ZUT - Polska Rama Kwalifikacji / Rok 2023/2024 / Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej / Inżynieria chemiczna i procesowa (N2) / Procesy i urządzenia w ochronie środowiska / Sylabus przedmiotu - Metody matematyczne w modelowaniu procesów

Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (N2)
specjalność: Procesy i urządzenia w ochronie środowiska

Sylabus przedmiotu Metody matematyczne w modelowaniu procesów:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów	Inżynieria chemiczna i procesowa
Forma studiów	studia niestacjonarne	Poziom	drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta	magister inżynier
Obszary studiów	charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil	ogólnoakademicki
Moduł	—
Przedmiot	Metody matematyczne w modelowaniu procesów
Specjalność	Inżynieria procesów przeróbki ropy naftowej i gazu
Jednostka prowadząca	Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej
Nauczyciel odpowiedzialny	Elżbieta Gabruś <Elzbieta.Gabrus@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele	Konrad Witkiewicz <Konrad.Witkiewicz@zut.edu.pl>
ECTS (planowane)	2,0	ECTS (formy)	2,0
Forma zaliczenia	zaliczenie	Język	polski
Blok obieralny	—	Grupa obieralna	—

Formy dydaktyczne

Forma dydaktyczna	KOD	Semestr	Godziny	ECTS	Waga	Zaliczenie
laboratoria	L	1	9	1,0	0,41	zaliczenie
wykłady	W	1	9	1,0	0,59	zaliczenie

Wymagania wstępne

KOD	Wymaganie wstępne
W-1	Zaliczenie z przedmiotów: Chemia fizyczna, Termodynamika procesowa.

Cele przedmiotu

KOD	Cel modułu/przedmiotu
C-1	Zapoznanie studentów z metodyką rozwiązywania wybranych inżynierskich problemów obliczeniowych z dziedziny inżynierii chemicznej i procesowej przy użyciu programów Polymath, Excel , Mathcad i Matlab.
C-2	Ukształtowanie umiejętności rozwiązywania wybranych, także zaawansowanych, inżynierskich problemów obliczeniowych z dziedziny inżynierii chemicznej i procesowej przy użyciu programów Polymath, Excell, Mathcad i Matlab.
C-3	Rozwinięcie kreatywności studenta przy rozwiązywaniu wybranych, także zaawansowanych, inżynierskich problemów obliczeniowych za pomocą programów Polymath, Excel, Mathcad oraz Matlab.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KOD	Treść programowa	Godziny
laboratoria
T-L-1	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera. Analiza regresji i korelacja danych na wybranych przkładach: korelacja danych szybkości reakcji stosując różne modele szybkości reakcji; korelacja danych heterogenicznej reakcji katalitycznej za pomocą odpowiedniego równania; Zależność stałej szybkości reakcji od temperatury.	3
T-L-2	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera.Symulacja procesu reakcji chemicznych lub biologicznych przebiegających w reaktorze okresowym prowadząca do układu sztywnych równań różniczkowych zwyczajnych.	3
T-L-3	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera. Metoda strzałów w zastosowaniu do rozwiązywania problemów dwupunktowego zagadnienia brzegowego (typowy problem dla procesów przenoszenia i kinetyki reakcji).	3
		9
wykłady
T-W-1	Regresja i korelacja danych. Analiza regresji i korelacja danych na wybranych przkładach: korelacja danych szybkości reakcji stosując różne modele szybkości reakcji; korelacja danych heterogenicznej reakcji katalitycznej za pomocą odpowiedniego równania.	3
T-W-2	Symulacja procesu reakcji chemicznych lub biologicznych przebiegających w reaktorze okresowym prowadząca do układu sztywnych równań różniczkowych zwyczajnych.	3
T-W-3	Modelowanie binarnej dyfuzji gazowej z jednoczesną izotermiczną odwracalną reakcją w porowatej warstwie katalizatora; Metoda strzałów w zastosowaniu do rozwiązywania problemów dwupunktowego zagadnienia brzegowego (typowy problem dla procesów przenoszenia i kinetyki reakcji).	3
		9

