Хемијске и биохемијске операције и апарати

ID: 0301
врста предмета: научно-стручни
носилац предмета: Радић Б. Дејан
извођачи: Обрадовић О. Марко, Радић Б. Дејан
контакт особа: Радић Б. Дејан
ниво студија: мастер академске студије
ЕСПБ: 6
облик завршног испита: писмени+усмени
катедра: катедра за процесну технику

извођења

циљ

Циљ предмета је да студенти стекну сазнања о теорији кинетике и динамике физичко-хемијских трансформација у току одвијања различитих технолошких процеса. Посебно се разматра утицај процесних параметра на остваривање услова хемијске равнотеже. Упознавање са основним моделима хемијских реактора, типовима хемијских реакција и реактора и једначинама материјалног и топлотног биланса студентима пружа основ за самостално пројектовање технологија и система процесне индустрије.

исход

Савладавањем студијског програма студент стиче неопходна знања за разумевање кинетике хемијских реакција и овладава методологијом прорачуна хемијских процеса и реактора. Упознавање се основним моделима хемијских реактора и једначинама материјалног и топлотног биланса треба да омогући студенту да самостално анализира реалне процесе, односно да применом инжењерских и научних метода буде у стању да пројектује процесе и постројења.

садржај теоријске наставе

Класификација хемијских реакција. Механизми сложених хемијских реакција. Хемиска равнотежа. Константе хемијске равнотеже. Утицај процесних параметара на положај хемијске равнотеже и ток хемијске реакције. Материјални биланс хемијских реакција. Енергетски биланс хемијских реакција. Енергија везе. Енталпија реакција. Ентропија реакција. Слободна енергија реакција. Време полураспада. Степен реаговања. Кинетичка једначина хемијске реакције. Брзина хемијске ракције. Ред хемијске реакције. Увод у пројектовање хетерогених реакционих система. Константа брзине сложених реакција. Класификација и модели хемијских реактора. Идеални хемијски реактори. Материјални и топлотни биланс реактора. Шаржни реактори. Континуални хемијски реактори са идеалним мешањем. Континуални цевни хемијски реактори. Каскаде континуалних хемијских реактора са идеалним мешањем. Анализа једначине за брзину реакције. Повезивање реактора у технолошку целину. Конструкције хемијских реактора. Класе процеса у реакторима.

садржај практичне наставе

Примери прорачуна вишекомпонентних и вишефазних система. Одређивање константе хемијске равнотеже у различитим условима. Примена основних закона термодинамике на хемијске реакције. Топлотни ефекат хемијских реакција. Егзотермне и ендотермне реакције. Анализа могућности одвијања појединих реакција у сложеним хемијским реакцијама. Израчунавање брзине хемијске реакције. Одређивање реда хемијских реакција. Елементи пројектовања хемијских реактора. Елементи материјалног биланса хемијских реактора. Елементи топлотног биланса хемијских реактора. Примена једначина материјалног и топлотног биланса на идеалне хемијске реакторе. Поређење и избор типа хемијских реактора. Начини повезивања хемијских реактора у технолошке линије и оптимизација процеса. Примери прорачуна.

услов похађања

Дефинисано курикулумом студијског програма / модула.

ресурси

1. Левенспиел, О.: Основи теорије и пројектовања хемијских реактора, превод са енглеског, ТМФ, Београд, 1991. 2. Вороњец, Д., Кубуровић, М.: Проблеми из термодинамике вишекомпонентних система и хемијске термодинамике, Машински факлтет, Београд, 1991. 3. Perry's Chemical Engineering Handbook, Mc-Graw Hill, 1999.

фонд часова

укупан фонд часова: 75

активна настава (теоријска)

ново градиво: 20
разрада и примери (рекапитулација): 10

активна настава (практична)

аудиторне вежбе: 20
лабораторијске вежбе: 2
рачунски задаци: 5
семинарски рад: 0
пројекат: 0
консултације: 3
дискусија/радионица: 0
студијски истраживачки рад: 0

провера знања

преглед и оцена рачунских задатака: 3
преглед и оцена лабораторијских извештаја: 0
преглед и оцена семинарских радова: 0
преглед и оцена пројекта: 0
колоквијум са оцењивањем: 7
тест са оцењивањем: 0
завршни испит: 5

провера знања (укупно 100 поена)

активност у току предавања: 10
тест/колоквијум: 25
лабораторијска вежбања: 5
рачунски задаци: 10
семинарски рад: 0
пројекат: 0
завршни испит: 50
услов за излазак на испит (потребан број поена): 28

литература

Смирнов, Н.Н., Волжинскии, А.И., Химические реактори в примерах и задачах, Химија, Ленинград, 1986.; Coulson, J. M., Richardson, J. F.: Chemical Engineering, Vol. 3: Chemical Reactor Design, Biochemical Reaction Engineering including Computational Techniques and Control, Pergamon Press, Oxford, 1982.; Smith, J.M., Van Ness, H.C., Addott, M.M.: Chemical Engineering Thermodinamics, McGraw International Edition, ISBN: 0-07-240296-2, 2001.; Walas S. M.: Chemical Process Equipment, Selection and Design, Butterworth-Heinemann, 1990.;