Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku

Procesní inženýrství

Typ studia doktorské
Jazyk výuky čeština
Kód 651-0966/01
Zkratka PI
Název předmětu česky Procesní inženýrství
Název předmětu anglicky Process Engineering
Kreditů 10
Garantující katedra Katedra chemie a fyzikálně-chemických procesů
Garant předmětu prof. Ing. Marek Večeř, Ph.D.

Osnova předmětu

1. Předmět procesního inženýrství. Bilance, rovnováha, kinetika. Zákony zachování. Bilancovatelné veličiny, bilanční
systém, bilanční období. Vstupy, výstupy, akumulace, přeměna.
2. Bilance hmoty. Vyjádření pomocí kusů, souprav, látkového množství, objemu. Extenzivní a intenzivní veličiny.
Hustota, koncentrace, plynové zákony.
3. Bilance soustav s chemickou reakcí. Fiktivní proudy, stechiometrie. Bilance energie. Typy energie a přeměny.
Mechanická energie v tekutém prostředí. Kinetická, potenciální a tlaková energie. Bernouliho rovnice. Tlaková ztráta.
Proudění v potrubí. Součinitel tření, odporový součinitel. Laminární a turbulentní proudění, Reynoldsovo číslo.
Drsnost. Skládání odporů proudění.
4. Dodávání mechanické energie. Čerpadla. Objemová čerpadla, principy, konstrukční a provozní zvláštnosti. Hydrodynamická
čerpadla, principy, konstrukční a provozní zvláštnosti odstředivých čerpadel. Dělení směsí pevné částice – kapalina.
Filtrace. Princip koláčové filtrace a veličiny, na nichž závisí rychlost filtrace.
5. Filtrační zkoušky. Filtrace s konstantní rychlostí, tlakovým spádem, charakteristikou čerpadla. Průmyslové filtry,
nuč, kalolis. Sedimentace. Průběh sedimentace, bilance, suspenze, usazenina. Pádová rychlost částice. Pád koule
– vliv setrvačných sil, viskozity. Rozměrová analýza, Reynoldsovo číslo, odporový součinitel. Stokesův zákon. Konstantní
odpor.
6. Odstředivá síla. Sedimentační odstředivka, proudový odlučovač. Filtrační odstředivka. Zádrž kapaliny ve filtračním
koláči a v usazenině. Rušené usazování. Zhutňování usazeniny. Dorrův usazovák. Třídění částic na základě různé
usazovací rychlosti.
7. Míchadla rychloběžná a pomaloběžná. Příkon míchadel. Suspendace. Fluidizace. Prahová rychlost, úletová rychlost.
8. Bilance energie. Teplo jako forma energie. Teplo a teplota. Zákony zachování, definice entalpie. Významné členy
v termodynamických úvahách. Tepelná kapacita, entalpie fázových a chemických změn. Inženýrské vyjádření na jednotku
hmotnosti. Zdroje tepla. Sdílení tepla. Teplo, tepelný tok, hustota tepelného toku. Součinitel přestupu a průchodu
tepla. Vedení, sálání, konvekce. Tepelná vodivost, Fourierův zákon. Kompozitní materiál. Kirchhoffovy zákony. Měření
teploty.
9. Tepelná konvekce nucená, volná. Rozměrová analýza, filmová teorie. Nusseltovo číslo. Prandtlovo číslo. Grashoffovo
číslo. Kriteriální rovnice. Kdy se projevuje sálání. Zákonitosti přenosu tepla sáláním. Pece. Zanedbatelnost některých
tepelných odporů. Zadaná teplota, zadaný tepelný tok.
10. Stupňová zařízení. Převodová jednotka pro sdílení tepla. Řazení převodových jednotek. Souproud, protiproud.
Tepelný výměník. Tepelná bilance – hnací síla. Převodová jednotka pro sdílení hmoty.
11. Tenze par. Izobarické odpařování do vzduchu. Výparné teplo. Var a kondenzace. Bublinový a blánový var. Kapková
a blánová kondenzace. Ohřev parou. Vícestupňová odparka. Var při sníženém tlaku. Tepelné čerpadlo. Lindeho kolona.
12. Přehled difúzně separačních procesů (destilace, absorpce, stripování, extrakce, adsorpce, membránové separace,
loužení, chromatografie, atd.), popis zařízení a základní principy probíhajících dějů.
12. Rovnováha kapalina pára. Raoultův zákon. Rozdělení destilačních procesů. Rovnovážná destilace. Opakovaná destilace.
Princip kontinuální rektifikační kolony. Nástřik, destilát, zbytek. Zpětný tok. Teoretické patro. Kontaktování
plynu s kapalinou. Patrové a výplňové kolony.
13. Vlhký vzduch. Nasycený vzduch. Absolutní vlhkost. Relativní vlhkost. Teplota vlhkého teploměru. Měření vlhkosti.
Entalpie vlhkého vzduchu. Diagram vlhkého vzduchu. Vlhkost pevných a porézních materiálů. Rovnovážná vlhkost. Hnací
síla sušení. Bilance sušení. Rychlost sušení. Sušárny. Vlhčení vzduchu. Chlazení vody vzduchem. Chladící věže.
Hnací síly a principy koloběhu vody v přírodě.

Povinná literatura

WICHTERLE, K., VEČEŘ M. Přenosové děje. VŠCHT Praha 2023. ISBN: 978-80-7592-168-0
HASAL Pavel, SCHREIBER Igor, ŠNITA Dalimil, JAHODA Milan, KOSEK Juraj, LINDNER Jiří. Chemické inženýrství I, VŠCHT Praha, 2007. ISBN: 978-80-7080-629-6 .
SCHREIBER Igor, JAHODA Milan. Chemické inženýrství II, VŠCHT Praha, 2018. ISBN: 978-80-7592-012-6 .
BERNAUER B., FÍLA V., BERNAUER M. Aplikovaná reakční kinetika, ČVUT Praha, 2014. ISBN 978-80-7080-908-2 .
HORÁK, J., PAŠEK, J. Navrhování průmyslových chemických reaktorů z laboratorních dat. Praha: SNTL, 1986.

Doporučená literatura

BAFRNEC, Milan. Chemické inžinierstvo I. Bratislava: Malé centrum [Bratislava], 1999. ISBN 80-967064-3-8.
DOJČANSKÝ, Ján a Jaroslav LONGAUER. Chemické inžinierstvo II. Bratislava: Malé centrum [Bratislava], 2000. ISBN 80-967064-8-9.