Przenoszenie i bilansowanie masy, pędu i energii
Zasady bilansowania masy, składników i energii w warunkach stacjonarnych i niestacjonarnych. Zasady termodynamiki, bilanse energii i entropii w układach zamkniętych i otwartych. Przemiany i obiegi termodynamiczne. Własności gazów, cieczy i ciał stałych. Roztwory rzeczywiste. Równowagi chemiczne i fazowe w układach wieloskładnikowych. Termodynamika procesów nieodwracalnych. Technika cieplna i gospodarka cieplna. Pojęcie ośrodka ciągłego. Naprężenia w ośrodkach ciągłych. Równania ciągłości masy i bilansu pędu. Elementy statyki płynów – napór statyczny na powierzchnie zanurzone, siła wyporu. Kinematyka płynów – w ujęciu Eulera i Lagrange’a. Dynamika płynu doskonałego – równanie Bernoulliego. Dynamika płynu rzeczywistego – naprężenia lepkie, równanie Naviera-Stokesa. Przepływ laminarny i turbulentny. Podobieństwo przepływów. Elementy teorii warstwy granicznej. Opory przepływu płynów w rurociągach, kanałach otwartych i kolumnach wypełnionych. Zasady projektowania rurociągów, dobór pomp. Ciecze nienewtonowskie – elementy reologii. Przepływ układów wielofazowych. Metody obliczania przepływów burzliwych i ściśliwych. Mieszanie cieczy. Rodzaje ruchu ciepła. Przewodzenie, wnikanie i przenikanie ciepła, promieniowanie cieplne. Opory cieplne. Pole i gradient temperatury. Równanie różniczkowe przewodzenia ciepła. Ruch ciepła w warunkach ustalonych i nieustalonych. Mechanizm wnikania ciepła. Równanie energii. Wnikanie ciepła w warunkach zewnętrznych (opływy ciał) i wewnętrznych (przepływ w rurach). Ruch ciepła przy zmianie stanu skupienia – wrzenie i kondensacja. Wymienniki ciepła, obliczanie powierzchni wymiany ciepła. Podstawy przenoszenia masy. Zjawisko dyfuzji w gazach i cieczach w warunkach ustalonych i nieustalonych. Przenoszenie masy w układach rozproszonych. Wnikanie masy a przenikanie masy. Procesy absorpcji gazów w cieczach. Przenoszenie masy z reakcją chemiczną w układach heterogenicznych płyn-płyn i płyn-ciało stałe. Analogie przenoszenia masy, pędu i energii.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia podstaw fizycznych i chemicznych podstawowych operacji i procesów inżynierii chemicznej i procesowej; sporządzania bilansów termodynamicznych; analizy przemian i obiegów termodynamicznych; obliczania własności czystych substancji i ich mieszanin; obliczania złożonych równowag fazowych i chemicznych; sporządzania bilansów masy, składnika i energii, z uwzględnieniem zjawisk przenoszenia pędu, energii i masy – również w przypadku biegnącej jednocześnie reakcji chemicznej – w warunkach stacjonarnych i niestacjonarnych.
Operacje i procesy jednostkowe
Transport i magazynowanie materiałów ziarnistych, cieczy i gazów. Klasyfikacja materiałów ziarnistych. Rozdrabnianie. Aglomeracja i agregacja proszków, pyłów i zawiesin. Mieszanie cieczy. Mieszanie materiałów ziarnistych. Fluidyzacja, sedymentacja, odpylanie, filtracja cieczy, odpylanie gazów. Atomizacja cieczy. Urządzenia i aparaty do rozdzielenia układów wielofazowych. Procesy zatężania, destylacji, rektyfikacji, absorpcji, adsorpcji, ekstrakcji, ługowania, krystalizacji, suszenia materiałów. Wykorzystanie zależności opisujących równowagi i kinetykę procesów przenoszenia i przemian fizykochemicznych. Bilansowanie wymienników masy typu kolumna absorpcyjna, kolumna rektyfikacyjna. Obliczenia dla procesów destylacji. Stosowane aparaty – kotły, kondensatory, rozdzielacze. Absorbery wypełnione i półkowe. Procesy ekstrakcyjne i sposoby prowadzenia ekstrakcji. Krystalizatory – podstawowe obliczenia. Suszarki i suszenie materiałów stałych. Aparaty wyparne – rozwiązania konstrukcyjne, obliczenia. Klimatyzacja powietrza, nawilżanie powietrza. Chłodzenie wody w chłodnicach kominowych. Termodynamika i kinetyka reakcji chemicznych i biochemicznych. Podstawowe typy reaktorów chemicznych – okresowe i przepływowe z idealnym mieszaniem, z przepływem tłokowym, z przepływem nieidealnym. Bilans masy reaktorów idealnych – pracujących w sposób okresowy, ciągły i półciągły. Bilans energetyczny reaktorów idealnych – reaktor adiabatyczny i izotermiczny. Stan stacjonarny i niestacjonarny pracy reaktora chemicznego. Reaktory heterogeniczne gaz-ciecz i gaz-ciało stałe z uwzględnieniem wpływu wymiany masy na szybkość przebiegu reakcji chemicznych. Modele heterogenicznych reaktorów katalitycznych. Przykłady aparatów-reaktorów chemicznych w procesach technologicznych – syntezy amoniaku i metanolu, produkcji farmaceutyków. Analiza bezpieczeństwa pracy reaktorów chemicznych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
wykorzystania wiedzy fizykochemicznej i matematycznej w inżynierii chemicznej i procesowej; obliczania i modelowania podstawowych operacji fizycznych inżynierii chemicznej i procesowej oraz przebiegu procesów chemicznych i biochemicznych w reaktorach.
