Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (S1)
Sylabus przedmiotu Inżynieria reaktorów chemicznych:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Inżynieria chemiczna i procesowa | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Inżynieria reaktorów chemicznych | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Paulina Pianko-Oprych <Paulina.Pianko@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Halina Murasiewicz <Halina.Murasiewicz@zut.edu.pl>, Paulina Pianko-Oprych <Paulina.Pianko@zut.edu.pl>, Barbara Zakrzewska <Barbara.Zakrzewska@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 5,0 | ECTS (formy) | 5,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Stechiometria reakcji chemicznych. Podstawy kinetyki chemicznej. |
| W-2 | Podstawy bilansów masy i energii w technice |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studenta ze sposobami identyfikacji równan kinetycznych reakcji chemicznych |
| C-2 | Przygotowanie studenta do prowadzenia podstawowych obliczeń projektowych różnych typów reaktorów chemicznych i biochemicznych |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| T-A-1 | Obliczenia podstawowe: liczba reakcji liniowo niezależnych; stopnie przemiany; skład mieszaniny poreakcyjnej | 1 |
| T-A-2 | Przemiany złożone – stopnie przemiany; skład mieszaniny poreakcyjnej; reakcje z kontrakcją | 1 |
| T-A-3 | Statyka chemiczna – skład równowagowy reakcji; stałe równowagowe | 1 |
| T-A-4 | Kinetyka chemiczna – rzędowość reakcji zalezność stałej szybkości reakcji od temperatury; równanie Arrheniusa | 2 |
| T-A-5 | Reaktory zbiornikowe okresowe – czas przebywania w reaktorze | 2 |
| T-A-6 | Reaktory zbiornikowe okresowe – objętość reaktora | 2 |
| T-A-7 | Reaktor rurowy przepływowy – objętość reaktora | 2 |
| T-A-8 | Reaktor zbiornikowy przepływowy – zastępczy czas przebywania, objętość przestrzeni reakcyjnej, zdolność produkcyjna | 2 |
| T-A-9 | Bioreaktory - współczynnik wydajności wzrostu biomasy, szybkość/wydajność wzrostu biomasy | 2 |
| 15 | ||
| projekty | ||
| T-P-1 | Studenci podczas tej formy zajęć będą realizować obliczenia projektowe dotyczące wybranego reaktora/ów oraz /lub kaskady reaktorów, w którym/ych będzie przebiegać pojedyncza reakcja chemiczna lub złożony proces reaktorowy. Projekt będzie realizowany indywidualnie przez każdego studenta i etapowo (tygodniowo). Po każdym etapie student powinien dostarczyć raport w wyznaczonym przez prowadzącego terminie. Każdy etapowy raport będzie oceniani (ocena cząstkowa, ciągła) a sposób oceny i wytyczne do przygotowania projektu wraz z harmonogramem realizacji zadań zostaną dokładnie przedstawione i omówione na początku zajęć projektowych. Nadzór na realizacja poszczególnych etapów projektu będzie prowadzony przez prowadzącego zajęcia, co ma na celu wyjaśnienie wszelkich wątpliwości i skorygowanie błędów. Każdy ze studentów powinien dostarczyć pod koniec semestru samodzielna prace projektową uzupełnioną o rysunek techniczny. Integralna część projektu stanowią cząstkowe raporty, które są załącznikiem do końcowej wersji projektu. Ocena końcowa projektu będzie obliczona na podstawie średniej z ocen cząstkowych. Projekt stanowi okazję do przetestowania inżynierskich umiejętności nabytych w dotychczasowym toku studiów, sprawdzenia technicznych możliwości, jak również ocenienia kreatywności. | 15 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Pojęcia podstawowe, stopień przemiany, liczba postępu reakcji, selektywność procesu, klasyfikacja reaktorów, szybkość procesu i reakcji. Kinetyka procesów homogenicznych; równania kinetyczne, zależność od temperatury, rzędowość reakcji, wyznaczanie równań kinetycznych metodą różniczkową i całkową. Obliczenia reaktorów homogenicznych: Klasyfikacja, Równania projektowe bilansu masy i energii. Reaktory okresowe izotermiczne, adiabatyczne i inne z reakcjami prostymi i złożonymi. Reaktory przepływowe, rurowe, wieżowe, zbiornikowe - równania projektowe bilansu masy i energii w reaktorach izotermicznych, adiabatycznych i innych, reakcje