Šifra: 32073
ECTS: 6.0
Nositelji: izv. prof. dr. sc. Krunoslav Žižek
Prijava ispita: Studomat
Opterećenje:

1. komponenta

Vrsta nastaveUkupno
Predavanja 30
Seminar 15
Laboratorijske vježbe 15
* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)
Opis predmeta:
CILJ KOLEGIJA:
Proučavanje procesa prijenosa: količine gibanja, topline i tvari na načelu jedinstvenog pristupa procesima prijenosa koji su osnova kemijsko inženjerskih disciplina i primijenjenih znanosti.

IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA:
1. tjedan
Uvodno predavanje - upoznavanje studenata s načinom izvođenja kolegija, upoznavanje s osnovnim terminima - kemijsko inženjerstvo, fenomeni transporta, tehnološki proces, jedinične operacije
2. tjedan
Fizikalne osnove. Reološka karakterizacija fluida. Mehanizmi prijenosa. Gustoća toka količine gibanja, energije i tvari. Stacionarni i nestacionarni procesi.
3. tjedan
Zakoni očuvanja pri strujanju fluida (masa, količina gibanja, energija). Mjerenje članova Bernoulijeve jednadžbe. Načini određivanja protoka u cijevi. Vrste strujanja.
4. tjedan
Laminarno strujanje, raspodjela brzina, gubitak energije pri strujanju.
5. tjedan
Turbulentno strujanje, teorija graničnog sloja.
Gubitak energije kod turbulentnog strujanja, primjena dimenzijske analize.
6. tjedan
Moody-ev dijagram. Cjevovod i transport fluida u cijevi. Određivanje snage pumpe.
Pokazne vježbe u laboratoriju: Reynoldsov pokus, Proračun pumpe.
7. tjedan
Optjecanje. Strujanje u miješalici. Strujanje kroz porozni sloj.
8. tjedan
I kolokvij
9. tjedan
Kondukcija. Stacionarni prijenos topline kroz jednoslojni i višeslojni zid. Nestacionarna kondukcija, analitička rješenja.
10. tjedan
Prijenos topline konvekcijom. Prolaz topline. Metode određivanja koeficijenta prijelaza topline, utjecaj hidrodinamike.
Od 10. tjedna počinju laboratorijske vježbe koje studenti rade naizmjenično po grupama:
1. Optjecanje
2. Nestacionarno vođenje topline
3. Prijenos topline konvekcijom
4. Prijenos tvari
11. tjedan
Prijenos topline toplinskim zračenjem. Zračenje crnog tijela. Prijenos topline između dvije ploče. Zračenje u zatvorenom prostoru. Složeni prijenos topline zračenjem i konvekcijom.
12. tjedan
II. kolokvij
13. tjedan
Prijenos tvari difuzijom i vrtložnim mehanizmom.
14. tjedan
Analogije prijenosa količine gibanja, količine topline i količine tvari.
15. tjedan
III. kolokvij

Predavanja su praćena seminarima i laboratorijskim vježbama

RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Stjecanje znanja o osnovnim zakonitostima i mehanizmima prijenosa količine gibanja, energije i tvari, te razumijevanje analogije među njima, potrebnih za praćenje kolegija na višim godinama studija.

OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
Redovito pohađanje nastave (predavanja, seminari i vježbe), pisanje referata i domaće zadaće.

UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA: Uredno pohađanje nastave (predavanja i seminari), uspješno završene laboratorijske vježbe.

NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
predavanja,
seminari se izvode nakon obrađene tematske jedinice,
vježbe se izvode u posljednjim tjednima semestra (od 10. do 15. tjedna)

NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
3 kolokvija (nakon završene nastavne cjeline: prijenos količine gibanja, I. kolokvij; Prijenos topline, II. kolokvij, Prijenos tvari i analogije između različitih vrsta prijenosa, III. kolokvij.
Studenti koji se ne oslobode pismenog dijela ispita preko kolokvija moraju pristupiti pismenom i usmenom dijelu ispita.

NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Studentska anketa

METODIČKI PREDUVJETI:
Položeni ispiti iz kolegija:-

i) ISHODI UČENJA KOLEGIJA:
1. upoznati se s pojavama i zakonitostima pri prijenosu količine gibanja, energije i tvari
2. definirati utjecaje hidrodinamičkih uvjeta na prijenosne pojave.
3. razumjeti osnovne zakone i jednadžbe na makroskopskoj razini te ih primijeniti, ovisno mehanizmu pri prijenosu količine gibanja, topline ili tvari
4. koristiti anologiju između prijenosa količine gibanja, topline i tvari za definiranje transportnih koeficijenata

j) ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA:
1 stjecanje vještina potrebnih za numeričko načina razmišljanja, vještina računanja i ispravne upotrebe jedinica i termodinamičkih tablica
2. znati interpretirati laboratorijska opažanja i mjerenja, njihovo značenje i povezanost s odgovarajućom teorijom
3. planirati i upravljati vremenom
4. razvijanje sposobnosti samostalnog i timskog rada

k) NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA

Nastavna jedinica
1. uvod u osnove prijenosnih pojava

Ishodi učenja
- definirati pojmove potrebne za razumijevanje i opisivanje procesa prijenosa količine gibanja, energije i tvari

Kriteriji vrednovanja
-razlikovati mehanizme prijenosa
- definirati osnovne jednadžbe pri opisu procesa prijenosa
- razlikovati Newtonske i nenewtonske fluide i poznavati modelne jednadžbe za njihov opis

Nastavna jedinica
2.Prijenos količine gibanja

Ishodi učenja
-poznavati zakone očuvanja pri strujanju fluida
- definirati strukturu i nastank hidrodinamičkog graničnog sloja
- razumjeti osnove transporta fluida
-definirati karakteristične slučajeve prijenosa količine gibanja, te primijeniti odgovarajuće jednadžbe

Kriteriji vrednovanja
- koristiti se zakonima očuvanja pri proračunu pumpe prilikom transporta tekućine kroz složeni cjevovod
- definirati hidrodinamički utjecaj na strukturu graničnog sloja
- odrediti brzinu strujanja u cijevi, skicirati profile brzina i odnose srednje i maksimalne vrijednosti brzina u cijevi, odnosno ploči

Nastavna jedinica
3. Prijenos topline

Ishodi učenja
- definirati i razlikovati mehanizme prijenosa topline (konvekcija, kondukcija i radijacija)
- koristiti jednadžbe pri stacionarnom i nestacionarnom prijenosu topline kondukcijom
- definirati utjecaj hidrodinamičkih uvjeta na prijenos topline konvecijom
- opisati prirodu i osnovne zakonitosti prijenosa topline radijacijom

Kriteriji vrednovanja
- objasniti kriterij određivanja mehanizma prijenosa topline
- definirati pokretačku silu procesa, površinu izmjene topline i koeficijent prolaza topline i izračunati tok topline ovisno o uvjetima provedbe procesa
- znati odrediti utjecaj hidrodinamičkih uvjeta na prijenos topline
- razumjeti načine definiranja i značenje različitih bezdimenzijskih značajki
- objasniti Planckov, Stefan - Boltzmanov, Kirchofov zakon

Nastavna jedinica
4. Prijenos tvari

Ishodi učenja
- poznavati mehanizme prijenosa tvari
- definirati jednadžbe za proračun prijenosa ovisno o mehanizmu prijenosa tvari
- poznavati matematičke metode određivanja koeficijenta prijenosa topline i tvari

Kriteriji vrednovanja
- objasniti primjenu Fickovog zakona
- izračunati tok topline i tvari ovisno o uvjetima provedbe procesa
- znati odrediti utjecaj hidrodinamičkih uvjeta na prijenos tvari
- koristiti se korelacijskim i diferencijalnim jednadžbama za određivanje koeficijenta prijenosa tvari

Nastavna jedinica
5. Analogije prijenosa količine gibanja, topline i tvari

Ishodi učenja
-koristiti se Reynoldsovom, Prandtl-Taylorovom, Von-Karmanovom, Chilton-Colburnovom analogijom

Kriteriji vrednovanja
-poznavanjem vrijednost jednog transportnog koeficijenta procijeniti vrijednost drugog koeficijenta
Literatura:
  1. Interna skripta : Dr.sc. Antun Glasnović, Prijenos tvari i energije - dostupna na web stranici kolegija Prijenos tvari i energije.
  2. Predavanja: Prijenos tvari i energije - Izv.prof.dr.sc. Jasna Prlić Kardum , dostupno na web stranici kolegija.
  3. Richard G. Griskey, Transport Phenomena and Unit Operations, John Wiley & Sons, Inc., 2006.
  4. R.Byron Bird, Transport Phenomena, Revised 2nd Edition, John Wiley & Sons, Inc., 2006.
  5. R.W. Fahrien, Fundamentals of Transport Phenomena, Mc Graw-Hill, New York, 1983.
  6. J.D.Seader, E.J. Henley, Separation Process Principles, John Wiley & Sons, Inc. 2006.
3. semestar
Obavezni predmet - Redovni studij - Ekoinženjerstvo