Předmět je zaměřen na metody chemické kinetiky a navrhování chemických reaktorů. Pozornost je také věnována přenosu hmoty a tepla v reakčních systémech s tuhými katalyzátory. Na pozadí konstrukce běžných průmyslových chemických reaktorů jsou formulovány jejich matematické modely reprezentované obyčejnými a parciálními diferenciálními rovnicemi. Jsou probírány numerické metody řešení těchto matematických modelů, které slouží jako nástroj k demonstraci typického chování reaktorů. Dále jsou probírány metody analýzy experimentálních kinetických dat pro navržený reakční mechanismus.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
The course is focused on methods of chemical kinetics and design of chemical reactors. The attention is also paid to the role of mass and heat transport in reaction systems with solid catalysts. On the background of construction of the common industrial chemical reactors, their mathematical models represented by ordinary and partial differential equations are derived and, consequently, solved using numerical methods. The models serve as an instrument for exemplifying the typical behaviour of reactors. In addition, methods of analysing the kinetic data collected in the ideal reactors are presented.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Výstupy studia předmětu -
Studenti budou umět:
1. Formulovat lokální bilance hmotnosti, hybnosti a energie pro reagující soustavy.
2. Popsat konstrukci nejčastěji používaných chemických reaktorů.
3. Na základě volby typu reaktoru (jeho konstrukce) sestavit matematické modely reaktorů a diskutovat jejich přednosti a nedostatky.
4. Vysvětlit statické a dynamické chování chemických reaktorů na základě numerického řešení matematických modelů.
5. Interpretovat experimentální kinetická data.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Students will be able to:
1. Formulate local balance of mass, motion and energy in reaction systems.
2. Describe the construction of ubiquitous chemical reactors.
3. Formulate mathematical models of a selected reactor on the basis of its construction and discuss their advantages and drawbacks.
4. Account for steady-state and dynamic behaviour of chemical reactors with the aid of mathematical modelling.
5. Interpret experimental kinetic data.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Podmínky zakončení předmětu (Další požadavky na studenta) -
Studenti musí úspěšně napsat zkouškový test a následně uspět u ústní zkoušky.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Students must pass the final written test and, consequently, must pass the oral examination.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Literatura -
Povinná:
Aplikovaná reakční kinetika, Bernauer, Bohumil, Fíla, Vlastimil, Bernauer, Milan
Chemical Reactor Design and Operation, K. R. Westerterp, W. P. M. van Swaaij and A. A. C. M. Beenackers, 1984
Doporučená:
Chemical Reactor Modeling. Multiphase Reactive Flows, Hugo A. Jakobsen, 2008
Poslední úprava: Čapek Pavel (16.08.2024)
R: K. R. Westerterp, W. P. M. Van Swaaij, A. A. C. M. Beenackers: Chemical Reactor Design and Operation, J. Wiley & Sons, Chichester (1984). ISBN: 0 471 90183 0
A: H. Scott Fogler: Elements of Chemical Reaction Engineering. 4th Edition Prentice Hall, 2006, ISBN: 0-13-047394-4.
A: H. A. Jakobsen: Chemical Reactor Modeling. Multiphase Reactive Flow. Springer, Berlin (2008). ISBN: 978-3-540-25197-2
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Sylabus -
1. Opakování základní pojmů z chemické kinetiky a reaktorového inženýrství. Opakování základních (ideálních) typů chemických reaktorů.
2. Lokální bilance hmotnosti, hybnosti a energie.
3. Kinetické rovnice pro popis složitých reakčních soustav. Langmuir-Hinshelwoodův and Eley-Ridealův mechanismus reakcí na rozhraní tuhá látka – plyn.
4. Identifikace parametrů kinetických rovnic.
5. Transportní jevy v pórovitých katalyzátorech. Mechanismy transportu. Maxwell-Stefanovy rovnice. Efektivní transportní koeficienty a jejich experimentální určování.
6. Částice pórovitého katalyzátoru a transport hmoty.
7. Částice pórovitého katalyzátoru a současný transport hmoty a tepla.
8. Reaktory pro soustavu plynná reakční směs – tuhý katalyzátor.
9. Jednorozměrný pseudohomogenní model katalytického reaktoru s výměnou tepla.
10. Dvourozměrný pseudohomogenní model katalytického reaktoru s výměnou tepla.
11. Dvourozměrný heterogenní model katalytického reaktoru s výměnou tepla.
12. Vícefázové reaktory
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Syllabus
1. Revision of basic terminology of chemical kinetics and reactor engineering. Revision of basic (ideal) types of chemical reactors.
2. Local balances of mass, momentum and energy: Equations of continuity, motion, and energy.
3. Rate laws for complex reaction systems. Langmuir-Hinshelwood and Eley-Rideal mechanisms of reactions at solid-gas interface.
4. Estimation of parameters of kinetic equations.
5. Transport phenomena in porous catalysts. Transport mechanisms. Maxwell-Stefan’s equations. Effective transport coefficients and their estimation.
6. Porous particle of catalyst and mass transport.
7. Porous particle of catalyst and simultaneous mass and heat transport.
8. Fixed bed reactors: gaseous reaction mixture – solid catalyst.
9. One-dimensional pseudo-homogeneous model of catalytic reactors with heat transfer.
10. Two-dimensional pseudo-homogeneous model of catalytic reactors with heat transfer.
11. Two-dimensional heterogeneous model of catalytic reactors with heat transfer.
12. Multiphase reactors (trickle bed and slurry reactors).
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Studijní opory -
Perry's chemical engineering handbook, McGraw-Hill, New York, 1999, 0071154485
Matlab software.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Perry's chemical engineering handbook, McGraw-Hill, New York, 1999, 0071154485
