Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (S2)
specjalność: Inżynieria procesów w technologiach przetwórczych
Sylabus przedmiotu Zaawansowane metody matematyczne w modelowaniu procesowym:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Inżynieria chemiczna i procesowa | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister inżynier | ||
| Obszary studiów | nauki techniczne, studia inżynierskie | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Zaawansowane metody matematyczne w modelowaniu procesowym | ||
| Specjalność | Informatyka procesowa | ||
| Jednostka prowadząca | Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesów Ochrony Środowiska | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Konrad Witkiewicz <Konrad.Witkiewicz@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Bogdan Ambrożek <Bogdan.Ambrozek@zut.edu.pl>, Konrad Witkiewicz <Konrad.Witkiewicz@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Znajomość matematyki na poziomie średnio zaawansowanym. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z podstawowymi zasadami modelowania procesowego. |
| C-2 | Ukształtowanie umiejętności rozwiązywania podstawowych zagadnień z dziedziny modelowania procesowego. |
| C-3 | Uświadomienie konieczności ciągłego doskonalenia nowoczesnych metod modelowania procesów. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Wykonywanie obliczeń symbolicznych za pomocą wybranych programów (Mathcad, Polymath, Matematica): transformacje Laplace’a, transformacje Fouriera. | 6 |
| T-L-2 | Równania różniczkowe zwyczajne. Formułowanie modeli wybranych procesów inżynierii chemicznejw postaci układów równań różniczkowych zwyczajnych (problemy wartości początkowej). | 4 |
| T-L-3 | Metody rozwiązywania układów równań różniczkowych zwyczajnych (problemy wartości początkowej). | 4 |
| T-L-4 | Równania różniczkowe zwyczajne. Formułowanie modeli wybranych procesów inżynierii chemicznej w postaci układów równań różniczkowych zwyczajnych (problemy wartości brzegowej). | 4 |
| T-L-5 | Metody rozwiązywania układów równań różniczkowych zwyczajnych (problemy wartości brzegowej). | 5 |
| T-L-6 | Układy równań różniczkowych zwyczajnych - dwupunktowe zagadnienia brzegowe. | 4 |
| T-L-7 | Układy równań różniczkowych zwyczajnych - dwupunktowe zagadnienia brzegowe; Metody rozwiązywania problemów. | 6 |
| T-L-8 | Problemy inżynierii procesowej opisywane równaniami różniczkowymi cząstkowymi (układami równań) - metody rozwiązywania. | 12 |
| 45 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Formułowanie problemów inżynierii chemicznej – budowanie modelu procesu; Ilustracja formułowania modelu procesu (chłodzenie płynu w rurze cyrkulacyjnej: Model 1 - przepływ tłokowy; Model 2 - przepływ laminarny) | 4 |
| T-W-2 | Połączenie koncepcji szybkości (kinetyki) i równowagi procesu na przykladzie kolumny adsorpcyjnej z nieruchomym złożem adsorbentu | 2 |
| T-W-3 | Warunki brzegowe i konwencja znaków | 1 |
| T-W-4 | Hierarchia modelu i jego ważność w analizie procesu; Cztery poziomy modelowania na przykładzie chłodzenia rozpuszczalnika w łaźni za pomocą zanurzenia pręta stalowego, umożliwiającego dyssypację energii; Ocena adekwatności poszczególnych poziomów modelowania - określenie zakresów ważności każdego bardziej skomplikowanego modelu w hierarchii; Końcowa analiza w której użytkownik musi decydować kiedy prostota modelu jest ważniejsza niż dokładność przewidywania. | 6 |
| T-W-5 | Wybrane techniki analityczne rozwiązywania modeli prowadzących do równań różniczkowych zwyczajnyckh pierwszego rzędu. | 2 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | uczestnictwo w zajęciach | 45 |
| A-L-2 | Przygotowanie sprawozdania pisemnego. | 30 |
| 75 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-W-2 | Konsultacje | 2 |
| A-W-3 | przygotowanie do egzaminu | 26 |
| A-W-4 | Egzamin ustny | 2 |
| 45 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Metoda podająca: wykład informacyjny |
| M-2 | Metoda praktyczna: komputerowe ćwiczenia laboratoryjne. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny i ustny |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Sprawozdanie pisemne z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych. |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_2A_C01-02_W01 Student definiuje podstawowe zasady modelowania procesowego. | ICHP_2A_W01 | — | — | C-1 | T-W-1, T-W-5, T-W-3, T-W-2, T-W-4 | M-1 | S-1 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_2A_C01-02_U01 Student potrafi rozwiązywać podstawowe zagadnienia z dziedziny modelowania procesowego. | ICHP_2A_U07, ICHP_2A_U09 | — | — | C-2 | T-L-1, T-L-8, T-L-5, T-L-4, T-L-6, T-L-3, T-L-7, T-L-2 | M-2 | S-2 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_2A_C01-02_K01 Student ma świadomość ciągłego doskonalenia nowoczesnych metod modelowania procesów. | ICHP_2A_K03 | — | — | C-3 | T-L-1, T-L-8, T-L-5, T-L-4, T-L-6, T-L-3, T-L-7, T-L-2, T-W-1, T-W-5, T-W-3, T-W-2, T-W-4 | M-1, M-2 | S-2, S-1 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_2A_C01-02_W01 Student definiuje podstawowe zasady modelowania procesowego. | 2,0 | nie spełnia kryteriów dla oceny 3,0 |
| 3,0 | Student zna podstawowe zasady modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. | |
| 3,5 | Student potrafi scharakteryzować większość zasad modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. | |
| 4,0 | Student potrafi scharakteryzować i poprawnie zastosować większość omawianych na zajęciach zasad modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. | |
| 4,5 | Student potrafi poprawnie zastosować wszystkie omawiane na zajęciach zasady modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. | |
| 5,0 | Student potrafi poprawnie zastosować najbardziej zaawansowane zasady modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_2A_C01-02_U01 Student potrafi rozwiązywać podstawowe zagadnienia z dziedziny modelowania procesowego. | 2,0 | nie spełnia kryteriów dla oceny 3,0 |
| 3,0 | Student umie formułować podstawowe zasady modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. | |
| 3,5 | Student umie interpretować większość zasad modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. | |
| 4,0 | Student umie interpretować i poprawnie zastosować większość omawianych na zajęciach zasad modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. | |
| 4,5 | Student umie poprawnie zastosować wszystkie omawiane na zajęciach zasady modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. | |
| 5,0 | Student umie poprawnie zastosować najbardziej zaawansowane zasady modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_2A_C01-02_K01 Student ma świadomość ciągłego doskonalenia nowoczesnych metod modelowania procesów. | 2,0 | nie spełnia kryteriów dla oceny 3,0 |
| 3,0 | Student nabywa aktywną postawę w podejściu do modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. | |
| 3,5 | Student jest chętny do stosowania modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. | |
| 4,0 | Student jest kreatywny w podejściu do modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. | |
| 4,5 | Student nabywa twórczej postawy w podejściu do modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. | |
| 5,0 | Student jest twórczy i innowacyjny w podejściu do modelowania matematycznego w inżynierii procesowej. |
Literatura podstawowa
- Loney N.W., Applied Mathematical Methods for Chemical Engineers, CRC Press, New York, 2001
- Rice R.G., Applied Mathematics and Modeling for Chemical Engineers, John Wiley & Sons, New York, 1995
Literatura dodatkowa
- Varma A., Morbidelli M., Mathematical Methods in Chemical Engineering, Oxford University Press, , New York, 1997