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KOD	Forma aktywności	Godziny
laboratoria
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach	9
A-L-2	Przygotawanie sprawozdań	13
A-L-3	Konsultacje	3
		25
wykłady
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach	9
A-W-2	Samodzielne rozwiązywanie problemów obliczeniowych	10
A-W-3	Przygotowanie do zaliczenia	6
		25

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: Zaliczenie pisemne
S-2	Ocena podsumowująca: Sprawozdamie z wykonanych zadań w ramach komputerowych zajęć laboratoryjnych

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_2A_C05-03_W01 Student posiada wiedzę w zakresie zastosowania podstawowych metod matematycznych w inżynierii procesowej	ICHP_2A_W07, ICHP_2A_W01, ICHP_2A_W05, ICHP_2A_W04, ICHP_2A_W09, ICHP_2A_W02	—	—	C-1	T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-W-2, T-W-1, T-W-3	M-2, M-1	S-1, S-2

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_2A_C05-03_U01 Student potrafi zastosować podstawowe metody matematyczne do rozwiązywania problemów z dziedziny inżynierii procesowej.	ICHP_2A_U01, ICHP_2A_U08, ICHP_2A_U07, ICHP_2A_U03, ICHP_2A_U09, ICHP_2A_U11, ICHP_2A_U04, ICHP_2A_U16, ICHP_2A_U02	—	—	C-2	T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-W-2, T-W-1, T-W-3	M-2, M-1	S-1, 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_2A_C05-03_K01 Student nabywa kreatywnej i otwartej postawy do rozwiązywania podstawowych zagadnień inżynierii procesowej stosując właściwe metody matematyczne.	ICHP_2A_K06, ICHP_2A_K01	—	—	C-3	T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-W-2, T-W-1, T-W-3	M-2, M-1	S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia się	Ocena	Kryterium oceny
ICHP_2A_C05-03_W01 Student posiada wiedzę w zakresie zastosowania podstawowych metod matematycznych w inżynierii procesowej	2,0
	3,0	student potrafi definiować niektóre metody matematyczne stosowane w modelowaniu procesów.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia się	Ocena	Kryterium oceny
ICHP_2A_C05-03_U01 Student potrafi zastosować podstawowe metody matematyczne do rozwiązywania problemów z dziedziny inżynierii procesowej.	2,0
	3,0	student potrafi analizować niektóre metody matematyczne stosowane w odelowaniu procesów.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt uczenia się	Ocena	Kryterium oceny
ICHP_2A_C05-03_K01 Student nabywa kreatywnej i otwartej postawy do rozwiązywania podstawowych zagadnień inżynierii procesowej stosując właściwe metody matematyczne.	2,0
	3,0	student nabedzie aktywnej postawy - w stopniu dostatecznym - do pracy w grupie w celu stosowania wybranych metod matematycznych w modelowaniu procesów.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Literatura podstawowa

M.B. Cutlib, M. Shacham, Problem solving in chemical and biochemical engineering with Polymath, Excel, and Matlab., Prentice Hall International Series, New York, 2008, Second Edition
C.F. Gerald, P.O. Wheatley, Applied numerical analysis, Adison-WesleyPublishing Company, New York, 1994, Fifth Edition

Literatura dodatkowa

W. Bober, C-T. Tsai, O.Masory, Numerical and analytical methods with Matlab, CRC Press, New York, 2009

Treści programowe - laboratoria

KOD	Treść programowa	Godziny
T-L-1	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera. Analiza regresji i korelacja danych na wybranych przkładach: korelacja danych szybkości reakcji stosując różne modele szybkości reakcji; korelacja danych heterogenicznej reakcji katalitycznej za pomocą odpowiedniego równania; Zależność stałej szybkości reakcji od temperatury.	3
T-L-2	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera.Symulacja procesu reakcji chemicznych lub biologicznych przebiegających w reaktorze okresowym prowadząca do układu sztywnych równań różniczkowych zwyczajnych.	3
T-L-3	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera. Metoda strzałów w zastosowaniu do rozwiązywania problemów dwupunktowego zagadnienia brzegowego (typowy problem dla procesów przenoszenia i kinetyki reakcji).	3
		9