proste i złożone. Kaskada reaktorów zbiornikowych, reakcje proste i złożone. Reaktor cyrkulacyjny i półprzepływowy. Obliczenia reaktorów heterogenicznych: Klasyfikacja, Etapy procesów niekatalitycznych i kontaktowych. Dyfuzja zewnętrzna i wewnętrzna. Dyfuzja kapilarna i w materiałach porowatych dwu- i wieloskładnikowa. Kinetyka procesu powierzchniowego, procesów kontaktowych. Reaktory katalityczne, modele 1- i 2-wymiarowe. Równania projektowe bilansu masy i energii. Rozkłady czasów przebywania, funkcje rozkładu, ich wyznaczanie w reaktorach idealnych i rzeczywistych. Metody projektowania reaktorów rzeczywistych. Inżynieria reaktorów biochemicznych. Procesy biochemiczne, fermentacyjne, bilanse masowe, kinetyka reakcji biochemicznych, modele nie/ strukturalne, nie/ segregowane. | 30 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| A-A-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-A-2 | Przygotowanie do zaliczenia | 10 |
| A-A-3 | Konsultacje z nauczycielem | 5 |
| 30 | ||
| projekty | ||
| A-P-1 | Przygotowanie do zajęć projektowych. | 15 |
| A-P-2 | Udział w zajęciach projektowych. | 15 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-W-2 | Przygotowanie do zaliczeń i egzaminu, studiowanie wykładu literatury przedmiotu | 50 |
| A-W-3 | Konsulatacje z nauczycielami akademickimi | 10 |
| 90 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Metody podające - wykład informacyjny |
| M-2 | Metody praktyczne - przedmiotowe ćwiczenia audytoryjne i projektowe |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Egzamin z zakresu wykładu: forma pisemna, 105 min |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych: dwa kolokwia pisemne; jedno w połowie semestru, drugie po zrealizowaniu materiału ćwiczeń |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie obliczeń projektowych: jedno sprawozdanie pisemne na koniec semestru |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_1A_C24_W01 Studenci zdobywają wiedzę z zakresu formułowania i rozwiązania równań modeli matematycznych różnych typów reaktorów chemicznych. | ICHP_1A_W15 | — | — | C-1, C-2 | T-A-9, T-A-1, T-A-2, T-A-3, T-A-4, T-A-5, T-A-6, T-A-7, T-A-8, T-P-1, T-W-1 | M-1, M-2 | S-1, S-2, S-3 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_1A_C24_U01 Student potrafi wykonać obliczenia dla różnego typu reaktorów chemicznych. | ICHP_1A_U03, ICHP_1A_U09, ICHP_1A_U16 | — | — | C-2 | T-A-9, T-A-1, T-A-2, T-A-3, T-A-4, T-A-5, T-A-6, T-A-7, T-A-8, T-W-1 | M-2 | S-2 |
Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_1A_C24_K01 Student uczy się pracy zespołowej i aktywności oraz udowadnia zdolność do stosowania nabytej wiedzy. | ICHP_1A_K01 | — | — | C-2 | T-A-9, T-A-1, T-A-2, T-A-3, T-A-4, T-A-5, T-A-6, T-A-7, T-A-8, T-W-1 | M-2 | S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_C24_W01 Studenci zdobywają wiedzę z zakresu formułowania i rozwiązania równań modeli matematycznych różnych typów reaktorów chemicznych. | 2,0 | Student nie opanował podstawowej wiedzy podanej na wykładzie. Student nie opanował podstawowej wiedzy podanej na ćwiczeniach audytoryjnych lub projektowych. |
| 3,0 | Student opanował podstawową wiedzę podaną na wykładzie i potrafi ją zinterpretować i wykorzystać w nieznacznym stopniu. Student opanował podstawową wiedzę podaną na ćwiczeniach audytoryjnych lub projektowych i potrafi ją zinterpretować i wykorzystać w nieznacznym stopniu. | |
| 3,5 | Student opanował podstawową wiedzę podaną na wykładzie i potrafi ją zinterpretować i wykorzystać w stopniu dostatecznym. Student opanował podstawową wiedzę podaną na ćwiczeniach audytoryjnych lub projektowych i potrafi ją zinterpretować i wykorzystać w stopniu dostatecznym. | |
| 4,0 | Student opanował większość podanych na wykładzie informacji i potrafi je zinterpretować i wykorzystać w stopniu dobrym. Student opanował większość informacjipodanych na ćwiczeniach audytoryjnych i projektowych, i potrafi je zinterpretować i wykorzystać w stopniu dobrym. | |
