Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (S2)
Sylabus przedmiotu Komputerowe metody projektowania:
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 | Komputerowe metody projektowania | ||
| Specjalność | Informatyka procesowa | ||
| Jednostka prowadząca | Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesów Ochrony Środowiska | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Elżbieta Gabruś <Elzbieta.Gabrus@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Bogdan Ambrożek <Bogdan.Ambrozek@zut.edu.pl>, Konrad Witkiewicz <Konrad.Witkiewicz@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 7,0 | ECTS (formy) | 7,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Znajomość matematyki, termodynamiki oraz programowania w zakresie podstawowym. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z podstawami komputerowzch metod projektowania. |
| C-2 | Ukształtowanie umiejętności modelowania matematycznego procesów z wykorzystaniem programów komputerowych oraz symulatorów komercyjnych. |
| C-3 | Nabycie umiejętności określania priorytetów przy doborze właściwej metody i poprawności rozwiązywania problemów inżynierskich z dziedziny projektowania procesów. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| projekty | ||
| T-P-1 | Symulacja wybranych procesów inżynierii chemicznej. Przykładowo: zebranie i opracowanie danych fizyko-chemicznych dla wybranego układu trójskładnikowego o nieograniczonej, wzajemnej rozpuszczalności, wyszukiwanie danych, aproksymacja danych przy użyciu programu STATISTICA , predykcja danych za pomocą równań przy użyciu programu MATHCAD lub arkusza kalkulacyjnego Excel, wyznaczanie równowagi ciecz-para pod stałym ciśnieniem metodą aproksymacji z użyciem procedury rozwiązywania równań programu POLYMATH, predykcja równowagi VLE dla układu trójskładnikowego metodą UNIFAC. | 22 |
| T-P-2 | Symulacja suszarki komorowej z recyklem. Znajdowanie optymalnego ekonomicznie stopnia recyklu gazu suszącego. Wprowadzanie danych do biblioteki programu dryPAK, obliczenia bilansowe dla zmiennego stopnia recyklu - program dryPAK, obliczanie wymiarów suszarki oraz optimum ekonomicznego - program MATHCAD. | 20 |
| T-P-3 | Symulacja wybranych procesów inżynierii chemicznej. Przykładowo: Symulacja kolumny rektyfikacyjnej dla mieszaniny trójskładnikowej za pomocą symulatora CHEMCAD V lub ASPEN Plus. Przygotowanie danych, symulacja kolumny półkowej i wypełnionej przy użyciu programu CHEMCAD V lub ASPEN Plus. | 18 |
| 60 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Potrzeby, cele i zastosowania komputerowego projektowania procesów. Przygotowanie i przetwarzanie danych do projektowania: Stałe fizyczne dla czystych substancji. Zależności P-V-T dla czystych gazów i cieczy. Objętościowe właściwości mieszanin - metody predykcji danych dla mieszanin (reguły mieszania). Właściwości termodynamiczne gazów doskonałych, rzeczywistych oraz cieczy. Równowaga ciecz-para oraz ciepła parowania czystych cieczy. Równowaga ciecz-para w rzeczywistych układach wieloskładnikowych. | 15 |
| T-W-2 | Symulacja procesów: pojęcia modelowanie, symulacja, projektowanie. Klasyfikacja obiektów jako przedmiotów modelowania. Typy modeli matematycznych i ich struktura matematyczna. Obiekty opisane równiami algebraicznymi. Obiekty opisane równaniami różniczkowymi zwyczajnymi. Układy opisane równaniami różniczkowymi cząstkowymi. Bilanse masy i energii dla modeli statycznych o parametrach skupionych. | 15 |
| T-W-3 | Metody predykcji lepkości czystych gazów i cieczy - zależność od temperatury i ciśnienia. Lepkość mieszanin gazów i cieczy - zależność od temperatury i ciśnienia. Współczynniki dyfuzji w układzie wieloskładnikowym dla mieszanin gazowych i ciekłych. Predykcja równowagi ciecz-para metodą UNIFAC. Obsługa wybranych baz danych własności fizykochemicznych. | 12 |
