ΦΥΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ Ι
Χριστάκης Παρασκευά, Χριστιάνα Αλεξανδρίδου
Στόχος του μαθήματος είναι να γνωρίσουν οι φοιτητές τις βασικές μεθόδους διαχωρισμού διαφόρων μιγμάτων (αέριο-αέριο, αέριο-υγρό, αέριο-στερεό, υγρό-υγρό, υγρό-στερεό, στερεό-στερεό) και να διδαχθούν μεθόδους σχεδιασμού βασικών μονάδων διεργασιών διαχωρισμού και τρόπους υπολογισμών των ισοζυγίων μάζας και ενέργειας (έμφαση δίνεται στην κλασματική απόσταξη, απορρόφηση, στερεές και ρευστοποιημένες κλίνες).
ΛιγότεραΣτόχος του μαθήματος είναι να γνωρίσουν οι φοιτητές τις βασικές μεθόδους διαχωρισμού διαφόρων μιγμάτων (αέριο-αέριο, αέριο-υγρό, αέριο-στερεό, υγρό-υγρό, υγρό-στερεό, στερεό-στερεό) και να διδαχθούν μεθόδους σχεδιασμού βασικών μονάδων διεργασιών διαχωρισμού και τρόπους υπολογισμών των ισοζυγίων μάζας και ενέργειας (έμφαση δίνεται στην κλασματική απόσταξη, απορρόφηση, στερεές και ρευστοποιημένες κλίνες).
Στόχος του μαθήματος είναι να γνωρίσουν οι φοιτητές τις βασικές μεθόδους διαχωρισμού διαφόρων μιγμάτων (αέριο-αέριο, αέριο-υγρό, αέριο-στερεό, υγρό-υγρό, υγρό-στερεό, στερεό-στερεό) και να διδαχθούν μεθόδους σχεδιασμού βασικών μονάδων διεργασιών διαχωρισμού και τρόπους υπολογισμών των ισοζυγίων μάζας και ενέργειας (έμφαση δίνεται στην κλασματική απόσταξη, απορρόφηση, στερεές και ρευστοποιημένες κλίνες).
Περίγραμμα
Περιεχόμενο μαθήματος
Αναλυτικά το μάθημα περιλαμβάνει τις εξής ενότητες:
ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΦΑΣΕΩΝ: (Συστήματα ατμών-υγρού, υγρού-υγρού, ρευστού-στερεού, συστήματα τριών συστατικών, ειδικά διαγράμματα τριών συστατικών).
ΑΠΟΣΤΑΞΗ: - Απόσταξη δυαδικών μιγμάτων: Απόσταξη Ισορροπίας, Διαφορική Απόσταξη, Κλασματική Απόσταξη, Μέθοδος ΜcCabe-Thiele, Μέθοδος Ponchon-Savarit, Απόδοση Μurphree., - Κλασματική απόσταξη πολυσυστατικών μιγμάτων: Μέθοδος χονδρικής ανάλυσης, Μέθοδος ακριβούς ανάλυσης.,
ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ: Εξισώσεις σχεδιασμού και ανάλυσης, Απορρόφηση πολλών βαθμίδων κατ' αντιρροή, Διεργασίες συνεχούς επαφής, Απορρόφηση πολυσυνθετικών μιγμάτων.
ΡΕΥΣΤΟΠΟΙΗΜΕΝΕΣ ΚΛΙΝΕΣ: Συνθήκες για ρευστοποίηση. Συστήματα αερίων-στερεών. Προσομοίωση διεργασιών με πακέτα λογισμικού Χημικής Μηχανικής.
Μαθησιακοί στόχοι
Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει την ικανότητα σχεδιασμού απλών διεργασιών απόσταξης, απορρόφησης, κλινών, κλπ στο χαρτί και να εφαρμόζει τα σχετικά ισοζύγια μάζας και ενέργειας.
Προαπαιτούμενα
Για την παρακολούθηση του μαθήματος ενθαρρύνεται ο/η φοιτητής/τρια να φρεσκάρει τις βασικές γνώσεις θερμοδυναμικής και φυσικοχημείας ειδικά για συστήματα ισορροπίας ατμού-υγρού, και υγρού-υγρού. Επίσης θα χρησιμοποιηθούν γνώσεις από το μάθημα 'Ισοζύγια Μάζας και Ενέργειας'.
