sylabus

Kod ECTS 6.15 - IP
Nazwa przedmiotu
INŻYNIERIA BIOPROCESOWA
Nazwa jednostki prowadzącej przedmiot
Samodzielna Katedra Inżynierii Procesowej
Studia
kierunek
Biotechnologia
stopień
I (studia inżynierskie)
tryb
stacjonarne
specjalność
specjalizacja
Nazwisko osoby prowadzącej (osób prowadzących)
prof. dr hab. inż. Grażyna Bartelmus, dr Daniel Janecki
Formy zajęć, sposób ich realizacji i przypisana im liczba godzin
A. Formy zajęć
• wykład,
• ćwiczenia: laboratoryjne,
• konwersatorium
B. Sposób realizacji
• zajęcia w sali dydaktycznej
C. Liczba godzin
• 30W, 30L, 15K
Liczba punktów ECTS 6
Godziny kontaktowe:
• udział w wykładach: 30 godz.,
• udział w zajęciach laboratoryjnych: 30 godz.,
• udział w zajęciach konwersatoryjnych: 15 godz.
Razem: 75 godz. – 3 punkty ECTS
Praca własna studenta:
• przygotowanie do egzaminu: 30 godz.
• przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych: 15
godz.
• dokończenie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych: 20 godz.
• przygotowanie do ćwiczeń konwersatoryjnych: 20
godz.
• udział w konsultacjach: 5 godz.
Razem: 90 godz. – 3 punkty ECTS
Łączny nakład pracy studenta wynosi:
75 godz. + 90 godz. = 165 godzin – 6 punktów ECTS
Status przedmiotu
• obowiązkowy
Metody dydaktyczne
• wykład
• ćwiczenia audytoryjne: rozwiązywanie zadań
• ćwiczenia laboratoryjne: wykonywanie doświadczeń
W = 30 + 30 = 60 godz. – 2 punkty ECTS
L = 30 + 15 + 20 = 65 godz. – 2,5 punktu ECTS
K = 15 + 20 + 5 = 40 godz. – 1,5 punktu ECTS
Język wykładowy
polski
Forma i sposób zaliczenia oraz podstawowe kryteria oceny lub wymagania egzaminacyjne
A. Sposób zaliczenia
• egzamin (W)
• zaliczenie z oceną (L)
• zaliczenie z oceną (K)
B. Formy zaliczenia:
• W - egzamin pisemny: z pytaniami
• L, K - kolokwium
• L, K - ustalenie oceny zaliczeniowej na podstawie ocen cząstkowych otrzymywanych w trakcie trwania semestru
C. Podstawowe kryteria
• W: ocena wiedzy i umiejętności wykazanych na egzaminie pisemnym sprawdzający założone cele i efekty kształcenia
• K: ocena umiejętności wykorzystania zdobytej wiedzy podczas
rozwiązywania zadań na konwersatorium (końcowa ocena wynika z
ocen cząstkowych i kolokwium podsumowującego)
• L: ocena przygotowania studenta do poszczególnych zajęć laboratoryjnych oraz ocena umiejętności związanych z realizacją ćwiczeń
laboratoryjnych – ocena sprawozdania przygotowywanego częściowo w trakcie zajęć, a częściowo po ich zakończeniu; ocena ta
obejmuje także umiejętność pracy w zespole
Ocena z poszczególnych form zajęć ustalana jest w oparciu o ilość
uzyskanych punktów:
• ocena dostateczna od 50% ogólnej liczby punktów,
• ocena dobra od 70% ogólnej liczby punktów,
• ocena bardzo dobra od 90% ogólnej liczby punktów.
Określenie przedmiotów wprowadzających wraz z wymogami wstępnymi
A. Wymagania formalne,
brak
B. Wymagania wstępne,
Znajomość podstaw matematyki z zakresu szkoły wyższej (podstawy rachunku różniczkowego i całkowego). Znajomość podstaw fizyki i chemii ogólnej.
Cele przedmiotu
− opanowanie podstawowych wiadomości z procesów transportu energii cieplnej i umiejętności obliczania wymienników
ciepła
− opanowanie podstawowych wiadomości z procesów transportu masy i umiejętności obliczania wymienników masy
Treści programowe
A. Problematyka wykładu
Mechanizmy transportu energii cieplnej: przewodzenie, konwekcja, wnikanie, promieniowanie. Przewodzenie ciepła w warunkach ustalonych przez ściankę płaską i cylindryczną. Wyznaczanie strat ciepła, izolacja cieplna. Podstawy ruchu ciepła
przez wnikanie w przepływie laminarnym – liczby i równania kryterialne. Podstawy ruchu ciepła przez wnikanie w przepływie burzliwym – liczby i równania kryterialne. Konwekcja swobodna w ograniczonej i nieograniczonej przestrzeni. Wnikanie
ciepła podczas wrzenia cieczy i kondensacji pary. Elementy obliczania wymienników ciepła: bilans cieplny współ- i przeciwprądowego wymiennika, średni moduł napędowy procesu itp. Typowe rozwiązania przemysłowych aparatów do prowadzenia
bioprocesów w warunkach izotermicznych. Transport energii cieplnej przez promieniowanie, działanie ekranów. Systematyka
dyfuzyjnego ruchu masy. Ustalony ruch masy przez dyfuzje, przepadki szczególne dyfuzji w fazie gazowej i ciekłej – dyfuzja
przez inert, dyfuzja dwukierunkowa równomolowa. Wnikanie masy w przepływach wymuszonych. Liczby kryterialne i równania kryterialne. Wnikanie masy w przepływach nie-wymuszonych. Liczby kryterialne i równania kryterialne. Przenikanie
masy. Absorpcja fizyczna gazów. Równowaga absorpcyjna. – prawo Henry’ego. Charakterystyka podstawowych aparatów do
procesów absorpcyjnych. Podstawy obliczeń wymienników masy. Bilans masy absorbera współ- i przeciwprądowego, absorbera barbotażowego i kolumny półkowej. Średnia siła napędowa procesu, obliczenie powierzchni wymiany masy. Absorpcja z
reakcją chemiczną. Równowaga i kinetyka procesu adsorpcji. Bilansowanie adsorberów. Procesy membranowe.