| 4,5 | Student opanował całą wiedzę podaną na wykładzie i potrafi ją właściwie zinterpretować i wykorzystać w znacznym stopniu. Student opanował całą wiedzę podaną na ćwiczeniach audytoryjnych i projektowych i potrafi ją właściwie zinterpretować i wykorzystać w znacznym stopniu. | |
| 5,0 | Student opanował całą wiedzę podaną na wykładzie i potrafi ją właściwie zinterpretować i w pełni wykorzystać praktycznie. Student opanował całą wiedzę podaną na ćwiczeniach audytoryjnych i projektowych i potrafi ją właściwie zinterpretować i w pełni wykorzystać praktycznie. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_C24_U01 Student potrafi wykonać obliczenia dla różnego typu reaktorów chemicznych. | 2,0 | Student nie potrafi wykorzystać wiedzy teoretycznej do samodzielnego sformułowania podstawowych równań modelowych i zagadnień projektowych. Nie potrafi zastosować żadnej z podanych na wykładzie i ćwiczeniach metod obliczeniowych. |
| 3,0 | Student potrafi samodzielnie sformułowac podstawowe równania modelowe. Do stworzenia właściwego modelu projektowanego reaktora i przygotowania danych niezbędnych do rozwiązania równań modelowych i projektowych potrzebuje pomocy innych. | |
| 3,5 | Student potrafi wykorzystać wiedzę teoretyczną i formułuje model z nieznacznymi uchybieniami. Potrafi zastosować najprostsze z podanych na wykładach i ćwiczeniach metod obliczania reaktorów chemicznych do rozwiązania danego problemu obliczeniowego i zastosowania w projektowaniu. | |
| 4,0 | Student potrafi samodzielnie stworzyć model matematyczny do rozwiązania zadanego problemu projektowego. W modelu i obliczeniach projektowych występują nieliczne błędy. Potrafi samodzielnie, z niewielkimi uchybieniami, przygotować dane do rozwiązania problemu. | |
| 4,5 | Student potrafi samodzielnie, z niewielkimi uchybieniami, stworzyć model matematyczny do rozwiązania zadanego problemu. Potrafi samodzielnie przygotować dane do rozwiązania problemu i oddaje w terminie projekt, w którym nie ma znaczących błędów. | |
| 5,0 | Student potrafi samodzielnie i bezbłędnie stworzyć model matematyczny do rozwiązania zadanego problemu. Potrafi samodzielnie wybrać najwłaściwszą metodę obliczeniową do rozwiązania równań modelowych reaktorów chemicznych, oddaje w terminie bezbłędny projekt reaktora. |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_C24_K01 Student uczy się pracy zespołowej i aktywności oraz udowadnia zdolność do stosowania nabytej wiedzy. | 2,0 | Student nie potrafi współpracować z grupą w zakresie obliczeń reaktorowych i nie wykonuje poleceń lidera. |
| 3,0 | Student potrafi w dostatecznym stopniu myśleć i działać grupowo w dziedzinie inzynierii reaktorów chemicznych. Student zauważa ważność obliczeń bilansowych dla reaktorów chemicznych, ale nie potrafi przedstawić tego na wybranym przykładzie. | |
| 3,5 | Student wykonuje niektóre polecenia lidera. Chętnie współpracuje z pozostałymi członkami grupy w zakresie obliczeń reaktorowych. | |
| 4,0 | Student dokładnie wykonuje polecenia lidera i współpracuje z pozostałymi członkami grupy w sposób kreatywny i innowacyjny. | |
| 4,5 | Student potrafi współpracować z liderem a w razie potrzeby go kreatywnie zastąpić w zakresie zagadnień reaktorowych. | |
| 5,0 | Student jest liderem doskonale kierującym grupą i potrafi wykorzystać potencjał każdego z członków grupy. |
Literatura podstawowa
- Burghardt A., Bartelmus G., Inzynieria reaktorów chemicznych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2001, Tom I oraz II
- Tabiś A., Zasady inżynierii reaktorów chemicznych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2000
- Krzystek L., Stechiometria i kinetyka bioprocesów, Politechnika Łódzka, Łódź, 2010
- Bałdyga J., Henczka M., Podgórska W., Obliczenia w inżynierii bioreaktorów, Ofi8cyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1996
- Szewczyk K.W., Bilansowanie i kinetyka procesów biochemicznych, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1993
Literatura dodatkowa
- Kucharskji S., Głowiński J., Podstawy obliczeń projektowych w technologii chemicznej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2010