Váš prohlížeč nepodporuje JavaScript nebo je jeho podpora vypnutá. Některé funkce nemusejí být dostupné.
Modelování procesů v chemickém inženýrství - M409013
Anglický název:
Mathematical modeling of processes in chemical engineering
Zajišťuje:
Ústav chemického inženýrství (409)
Fakulta:
Fakulta chemicko-inženýrská
Platnost:
od 2019
Semestr:
zimní
Body:
zimní s.:5
E-Kredity:
zimní s.:5
Způsob provedení zkoušky:
zimní s.:
Rozsah, examinace:
zimní s.:2/2, Z+Zk [HT]
Počet míst:
30 / 30 (neurčen)
Minimální obsazenost:
neomezen
Jazyk výuky:
čeština
Způsob výuky:
prezenční
Způsob výuky:
prezenční
Úroveň:
Pro druh:
navazující magisterské
Poznámka:
předmět je možno zapsat mimo plán povolen pro zápis po webu
Pro tento předmět jsou dostupné online materiály
Anotace -
--- čeština angličtina
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
Předmět je zaměřen na rozvíjení praktických schopností studentů při formulaci modelových rovnic různých chemicko-inženýrských problémů, jejich úpravě do tvaru vhodného pro řešení rovnicově-orientovaným programem a osvojení si praktických dovedností se simulacemi. Jako základní nástroj pro modelování je zvolen program MATLAB v základní verzi nebo odpovídající volně-dostupné programy pracující se stejnou syntaxí zápisu problémů.
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
The subject is oriented to develop practical skills of students in the formulation of model equations of various chemical-engineering problems, their arrangement in the form suitable for the solution by equation-oriented program and acquirement of practical skills with simulations. Program MATLAB is selected as the basic tool for the modeling and alternative freely-available programs working with the same syntax of model equations are mentioned.
Výstupy studia předmětu -
--- čeština angličtina
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
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.
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
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.
Literatura -
--- čeština angličtina
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
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
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
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
Studijní opory -
--- čeština angličtina
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
Studijní opory ve formě vzorových řešených úloh upravených pro MATLAB jsou k dispozici na cvičení.
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
Examples of various problems arranged for MATLAB are provided at seminars.
Metody výuky -
--- čeština angličtina
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
Přednášky dvě hodiny týdně.
Praktická cvičení dvě hodiny týdně.
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
Lectures two hours a week.
Practical seminars two hours a week.
Požadavky ke zkoušce (Forma způsobu ověření studijních výsledků) -
--- čeština angličtina
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
Dva písemné testy na počítači v průběhu semestru.
Ústní zkouška se dvěma otázkami.
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
Two written tests on computers during the course.
Oral exam with two questions.
Sylabus -
--- čeština angličtina
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
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".
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
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.
Studijní prerekvizity -
--- čeština angličtina
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
Chemické inženýrství I
Poslední úprava: Hladíková Jana (16.01.2018)
Chemical Engineering I (or equivalent)
Zátěž studenta
Činnost
Kredity
Hodiny
Účast na přednáškách
1
28
Příprava na přednášky, semináře, laboratoře, exkurzi nebo praxi
1.5
42
Příprava na zkoušku a její absolvování
1.5
42
Účast na seminářích
1
28
5 / 5
140 / 140