Treści programowe - wykłady

KOD	Treść programowa	Godziny
T-W-1	Regresja i korelacja danych. Analiza regresji i korelacja danych na wybranych przkładach: korelacja danych szybkości reakcji stosując różne modele szybkości reakcji; korelacja danych heterogenicznej reakcji katalitycznej za pomocą odpowiedniego równania.	3
T-W-2	Symulacja procesu reakcji chemicznych lub biologicznych przebiegających w reaktorze okresowym prowadząca do układu sztywnych równań różniczkowych zwyczajnych.	3
T-W-3	Modelowanie binarnej dyfuzji gazowej z jednoczesną izotermiczną odwracalną reakcją w porowatej warstwie katalizatora; Metoda strzałów w zastosowaniu do rozwiązywania problemów dwupunktowego zagadnienia brzegowego (typowy problem dla procesów przenoszenia i kinetyki reakcji).	3
		9

Formy aktywności - laboratoria

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach	9
A-L-2	Przygotawanie sprawozdań	13
A-L-3	Konsultacje	3
		25

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach	9
A-W-2	Samodzielne rozwiązywanie problemów obliczeniowych	10
A-W-3	Przygotowanie do zaliczenia	6
		25

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia się	ICHP_2A_C05-03_W01	Student posiada wiedzę w zakresie zastosowania podstawowych metod matematycznych w inżynierii procesowej
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	ICHP_2A_W07	ma wiedzę o trendach rozwojowych z zakresu różnych procesów przemysłowych związanych z operacjami i procesami inżynierii chemicznej, dotyczącą ukończonej specjalności
	ICHP_2A_W01	ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę z zakresu matematyki, przydatną do formułowania i rozwiązywania złożonych zadań z zakresu procesów inżynierii chemicznej i procesowej
	ICHP_2A_W05	ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe operacje i procesy z zakresu wybranej specjalności kierunku studiów inżynieria chemiczna i procesowa
	ICHP_2A_W04	ma rozszerzoną, pogłębioną i szczegółową wiedzę z zakresu wszechstronnej analizy modeli matematycznych dotyczącą operacji i procesów inżynierii chemicznej przydatną do formułowania i rozwiązywania złożonych zadań inżynierskich w tym zagadnień projektowania
	ICHP_2A_W09	ma pogłębioną wiedzę na temat metod, technik, narzędzi i materiałów stosowanych przy rozwiązywaniu złożonych zadań inżynierskich z zakresu studiowanej specjalności
	ICHP_2A_W02	ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę z zakresu fizyki pozwalającą na formułowanie modeli operacji, procesów i systemów związanych z inżynierią chemiczną i procesową
Cel przedmiotu	C-1	Zapoznanie studentów z metodyką rozwiązywania wybranych inżynierskich problemów obliczeniowych z dziedziny inżynierii chemicznej i procesowej przy użyciu programów Polymath, Excel , Mathcad i Matlab.
Treści programowe	T-L-1	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera. Analiza regresji i korelacja danych na wybranych przkładach: korelacja danych szybkości reakcji stosując różne modele szybkości reakcji; korelacja danych heterogenicznej reakcji katalitycznej za pomocą odpowiedniego równania; Zależność stałej szybkości reakcji od temperatury.
	T-L-2	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera.Symulacja procesu reakcji chemicznych lub biologicznych przebiegających w reaktorze okresowym prowadząca do układu sztywnych równań różniczkowych zwyczajnych.
	T-L-3	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera. Metoda strzałów w zastosowaniu do rozwiązywania problemów dwupunktowego zagadnienia brzegowego (typowy problem dla procesów przenoszenia i kinetyki reakcji).
	T-W-2	Symulacja procesu reakcji chemicznych lub biologicznych przebiegających w reaktorze okresowym prowadząca do układu sztywnych równań różniczkowych zwyczajnych.
