Šifra: 143510
ECTS: 4.0
Nositelji: izv. prof. dr. sc. Krunoslav Žižek
prof. dr. sc. Aleksandra Sander
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.
Razmatranje osnova jediničnih operacija koristeći načelo jedinstvenog pristupa procesima prijenosa koji su osnova kemijsko inženjerskih disciplina i primijenjenih znanosti.

IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA:
1. tjedan
Opis strujanja tekućina. Reološka karakterizacija fluida. Zakoni očuvanja pri strujanju fluida (masa, količina gibanja, energija). Gustoća toka količine gibanja, energije i tvari. Stacionarnost i nestacionarnost procesa. Dinamika homogenih fluida.
2. tjedan
Analiza laminarnog i turbulentnog strujanja: raspodjela brzina; gubitak energije (pad tlaka). Teorija graničnog sloja. Jednadžbe strujanja.
3. tjedan
Transport fluida; Karakteristike, izbor i dimenzioniranje pumpi. Dinamika heterogenih fluida.
4. tjedan
Karakterizacija grubodisperznih sustava. Osnove mehaničkih makroprocesa.
5. tjedan
Operacije razdvajanja: sedimentiranje i filtriranje. Djelotvornost separatora. Izbor opreme.
6. tjedan
Procesi kontaktiranja: fluidizacija, miješanje. Dimenzioniranje procesnih jedinica za provedbu miješanja.
7. tjedan
Prijenos topline kondukcijom kroz jednoslojni i višeslojni zid.
I. parcijalni kolokvij
8. tjedan
Prijenos topline konvekcijom pri laminarnom i turbulentnom strujanju.
9. tjedan
Prolaz topline. Prijenos topline toplinskim zračenjem.
10. tjedan
Prijenos tvari difuzijom i vrtložnim mehanizmom.
11. tjedan
Fizikalno-kemijske osnove toplinskih separacijskih procesa.

12. tjedan
Opis operacija isparavanja i kristalizacije.
13. tjedan
Sušenje.
14. tjedan
Destilacija.
15. tjedan
Apsorpcija i ekstrakcija.
II. parcijalni kolokvij
Izvođenje seminara i laboratorijskih vježbi prati pojedine tematske cjeline predavanja.

RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Stjecanje znanja o prijenosnim pojavama i osnovama jediničnih operacija potrebnih za praćenje kolegija na višim godinama studija.

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

UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA:
Uredno pohađanje predavanja i seminara, te uspješno završene laboratorijske vježbe.

NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
Predavanja, seminari, laboratorijske vježbe.

NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
Dva parcijalna kolokvija.
I. parcijalni kolokvij
Nastavne cjeline: prijenos količine gibanja, te osnove mehaničkih operacija.
II. parcijalni kolokvij
Nastavne cjeline: prijenos topline, tvari, te osnove toplinskih operacija.
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 prijenosa količine gibanja te utjecaja hidrodinamičkih uvjeta na prijenos topline i tvari.
2. koristiti se jednadžbama pri proračunu cjevovoda, određivanju transportnih koeficijenata pri prijenosu tvari i topline
3. definirati svojstva grubodisperzne faze i načine prikazivanja i aproksimiranja raspodjele veličina čestica
4. analizirati mehaničke separacijske procese, miješanje homogenih i heterogenih sustava
5. naučiti osnovne toplinskih separacijskih procesa te steći osnovna znanja pri odabiru separacijskog procesa.

j) ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA:
1. stjecanje vještina potrebnih za postavljanje i proračun računskih problema te ispravna upotreba jedinica i termodinamičkih tablica
2. interpretiranje laboratorijska opažanja i mjerenja, njihovo značenje i povezanost s odgovarajućom teorijom
3. planiranje i upravljanje vremenom
4. razvijanje sposobnosti samostalnog i timskog rada.

k) NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA

Nastavna jedinica
1.Prijenos količine gibanja

Ishodi učenja
- definirati pojmove potrebne za razumijevanje i opisivanje procesa prijenosa količine gibanja, energije i tvari
-poznavati zakone očuvanja pri strujanju fluida
-opisati karakteristične slučajeve prijenosa količine gibanja
- definirati utjecaje pri nastanku hidrodinamičkog graničnog sloja
- razumjeti osnove transporta fluida

Kriteriji vrednovanja
-razlikovati mehanizme prijenosa i primijeniti i osnovne jednadžbe pri opisu procesa prijenosa
- objasniti razliku između Newonskih i ne newtonskih fluida
- poznavati osnovne jednadžbe koje opisuju različite uvjete prijenosa količine gibanja
- definirati hidrodinamički utjecaj na strukturu graničnog sloja
- koristiti se zakonima očuvanja pri proračunu pumpe prilikom transporta tekućine kroz složeni cjevovod

Nastavna jedinica
2. Karakterizacija grubodisperzne faze

Ishodi učenja
- analizirati svojstva grubodisperznih sustava
- definirati način prikazivanja i aproksimiranja raspodjele veličina čestica