B. Problematyka konwersatorium
Obliczanie ciepła przewodzonego w ścianach płaskich i cylindrycznych i rozkładów temperatur w ścianach. Obliczanie
współczynników wnikania ciepła w przepływach laminarnym i burzliwym. Obliczanie współczynników wnikania ciepła przy
konwekcji swobodnej, wrzeniu i kondensacji. Obliczanie wymiennika ciepła płaszczowo- rurowego. Obliczanie współczynników wnikania masy w przepływach wymuszonych i niewymuszonych. Obliczanie wymiennika masy (skruber). Bilansowanie
adsorberów.
C. Problematyka laboratorium
Zajęcia wprowadzające. Omówienie tematyki ćwiczeń oraz formy zaliczenia. Analiza wzoru sprawozdania. Badanie pojedynczej pompy. Wyznaczanie charakterystyki sieci. Badanie układu pomp połączonych szeregowo i równolegle. Pomiar oporów
przepływu na wypełnieniu suchym. Zachłystywanie się skruberów. Pomiar ilości cieczy zawieszonej na wypełnieniu. Hydrodynamika współprądowych kolumn wypełnionych. Hydrodynamika złoża fluidalnego. Pomiar parametrów pracy komory
osadczej. Pomiar parametrów pracy odpylacza cyklonowego. Bilans wymiennika ciepła. Zjawisko barbotażu w kolumnach.
Wykaz literatury
A. Literatura wymagana do ostatecznego zaliczenia zajęć (zdania egzaminu):
A.1. wykorzystywana podczas zajęć
• Welty J.R., Wicks Ch.E., Wilson R.,E.,Rorrer G.L.; Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer, 4th ed.,
J. Wiley & Sons, Inc., N.Y., 2001
• Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N.; Transport Phenomena, J. Wiley & Sons, Inc., N.Y., 2002.
• Zarzycki R.; Wymiana ciepła i ruch masy w inżynierii środowiska, WNT, W-wa,2010
• Kmieć A.; Procesy cieplne i aparaty, Oficyna wydawnicza Pol. Wrocławskiej, Wrocław, 2005
• Bartelmus G., Janecki D., Kos M.; Inżynieria procesowa-laboratorium, UO, Opole, 1999
A.2. studiowana samodzielnie przez studenta
• Zarzycki R.; Wymiana ciepła i ruch masy w inżynierii środowiska, WNT, W-wa,2010
• Kmieć A.; Procesy cieplne i aparaty, Oficyna wydawnicza Pol. Wrocławskiej, Wrocław, 2005
• Bartelmus G., Janecki D., Kos M.; Inżynieria procesowa-laboratorium, UO, Opole, 1999
B. Literatura uzupełniająca
• Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1992.
Efekty kształcenia
Wiedza
W1- objaśnia i rozumie zjawiska i procesy rządzące przepływem ciepła i masy
W2 - zna podstawowe techniki i narzędzia stosowane przy rozwiązywaniu zadań z inżynierii bioprocesowej
W3– zna podstawowe procesy membranowe
Umiejętności
U1 – umiejętność wyznaczenia ilości energii przewodzonej przez ściankę oraz doboru izolacji cieplnej
U2 – umiejętność obliczenia ilości energii przekazywanej drogą promieniowania i zastosowania ekranów
U3 – umiejętność obliczenia ilości energii transportowanej przez płyn w przepływie laminarnym i burzliwym
U4 – umiejętność obliczenia ilości energii transportowanej w procesie konwekcji swobodnej
U5 – umiejętność obliczenia ilości energii transportowanej podczas wrzenia cieczy i kondensacji pary
U6 – umiejętność doboru typu i obliczenia prostego wymiennika ciepła.
U7 – umiejętność obliczenia ilości masy transportowanej drogą dyfuzji
U8 – umiejętność obliczenia ilości masy transportowanej przez płyn w przepływie laminarnym i burzliwym.
U9 – umiejętność bilansowania procesów absorpcji z reakcją chemiczną
U10 – umiejętność doboru typu wymiennika masy, obliczenia i zmierzenia podstawowych parametrów operacyjnych (natężenia przepływu płynów, opory przepływu płynów przez wypełnienie, ilość cieczy zawieszonej na wypełnieniu, powierzchnia wymiany masy, typ i wielkość wypełnienia itp.)
U11 – umiejętność doboru typu adsorbera i sporządzenia jego bilansu masowego
U12 – prezentuje, objaśnia wyniki i wyciąga wnioski z doświadczeń
Kompetencje społeczne (postawy)
K1- potrafi pracować indywidualnie i w zespole
Kontakt
bartel@ iich.gliwice.pl
[email protected]