	T-W-1	Regresja i korelacja danych. Analiza regresji i korelacja danych na wybranych przkładach: korelacja danych szybkości reakcji stosując różne modele szybkości reakcji; korelacja danych heterogenicznej reakcji katalitycznej za pomocą odpowiedniego równania.
	T-W-3	Modelowanie binarnej dyfuzji gazowej z jednoczesną izotermiczną odwracalną reakcją w porowatej warstwie katalizatora; Metoda strzałów w zastosowaniu do rozwiązywania problemów dwupunktowego zagadnienia brzegowego (typowy problem dla procesów przenoszenia i kinetyki reakcji).
Metody nauczania	M-2	Metoda praktyczna: komputerowe ćwiczenia laboratoryjne
Metody nauczania	M-1	Metoda podająca: wykład informacyjny
Sposób oceny	S-1	Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne
Sposób oceny	S-2	Ocena podsumowująca: Sprawozdamie z wykonanych zadań w ramach komputerowych zajęć laboratoryjnych
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	student potrafi definiować niektóre metody matematyczne stosowane w modelowaniu procesów.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia się	ICHP_2A_C05-03_U01	Student potrafi zastosować podstawowe metody matematyczne do rozwiązywania problemów z dziedziny inżynierii procesowej.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	ICHP_2A_U01	posiada umiejętność pozyskiwania i krytycznej oceny informacji z literatury, baz danych oraz innych źródeł, również w języku obcym, oraz formułowania na tej podstawie wyczerpujących opinii i raportów
	ICHP_2A_U08	potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
	ICHP_2A_U07	potrafi posługiwać się technikami informacyjno-komunikacyjnymi właściwymi do realizacji zadań typowych dla działalności inżynierskiej
	ICHP_2A_U03	potrafi przygotować w języku polskim opracowanie naukowe oraz krótkie doniesienie naukowe w języku obcym przedstawiające wyniki badań naukowych z zakresu studiowanej specjalności
	ICHP_2A_U09	potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich i prostych problemów badawczych metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
	ICHP_2A_U11	potrafi weryfikować koncepcje rozwiązań inżynierskich w odniesieniu do stanu wiedzy w inżynierii chemicznej i procesowej a w szczególności w zakresie swojej specjalności
	ICHP_2A_U04	potrafi przygotować i przedstawić w języku polskim i języku obcym prezentację ustną, dotyczącą szczegółowych zagadnień z zakresu inżynierii chemicznej i procesowej
	ICHP_2A_U16	potrafi zweryfikować istniejące rozwiązania techniczne i zaproponować ich ulepszenia techniczne i usprawnienia procesowe
	ICHP_2A_U02	potrafi porozumiewać się w środowisku zawodowym oraz w innych środowiskach, także języku obcym w zakresie inżynierii chemicznej i procesowej
Cel przedmiotu	C-2	Ukształtowanie umiejętności rozwiązywania wybranych, także zaawansowanych, inżynierskich problemów obliczeniowych z dziedziny inżynierii chemicznej i procesowej przy użyciu programów Polymath, Excell, Mathcad i Matlab.
Treści programowe	T-L-1	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera. Analiza regresji i korelacja danych na wybranych przkładach: korelacja danych szybkości reakcji stosując różne modele szybkości reakcji; korelacja danych heterogenicznej reakcji katalitycznej za pomocą odpowiedniego równania; Zależność stałej szybkości reakcji od temperatury.
	T-L-2	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera.Symulacja procesu reakcji chemicznych lub biologicznych przebiegających w reaktorze okresowym prowadząca do układu sztywnych równań różniczkowych zwyczajnych.
	T-L-3	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera. Metoda strzałów w zastosowaniu do rozwiązywania problemów dwupunktowego zagadnienia brzegowego (typowy problem dla procesów przenoszenia i kinetyki reakcji).
	T-W-2	Symulacja procesu reakcji chemicznych lub biologicznych przebiegających w reaktorze okresowym prowadząca do układu sztywnych równań różniczkowych zwyczajnych.
