CILJ KOLEGIJA:
Upoznati studente s metodama karakterizacije grubodisperznih sustava, pretvorbama koje nastaju uslijed mehaničkog djelovanja, te njihovim utjecajem na odziv pojedinih procesa separacije, procese promjene stanja izmiješanosti i stanja disperznosti.
IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA:
1. tjedan
Uvodno predavanje. Upoznavanje studenata s metodikom nastavnog kolegija, načinom provedbe nastave, kriterijima vrednovanja kolokvija, zadaća i aktivnosti tijekom nastave. Uvod u osnove mehaničkih makroprocesa.
2. tjedan
Karakterizacija disperznih sustava; grubodisperzni sustavi, definiranje oblika, veličine i raspodjele veličina čestica. Metode prikazivanja i opisivanja raspodjele veličina čestica; LN i RRSB funkcije, jednoveličinski opis.
3. tjedan
Karakterizacija disperznih sustava. Detaljnije o metodama određivanja raspodjele veličina čestica, instrumenti. Prezentacijski sat: studenti raspravljaju o primjerima raspodjele veličina čestica proizvoda u svakodnevnoj upotrebi. Primjeri proračuna.
4. tjedan
Osnove mehaničke separacije. Definiranje djelotvornosti separatora, ukupna djelotvornost, frakcijska djelotvornost, značajka razdvajanja, granica razdvajanja i oštrina razdvajanja. Separacija sedimentacijom: vrste sedimentacije, gravitacijska sedimentacija, sedimentacijski test, metode dimenzioniranja gravitacijskih sedimentatora (Coe-Clevenger, Kynch, Talmage-Fitch). Primjeri proračuna.
Vježba 1: Karakterizacija grubodisperzne faze.
5. tjedan
Separacija sedimentacijom. Osnove centrifugalne sedimentacije, Sigma koncept, Amblerov faktor kapaciteta sedimentacijskih centrifuga, vrste sedimentacijskih centrifuga, kriteriji i način izbora opreme. Primjeri proračuna.
Priprema i ponavljanje za kolokvij I.
6. tjedan
Kolokvij I: Karakterizacija, sedimentacija.
Vježba 2: Sedimentacijski test.
7. tjedan
Separacija filtracijom. Vrste filtracija, osnove dubinske filtracije, Darcyjeva jednadžba, filtracija kroz kolač, filtracijski test, specifični otpor filtarskog kolača i otpor filtarskog sredstva, stlačivi kolači, nestlačivi kolači, opća Carmanova jednadžba. Vrste filtara, princip rada, ekspertni sustavi za odabir filtracijskog uređaja. Primjeri proračuna.
8. tjedan
Separacija filtracijom. Osnove centrifugalne filtracije, trajanje filtracijskog ciklusa, podjela filtracijskih centrifuga, princip rada, kriteriji i način izbora opreme. Primjeri proračuna.
9. tjedan
Miješanje kapljevina. Definiranje karakterističnih dimenzija miješalice, tipova miješala i geometrije razbijala. Hidrodinamički uvjeti kod miješanja kapljevina, način dimenzioniranja sustava za miješanje, značajka dobave, značajka snage. Primjeri proračuna.
Vježba 3: Filtracijski test.
10. tjedan
Miješanje suspenzija. Granična stanja suspenzije, režimi suspendiranja, Froudova značajka, kriterij jedne sekunde, minimalna brzina suspendiranja. Kritična vrijednost Reynoldsove značajke te odabir kriterijskih jednadžbi prema hidrodinamičkim uvjetima suspendiranja. Kriteriji uvećanja sustava za miješanje kapljevina i suspendiranje. Primjeri proračuna.
Fluidizacija. Osnove procesa i proračuni.
11. tjedan
Kolokvij II: Filtracija, miješanje kapljevina i suspenzija.
Vježba 4: Suspendiranje ili fluidizacija.
12. tjedan
Osnove miješanja prašaka. Vrste prašaka, vrste mješavina, segregacija, mehanizmi segregacije, načini definiranja kvalitete mješavine. Mehanizmi miješanja, krivulja miješanja prašaka, kinetika miješanja, konstanta brzine miješanja prašaka. Vrste miješalica, izbor opreme. Primjeri proračuna.
13. tjedan
Usitnjavanje. Osnove mehanike loma, drobljenje i mljevenje, način provedbe kontinuiranog ciklusa usitnjavanja (otvoreni i zatvoreni krug). Energetski odnosi kod usitnjavanja, procjena energije temeljem zakonitosti (Rittinger, Kick, Bond). Kinetika usitnjavanja, populacijske bilance, metoda jednoveličinskih intervala, Uređaji, izbor opreme, primjeri proračuna.
14. tjedan
Aglomeriranje. Osnovne vrste okrupnjavanja, okrupnjavanje tlačenjem, okrupnjavanje uzgibavanjem. Mehanizmi vezivanja granula, faze nastajanja i rasta granula. Vrste uređaja za okrupnjavanje, princip rada, prezentacijski film o načinu rada odabranih granulatora.
Vježba 5: Usitnjavanje.
15. tjedan
Kolokvij III: Miješanje prašaka, usitnjavanje, aglomeriranje.
RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Stjecanje znanja potrebnih za izbor opreme i definiranje procesnih uvjeta.
OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
Redovito pohađanje nastave (predavanja, seminari i vježbe), pisanje referata.
UVJETI ZA PRISTUPANJE ISPITU:
Uredno pohađanje nastave (predavanja i seminari), uspješno završene laboratorijske vježbe.
NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE: predavanja, seminari, vježbe.
NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
3 on-line kolokvija i usmeni ispit.
Studenti koji se ne oslobode ispita tijekom semestra (kolokviji i usmeni ispit) moraju pristupiti pismenom i usmenom dijelu ispita na ispitnim rokovima.
NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Studentska anketa
METODIČKI PREDUVJETI:
Položeni ispiti iz kolegija: Prijenos tvari i energije, Mehanika fluida.
ISHODI UČENJA
ISHODI UČENJA KOLEGIJA:
1. definirati svojstva grubodisperzne faze i načine mjerenja, prikazivanja i aproksimiranja raspodjele veličina čestica
2. analizirati mehaničke separacijske procese
3. analizirati miješanje homogenih i heterogenih sustava
4. analizirati energetski i kinetički aspekt procesa usitnjavanja
5. provesti eksperimente u laboratorijskom mjerilu kako bi se procijenili parametri potrebni za dizajn procesa
ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA:
1. primjenjivati znanstvene metode rada pri analizi procesa i dizajniranju produkata
2. znati planirati, provesti, objasniti i izvijestiti o rezultatima jednostavnih eksperimenata primjenom dostupne laboratorijske opreme i uređaja
3. razumjeti principe temeljnih metoda karakterizacije
4. analizirati kompleksne probleme u kemijskom inženjerstvu
5. primijeniti metodologiju kemijskog inženjerstva u razvoju proizvoda
6. primijeniti metodologiju teorijskog tumačenja eksperimentalnih rezultata
7. razvijanje sposobnosti timskog rada
NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA:
1. Karakterizacija grubodisperzne faze
Ishodi učenja:
- analizirati svojstva grubodisperznih sustava
- prepoznati metode karakterizacije grubodisperzne faze
- definirati način prikazivanja i aproksimiranja raspodjele veličina čestica
Kriteriji vrednovanja:
- razlikovati disperzni sustav, disperznu fazu i disperzno sredstvo
- definirati stanje izmiješanosti i stanje disperznosti
- objasniti što je oblik čestice
- ilustrirati primjerom značenje ekvivalentnih promjera i njihove razlike
- skicirati načine prikazivanja raspodjele veličina čestica
- objasniti značenje karakterističnih parametara funkcija raspodjele na konkretnom primjeru
- primijeniti teoretska znanja o karakterizaciji u praksi
2. 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
- skicirati graf frakcijske djelotvornosti
- objasniti veličine kojima se definira djelotvornost separatora
- objasniti osnove gravitacijske i centrifugalne sedimentacije
- objasniti osnove filtracije kroz kolač i centrifugalne filtracije
- riješiti primjere izračuna parametara potrebnih za dizajn separacijskih procesa
- primijeniti teoretska znanja o gravitacijskoj sedimentaciji i filtraciji kroz kolač na praktičnim primjerima
3. Miješanje kapljevina, suspenzija i prašaka
Ishodi učenja:
- definirati stupanj izmiješanosti u homogenim i heterogenim sustavima
- definirati primarne varijable koje određuju uvjete miješanja
- analizirati dinamički odziv procesa
Kriteriji vrednovanja:
- razlikovati hidrodinamičke uvjete pri miješanju kapljevina i suspenzija
- objasniti granična stanja suspenzija i režime suspendiranja
- prisjetiti se pravila uvećanja pri miješanju homogenih i heterogenih sustava
- riješiti primjere dizajniranja sustava za miješanje
- primijeniti teoretska znanja o suspendiranju na praktičnim primjerima
- definirati vrste prašaka, mješavina i kvalitetu mješavine
- objasniti pojam segregacije i mehanizme segregacije
4. Usitnjavanje i aglomeriranje
Ishodi učenja:
- analizirati energetske i kinetičke odnose u procesu usitnjavanja
- analizirati metode aglomeriranja i mehanizme vezivanja
Kriteriji vrednovanja:
- interpretirati osnove mehanike loma
- objasniti procjenu utroška energije u procesu usitnjavanja
- opisati kinetiku promjene veličine čestica kod usitnjavanja
- objasniti metode okrupnjavanja i mehanizme vezivanja
- objasniti faze nastajanja i rasta granula
- primijeniti teoretska znanja na praktičnim primjerima
5. Uređaji i izbor opreme
Ishodi učenja:
- prepoznati i razlikovati separacijske uređaje, miješalice, uređaje za usitnjavanje i okrupnjavanje
- opisati načine izbora opreme
Kriteriji vrednovanja:
- imenovati pojedine vrste uređaja
- označiti karakteristične tokove na odabranim uređajima
- prepoznati uvjete rada uređaja
- nabrojati prednosti i nedostatke uređaja
- identificirati veličine karakteristične za izbor opreme
|
- Nastavni materijali objavljeni na mrežnim stranicama Fakulteta (http://www.fkit.unizg.hr/predmet/mpi_a/nastavni_materijali)
G. Matijašić, Priručnik za vježbe - Mehaničko procesno inženjerstvo, 2010.
M. Hraste, Mehaničko procesno inženjerstvo, Hinus, Zagreb, 2003.
- M. Rhodes, Introduction to Particle Technology, John Wiley & Sons, West Sussex, 2008.
A. Rushton, A.S. Ward, R.G. Hodlich: Solid-Liquid Filtration and Separation Technology, VCH Weinheim 1996.
R. J. Wakeman, E.S. Tarleton; Equipment Selection, Modeling and Process Simulation, Elsevier, Oxford 1999.
N. Harnby, M.F. Edwards, A.W. Nienow: Mixing in Process Industry, Butterworths, London 1992
|