| T-W-4 | Bilanse masy i energii dla układów dynamicznych o parametrach skupionych i rozłożonych. Omówienie podstawowych członów występujących w tych równaniach: przewodzenie (dyfuzja), adwekcja, źródło, upust. Zagadnienia brzegowe w przypadku współprądu i przeciwprądu. Metodyka rozwiązywania modelu przepływu krzyżowego. Techniki rozwiązywania modeli. | 10 |
| T-W-5 | Symulatory procesów: omówienie występujących na rynku światowym symulatorów procesów. Symulator CHEMCAD V, ANSYS etc.. Inne narzędzia: POLYMATH, MATHCAD, MATLAB z SIMULINKiem, MATHEMATICA, MAPLE etc. | 8 |
| 60 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| projekty | ||
| A-P-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 60 |
| A-P-2 | Przygotowanie projektu | 30 |
| 90 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 60 |
| A-W-2 | Studiowanie literatury przedmiotu | 20 |
| A-W-3 | Przygotowanie do egzaminu | 40 |
| 120 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Metoda podająca: wykład informacyjny |
| M-2 | Metoda praktyczna: komputerowe ćwiczenia projektowe. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny i ustny |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Sprawozdanie pisemne z wykonanych praktycznych zadań projektowych. |
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_C01-05_W04 student potrafi scharakteryzować podstawowe metody stosowane w komputerowych metodach projektowania. | ICHP_2A_W01, ICHP_2A_W02, ICHP_2A_W04, ICHP_2A_W05, ICHP_2A_W07, ICHP_2A_W09 | — | — | C-1 | T-P-2, T-P-1, T-P-3, T-W-3, T-W-4, T-W-2, T-W-1, T-W-5 | M-1 | S-1, S-2 |
| ICHP_2A_C01-05_W09 student potrafi zaproponować metode projektowania większośći problemów projektowych z dziedziny in.zynierii procesowej. | ICHP_2A_W01, ICHP_2A_W02, ICHP_2A_W04, ICHP_2A_W05, ICHP_2A_W07, ICHP_2A_W09 | — | — | C-2 | T-P-2, T-P-1, T-P-3, T-W-3, T-W-4, T-W-2, T-W-1, T-W-5 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
| ICHP_2A_C01-05_W1 student potrafi rozróżniać elementarne metody komputerowych metod projektowania. | ICHP_2A_W01, ICHP_2A_W02, ICHP_2A_W04, ICHP_2A_W05, ICHP_2A_W07, ICHP_2A_W09 | — | — | C-3 | T-P-2, T-P-1, T-P-3, T-W-3, T-W-4, T-W-2, T-W-1, T-W-5 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
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_C01-05_U01 student ma zdolność do stosowania wiedzy nabytej w dziedzinie inżynierii procesowej do celów projektowania komputerowego. | ICHP_2A_U01, ICHP_2A_U02, ICHP_2A_U03, ICHP_2A_U04, ICHP_2A_U07, ICHP_2A_U08, ICHP_2A_U09, ICHP_2A_U11, ICHP_2A_U16 | — | — | C-1 | T-P-2, T-P-1, T-P-3, T-W-3, T-W-4, T-W-2, T-W-1, T-W-5 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
| ICHP_2A_C01-05_U05 student ma zdolność do kreatywnego stosowania metod projektowania nabytych na zajęciach. | ICHP_2A_U15 | — | — | C-2 | T-P-2, T-P-1, T-P-3, T-W-3, T-W-4, T-W-2, T-W-1, T-W-5 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
| ICHP_2A_C01-05_U11 student ma umiejętności kognitywne oraz praktyczne do projektowania komputerowego. | ICHP_2A_U01 | — | — | C-3 | T-P-2, T-P-1, T-P-3, T-W-3, T-W-4, T-W-2, T-W-1, T-W-5 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
| ICHP_2A_C01-05_U18 student ma umiejętność z korzystania z know-how w celu wykonania zadań i rozwiązań projektowych. | ICHP_2A_U10 | — | — | C-1 | T-P-2, T-P-1, T-P-3, T-W-3, T-W-4, T-W-2, T-W-1, T-W-5 | M-1, M-2 | S-1, 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_C01-05_K01 student nabędzie postawę aktywną i kreatywną do rozwiązywania zagadnień projektowych. | ICHP_2A_K01, ICHP_2A_K03, ICHP_2A_K06, ICHP_2A_K07 | — | — | C-2 | T-P-2, T-P-1, T-P-3, T-W-3, T-W-4, T-W-2, T-W-1, T-W-5 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
