování modelových rovnic různými standardními způsoby, například metodou konečných objemů.

3. Úpravu rovnic pro rovnicově-orientované simulátory.

4. Řešení a vizualiaci získaných výsledků.

R: Bequette, B.W.: Process Dynamics. Modeling, Analysis, and Simulation, Prentice Hall PTR, N.J., 1998

A: Burianec Z.: Analýza dynamických procesů, Učební texty VŠCHT , Praha, 1979

A: Ingham, J., Dunn, I.J., et al.:Chemical Engineering Dynamics, VCH, Weinheim, 1994

A: Hangos, K.M., Cameron, I.T.: Process Modelling and Model Analysis, Academic Press, N.Y., 2001

Z: Bequette, B.W.: Process Dynamics. Modeling, Analysis, and Simulation, Prentice Hall PTR, N.J., 1998

D: Burianec Z.: Analýza dynamických procesů, Učební texty VŠCHT , Praha, 1979

D: Ingham, J., Dunn, I.J., et al.:Chemical Engineering Dynamics, VCH, Weinheim, 1994

D: Hangos, K.M., Cameron, I.T.: Process Modelling and Model Analysis, Academic Press, N.Y., 2001

Examples of various problems arranged for MATLAB are provided at seminars.

Studijní opory ve formě vzorových řešených úloh upravených pro MATLAB jsou k dispozici na cvičení.

Lectures two hours a week.

Practical seminars two hours a week.

Přednášky dvě hodiny týdně.

Praktická cvičení dvě hodiny týdně.

Two written tests on computers during the course.

Oral exam with two questions.

Dva písemné testy na počítači v průběhu semestru.

Ústní zkouška se dvěma otázkami.

1. Model and modeling, classification of models.

2. Types of problems described by algebraic equations. Methods for phase-equilibria calculations.

3. Transformation of balance bilinear equation into linear equations. Sequential and global solution of balance problems.

4. Flash destillation with enthalpy balance for multi-component system.

5. Systems of ordinary differential equations. Case studies of reaction kinetics in the batch reactor.

6. Models with enthalpy balances. PID controller of temperature and its incorporation into model of stirred reactor.

7. Differential-algebraic equations and their classification. Index and consistent initial conditions.

8. Semi-batch reactor with non-constant density of liquid phase. Transformation into linear-implicit form.

9. Batch rectification of multicomponent mixture. Model equations and simplifying assumptions.

10. Finite Volume Method for spatially distributed problems. Application to reaction-diffusion problem in spherical particle.

11. Application of Finite Volume Method on the problem of meat can heating/sterlization and on heat exchanger with loop.

12. Axial dispersion and description of adsorption column by the Finite Volume Method and kinetics of mass transfer.

13. Boundary value problem for ordinary differential equations. Case problem of Stefan tube. Shooting method.

14. Convection-dispersion problems. Tubular reactor with axial dispersion. Differential approximation of "up-wind" type.

1. Pojem modelu a modelování, způsoby modelování, třídění modelů.

2. Typy problémů popsaných algrebraickými rovnicemi. Metody popisu fázových rovnováh.

3. Převod bilančních bilineárních rovnic na rovnice lineární. Sekvenční a globální řešení bilančních problémů.

4. Mžiková destilace s enthalpickou bilancí pro vícesložkový systém.

5. Soustavy obyčejných diferenciálních rovnic. Typické úlohy reakční kinetiky ve vsádkovém reaktoru.

6. Modely s entalpickými bilancemi. Zařazení PID regulátoru teploty do modelu.

7. Diferenciálně-algrebraické rovnice a jejich klasifikace. Index a konzistentní počáteční podmínky.

8. Polovsádkový reaktor s proměnnou hustotou kapalné fáze. Převod do lineárně-implicitního tvaru.

9. Vsádková rektifikace vícesložkové směsi. Zápis modelových rovnic. Zjednodušující předpoklady.

10. Metoda konečných objemů pro prostorově-distribuované problémy. Aplikace na reakčně-difuzní problém v kulaté částici.

11. Aplikace metody konečných objemů na problém zahřívání konzervy a na výměník tepla se smyčkou.

12. Axiální disperze a popis absorpční kolony metodou konečných objemů s využitím kinetiky transportu hmoty.

13. Okrajová úloha pro obyčejné diferenciální rovnice. Problém Stefanovy trubice. Metoda střelby.

14. Konvekčně-disperzní problémy. Trubkový reaktor s axiální disperzí. Použití diferenčních náhrad typu "up-wind".

Chemical Engineering I (or equivalent)

Chemické inženýrství I