Kriteriji vrednovanja
- razlikovati disperzni sustav, disperznu fazu i disperzno sredstvo
- objasniti što je oblik čestice i ekvivalentni promjeri
- skicirati načine prikazivanja raspodjele veličina čestica

Nastavna jedinica
3. Mehanički separacijski procesi

Ishodi učenja
- definirati djelotvornost separatora
- opisati separaciju sedimentacijom i filtracijom
- identificirati ulazne i izlazne veličine

Kriteriji vrednovanja
- razlikovati ukupnu i frakcijsku djelotvornost
- objasniti veličine kojima se definira djelotvornost separatora
- objasniti osnove gravitacijske sedimentacije
- objasniti osnove filtracije kroz kolač

Nastavna jedinica
4. Miješanje kapljevina i suspenzija

Ishodi učenja
- definirati stupanj izmiješanosti u homogenim i heterogenim sustavima
- definirati primarne varijable koje određuju uvjete miješanja

Kriteriji vrednovanja
- razlikovati hidrodinamičke uvjete pri miješanju kapljevina i suspenzija
- objasniti granična stanja suspenzija i režime suspendiranja

Nastavna jedinica
5. Prijenos topline i tvari

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

Kriteriji vrednovanja
- znati odrediti utjecaj hidrodinamičkih uvjeta na prijenos topline i tvari
- izračunati tok topline i tvari ovisno o uvjetima provedbe procesa
- razumjeti načine definiranja i značenje različitih bezdimenzijskih značajki
- koristiti se korelacijskim i diferencijalnim jednadžbama za određivanje koeficijenta prijenosa topline i tvari

Nastavna jedinica
6. Toplinski separacijski procesi - izmjenjivači topline

Ishodi učenja
- usvojiti znanja o principu rada izmjenjivača topline
- poznavati različite konstrukcije i načine poboljšanja učina izmjenjivača topline

Kriteriji vrednovanja
- definirati načine kontaktiranja fluida
- odrediti pokretačku silu i korekcijski faktor kod složene konstrukcije izmjenjivača topline
- odrediti površinu izmjenjivača topline za određenu toplinsku dužnost
- poznavati i skicirati različite konstrukcije izmjenjivača topline

Nastavna jedinica
7. Ekstrakcija i destilacija

Ishodi učenja
- poznavanje osnovnih kriterija za odabir separacijskog procesa
- definirati svojstva neophodna za odabir sustava
- poznavati načine provedbe separacije i određivanja pokretačke sile procesa

Kriteriji vrednovanja
- znati odabrati separacijski proces za razdvajanje komponenti u sustavu
- skicirati ravnotežne dijagrame
- koristiti se ravnotežnim podatcima pri određivanju pokretačke sile
- odrediti broj koncentracijskih stupnjeva u procesu računski i grafički

Nastavna jedinica
8. Sušenje
Ishodi učenja
- poznavati metode provedbe sušenja, odnosno načine dovođenja topline i mehanizme uklanjanja vlage iz materijala
- analizirati utjecaj promjene procesnih uvjeta na brzinu provedbe sušenja
- poznavati kinetiku sušenja radi definiranja mehanizma i perioda sušenja

Kriteriji vrednovanja
- znati načine provedbe sušenja
- skicirati krivulje sušenja i definirati kritične veličine u procesu
-definirati utjecaj vanjskih i unutarnjih uvjeta na sušenje
- koristiti se dijagramima sušenja za određivanje stanja zraka prilikom proračuna u procesu sušenja
Literatura:
  1. Interna skripta: Dr. sc. Antun Glasnović, Prijenos tvari i energije (dostupno na mrežnim stranicama Fakulteta kemijskog inženjerstva i tehnologije).
  2. Predavanja Procesi prijenosa i separacija: Red. prof. dr. sc. Aleksandra Sander, Doc. dr. sc. Krunoslav Žižek, (dostupno na mrežnim stranicama Fakulteta kemijskog inženjerstva i tehnologije).
  3. I. H. Shames, Mechanics of Fluids, 4th Ed.., McGraw-Hill
    Companies, New York, 2003.
  4. M. Rhodes: Introduction to Particle Technology, John Wiley, London
    1998.
  5. A. Rushton, A.S. Ward, R.G. Hodlich: Solid oeLiquid Filtration and
    Separation Technology, VCH Weinheim 1996.
  6. K. Satler, H. J. Feindt, Thermal Separation Processes-Principl and
    design, VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, 1995.
  7. C. J. Geankopolis, Transport Processes and Unit Operations, Allyn
    and Bacon. Inc. Boston, 1978.
  8. Richard G. Griskey, Transport Phenomena and Unit Operations, John Wiley & Sons, Inc., 2006.
  9. R.W. Fahrien, Fundamentals of Transport Phenomena, Mc Graw-Hill, New York, 1983.
  10. J.D. Seader, E.J. Henley, Separation Process Principles, John Wiley & Sons, Inc. 2006.
4. semestar
Obavezni predmet - Redovni studij - Primijenjena kemija