| ICHP_2A_C01-05_K06 student nabędzie postawę postępowania etycznego, postrzegania relacji współpracy i dobra wspólnego w grupie. | ICHP_2A_K06 | — | — | C-3 | T-P-2, T-P-1, T-P-3, T-W-3, T-W-4, T-W-2, T-W-1, T-W-5 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_2A_C01-05_W04 student potrafi scharakteryzować podstawowe metody stosowane w komputerowych metodach projektowania. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi samodzielnie rozwiązać prosty problem inżynierski z dziedziny komputerowego projektowania procesów. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ICHP_2A_C01-05_W09 student potrafi zaproponować metode projektowania większośći problemów projektowych z dziedziny in.zynierii procesowej. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi samodzielnie rozwiązać podstawowy problem inżynierski z dziedziny komputerowego projektowania procesów. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ICHP_2A_C01-05_W1 student potrafi rozróżniać elementarne metody komputerowych metod projektowania. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi samodzielnie rozwiązać elementarny problem inżynierski z dziedziny komputerowego projektowania procesów. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_2A_C01-05_U01 student ma zdolność do stosowania wiedzy nabytej w dziedzinie inżynierii procesowej do celów projektowania komputerowego. | 2,0 | |
| 3,0 | student poprawnie używa niektórych narzędzi stosowanych w komputerowym projektowaniu procesów. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ICHP_2A_C01-05_U05 student ma zdolność do kreatywnego stosowania metod projektowania nabytych na zajęciach. | 2,0 | |
| 3,0 | student poprawnie używa uproszczonych narzędzi stosowanych w komputerowym projektowaniu procesów. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ICHP_2A_C01-05_U11 student ma umiejętności kognitywne oraz praktyczne do projektowania komputerowego. | 2,0 | |
| 3,0 | student poprawnie używa elementarnych narzędzi stosowanych w komputerowym projektowaniu procesów. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ICHP_2A_C01-05_U18 student ma umiejętność z korzystania z know-how w celu wykonania zadań i rozwiązań projektowych. | 2,0 | |
| 3,0 | student poprawnie używa niektórych narzędzi stosowanych w komputerowym projektowaniu procesów. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_2A_C01-05_K01 student nabędzie postawę aktywną i kreatywną do rozwiązywania zagadnień projektowych. | 2,0 | |
| 3,0 | student nabywa poprawnej postawy w stosumku do stosowania kreatywnego komputerorowych metod projektowania jak i poprawnej postawy etycznej w grupie studentów. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ICHP_2A_C01-05_K06 student nabędzie postawę postępowania etycznego, postrzegania relacji współpracy i dobra wspólnego w grupie. | 2,0 | |
| 3,0 | student nabywa postawy aktywnej w stosumku do stosowania komputerorowych metod projektowania oraz poprawnej postawy etycznej w grupie studentów. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- R.G. Rice, D.D. Do, Applied Mathematics and Modeling for Chemical Engineers, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1995, 1
- M.B. Cutlip, M. Shacham, Problem Solving in Chemical Engineering with Numerical Methods, Prentice Hall, Boston, 2007, 2
- Poling, J.M. Prausnitz, J.P. O’Connell, The Properties of Gases and Liquids, McGraw-Hill, New York, 2001
- C.J. Geankopolis, Transport Processes and Unit Operations, Prentice Hall LPTR, New Jersey, 1993
- J.R. Welty, C.E. Wics, R.E. Wilson, G. Rorrer, Fundamentals of Momentum, Heat, and Mass Transfer, John Wiley & Sons, Inc, New York, 2001
- A. Jeffrey, Advanced Engineering Mathematics, Academic Press, New York, 2002, 3
- New York, Multicomponent Mass Transfer, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1993, 2
Literatura dodatkowa
- M.P. Cady, C.A. Trapp, A Mathcad Primer for Physical Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 1999, 1
- CHEMCAD ł, Podręcznik użytkownika; Książka szkoleniowa, Nor-Par a.s., Oslo, 2007, 4