	T-W-1	Regresja i korelacja danych. Analiza regresji i korelacja danych na wybranych przkładach: korelacja danych szybkości reakcji stosując różne modele szybkości reakcji; korelacja danych heterogenicznej reakcji katalitycznej za pomocą odpowiedniego równania.
	T-W-3	Modelowanie binarnej dyfuzji gazowej z jednoczesną izotermiczną odwracalną reakcją w porowatej warstwie katalizatora; Metoda strzałów w zastosowaniu do rozwiązywania problemów dwupunktowego zagadnienia brzegowego (typowy problem dla procesów przenoszenia i kinetyki reakcji).
Metody nauczania	M-2	Metoda praktyczna: komputerowe ćwiczenia laboratoryjne
Metody nauczania	M-1	Metoda podająca: wykład informacyjny
Sposób oceny	S-1	Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne
Sposób oceny	S-2	Ocena podsumowująca: Sprawozdamie z wykonanych zadań w ramach komputerowych zajęć laboratoryjnych
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	student potrafi analizować niektóre metody matematyczne stosowane w odelowaniu procesów.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia się	ICHP_2A_C05-03_K01	Student nabywa kreatywnej i otwartej postawy do rozwiązywania podstawowych zagadnień inżynierii procesowej stosując właściwe metody matematyczne.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	ICHP_2A_K06	potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny, innowacyjny i przedsiębiorczy
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	ICHP_2A_K01	posiada świadomość potrzeby ciągłego kształcenia i doskonalenia zawodowego, potrafi inspirować i organizować proces uczenia się innych osób
Cel przedmiotu	C-3	Rozwinięcie kreatywności studenta przy rozwiązywaniu wybranych, także zaawansowanych, inżynierskich problemów obliczeniowych za pomocą programów Polymath, Excel, Mathcad oraz Matlab.
Treści programowe	T-L-1	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera. Analiza regresji i korelacja danych na wybranych przkładach: korelacja danych szybkości reakcji stosując różne modele szybkości reakcji; korelacja danych heterogenicznej reakcji katalitycznej za pomocą odpowiedniego równania; Zależność stałej szybkości reakcji od temperatury.
	T-L-2	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera.Symulacja procesu reakcji chemicznych lub biologicznych przebiegających w reaktorze okresowym prowadząca do układu sztywnych równań różniczkowych zwyczajnych.
	T-L-3	Zajecia praktyczne przy użyciu komputera. Metoda strzałów w zastosowaniu do rozwiązywania problemów dwupunktowego zagadnienia brzegowego (typowy problem dla procesów przenoszenia i kinetyki reakcji).
	T-W-2	Symulacja procesu reakcji chemicznych lub biologicznych przebiegających w reaktorze okresowym prowadząca do układu sztywnych równań różniczkowych zwyczajnych.
	T-W-1	Regresja i korelacja danych. Analiza regresji i korelacja danych na wybranych przkładach: korelacja danych szybkości reakcji stosując różne modele szybkości reakcji; korelacja danych heterogenicznej reakcji katalitycznej za pomocą odpowiedniego równania.
	T-W-3	Modelowanie binarnej dyfuzji gazowej z jednoczesną izotermiczną odwracalną reakcją w porowatej warstwie katalizatora; Metoda strzałów w zastosowaniu do rozwiązywania problemów dwupunktowego zagadnienia brzegowego (typowy problem dla procesów przenoszenia i kinetyki reakcji).
Metody nauczania	M-2	Metoda praktyczna: komputerowe ćwiczenia laboratoryjne
Metody nauczania	M-1	Metoda podająca: wykład informacyjny
Sposób oceny	S-1	Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne
Sposób oceny	S-2	Ocena podsumowująca: Sprawozdamie z wykonanych zadań w ramach komputerowych zajęć laboratoryjnych
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	student nabedzie aktywnej postawy - w stopniu dostatecznym - do pracy w grupie w celu stosowania wybranych metod matematycznych w modelowaniu procesów.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0