Maszyny i aparaty przemysłu chemicznego
Statyka. Wytrzymałość materiałów. Podstawy mechaniki ciała stałego. Siły występujące w ciałach stałych – opis stanu naprężenia. Mechanika elementów konstrukcyjnych. Elementy maszyn i urządzeń – połączenia, elementy napędów, armatura, typowe elementy aparatów chemicznych. Budowa wewnętrzna ciał stałych. Elementy krystalografii. Klasyfikacja i właściwości materiałów inżynierskich: metali, ceramiki, tworzyw sztucznych, szkła, kompozytów. Odkształcenie plastyczne metali. Zgniot i rekrystalizacja. Wady materiałowe. Związek między budową wewnętrzną, stanem równowagi i właściwościami stopów. Naprężenia cieplne i strukturalne. Obróbka powierzchniowa. Korozja. Metody doboru tworzyw konstrukcyjnych, pokryć i zabezpieczeń przeciwkorozyjnych oraz materiałów odpornych na wysoką temperaturę i ciśnienie. Dobór i projektowanie aparatury oraz instalacji przemysłowych. Analiza kosztów aparaturowych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
doboru aparatury przemysłu chemicznego i przemysłów pokrewnych; doboru materiałów, konstrukcji i zabezpieczenia antykorozyjnego aparatury przemysłu chemicznego.
Grafika inżynierska
Rzutowanie prostokątne i aksonometryczne. Wymiarowanie. Uproszczenia rysunkowe. Rysunki wykonawcze i złożeniowe. Elementy aparatury chemicznej. Grafika komputerowa (CAD – Computer Aided Design).
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
sporządzania i odczytywania rysunków technicznych; korzystania z grafiki komputerowej.
Informatyka i programowanie
Programowanie strukturalne w jednym z języków wyższego poziomu. Narzędzia programowania. Techniki numeryczne. Numeryczne rozwiązywanie problemów obliczeniowych inżynierii chemicznej i procesowej.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
programowania strukturalnego; numerycznego rozwiązywania problemów obliczeniowych inżynierii chemicznej i procesowej.
Elektrotechnika i elektronika
Analiza obwodów prądu stałego i przemiennego. Pomiary elektryczne. Elektromechaniczne przetwarzanie energii. Charakterystyka i zastosowanie maszyn elektrycznych. Elektroenergetyka. Wytwarzanie i przesyłanie energii elektrycznej. Przemysłowe urządzenia elektryczne. Przyrządy pomiarowe. Podstawy techniki analogowej i cyfrowej. Elementy i przyrządy elektroniczne. Zasilacze i stabilizatory. Sterowniki prądu przemiennego. Elementy techniki mikroprocesorowej.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
analizy obwodów elektrycznych; korzystania z urządzeń elektrycznych i elektronicznych; wykonywania pomiarów wielkości fizycznych metodami elektrycznymi.
Podstawy automatyki i miernictwo przemysłowe
Zasady pomiarów technicznych. Przyrządy pomiarowe. Czujniki pomiarowe. Przetworniki pomiarowe i karty normalizujące. Przemysłowe systemy kontrolno-pomiarowe. Sprzężenie zwrotne – układy regulacji i sterowania. Schematy blokowe. Podstawowe człony dynamiczne. Regulacja i regulatory. Elementy wykonawcze. Stabilność i jakość sterowania. Dobór regulatorów. Przykłady układów regulacji.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
doboru przyrządów do prowadzenia pomiarów przemysłowych; interpretacji wyników pomiarów; korzystania z układów regulacji do sterowania obiektami.
Inżynieria środowiska
Podstawy ekologii. Zanieczyszczenia – przemiany, oddziaływanie na środowisko. Zagrożenia względem hydrosfery, atmosfery i litosfery. Systemy kontroli i monitoringu środowiska przemysłowego. Metody usuwania zanieczyszczeń z powietrza i gazów odlotowych. Metody oczyszczania ścieków i unieszkodliwiania zanieczyszczeń stałych. Zagrożenia przemysłowe – metody ochrony i przeciwdziałania. Ocena ryzyka środowiskowego i ryzyka przemysłowego. Systemy zarządzania bezpieczeństwem i środowiskiem. Koncepcja technologii zrównoważonych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
postępowania zgodnego z wymogami ekologii; korzystania z metod monitoringu i ochrony środowiska; wykorzystania metod inżynierii chemicznej i procesowej w ochronie środowiska.
Technologia chemiczna
Technologie przetwarzania materii. Surowce i nośniki energii. Zasady technologiczne. Metody powiększania skali. Schematy technologiczne. Elementy analizy kosztów. Przykłady technologii tradycyjnych i technologii nowych materiałów. Odnawialne źródła energii. Koncepcja chemii zrównoważonej.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
oceny możliwości realizacji procesu w skali przemysłowej; doboru surowców; stosowania technologii bezodpadowych; oceny możliwości zagospodarowania odpadów.
Podstawy inżynierii produktu
Relacje między projektowaniem produktu a projektowaniem procesowym. Elementy oceny jakości produktu, marketingu i logistyki.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
doboru surowców i metod wytwarzania na podstawie znajomości pożądanych cech produktu i kryteriów jakie winien on spełniać – z uwzględnieniem uwarunkowań prawnych i rynkowych.