Βιβλιογραφία
J.D SEADER, E.J. HENLEY, D. Κeith ROPER, 'ΑΡΧΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ: Εφαρμογές με τη βοήθεια Εξομοιωτών Διεργασιών', Επιστημονική Επιμέλεια: Χριστάκη Παρασκευά, Πέτρος Κουτσούκος,
ΙΩΑΝΝΗΣ ΓΕΝΤΕΚΑΚΗΣ, "ΦΥΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ??, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ Ε.Π.Ε., ΑΘΗΝΑ, 2010
McCABE WARREN, SMITH JULIAN C., HARRIOTT PETER "ΒΑΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α.ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Ο.Ε., ΘΕΣ/ΝΙΚΗ, 2002
ΑΣΣΑΕΛ ΜΑΡΚΟΣ Ι., ΜΑΓΓΙΛΙΩΤΟΥ ΜΑΡΙΑ Χ., "ΦΥΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ", ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α.ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Ο.Ε., ΘΕΣ/ΝΙΚΗ, 2009
Δ. ΜΑΡΙΝΟΣ-ΚΟΥΡΗΣ, Ε. ΠΑΡΛΙΑΡΟΥ-ΤΣΑΜΗ, 'AΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ', ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΑΠΑΣΩΤΗΡΙΟΥ, 1994
Αναλυτικά το μάθημα περιλαμβάνει τις εξής ενότητες:
ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΦΑΣΕΩΝ: (Συστήματα ατμών-υγρού, υγρού-υγρού, ρευστού-στερεού, συστήματα τριών συστατικών, ειδικά διαγράμματα τριών συστατικών).
ΑΠΟΣΤΑΞΗ: - Απόσταξη δυαδικών μιγμάτων: Απόσταξη Ισορροπίας, Διαφορική Απόσταξη, Κλασματική Απόσταξη, Μέθοδος ΜcCabe-Thiele, Μέθοδος Ponchon-Savarit, Απόδοση Μurphree., - Κλασματική απόσταξη πολυσυστατικών μιγμάτων: Μέθοδος χονδρικής ανάλυσης, Μέθοδος ακριβούς ανάλυσης.,
ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ: Εξισώσεις σχεδιασμού και ανάλυσης, Απορρόφηση πολλών βαθμίδων κατ' αντιρροή, Διεργασίες συνεχούς επαφής, Απορρόφηση πολυσυνθετικών μιγμάτων.
ΡΕΥΣΤΟΠΟΙΗΜΕΝΕΣ ΚΛΙΝΕΣ: Συνθήκες για ρευστοποίηση. Συστήματα αερίων-στερεών. Προσομοίωση διεργασιών με πακέτα λογισμικού Χημικής Μηχανικής.
Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει την ικανότητα σχεδιασμού απλών διεργασιών απόσταξης, απορρόφησης, κλινών, κλπ στο χαρτί και να εφαρμόζει τα σχετικά ισοζύγια μάζας και ενέργειας.
Για την παρακολούθηση του μαθήματος ενθαρρύνεται ο/η φοιτητής/τρια να φρεσκάρει τις βασικές γνώσεις θερμοδυναμικής και φυσικοχημείας ειδικά για συστήματα ισορροπίας ατμού-υγρού, και υγρού-υγρού. Επίσης θα χρησιμοποιηθούν γνώσεις από το μάθημα 'Ισοζύγια Μάζας και Ενέργειας'.
J.D SEADER, E.J. HENLEY, D. Κeith ROPER, 'ΑΡΧΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ: Εφαρμογές με τη βοήθεια Εξομοιωτών Διεργασιών', Επιστημονική Επιμέλεια: Χριστάκη Παρασκευά, Πέτρος Κουτσούκος,
ΙΩΑΝΝΗΣ ΓΕΝΤΕΚΑΚΗΣ, "ΦΥΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ??, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ Ε.Π.Ε., ΑΘΗΝΑ, 2010
McCABE WARREN, SMITH JULIAN C., HARRIOTT PETER "ΒΑΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α.ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Ο.Ε., ΘΕΣ/ΝΙΚΗ, 2002
ΑΣΣΑΕΛ ΜΑΡΚΟΣ Ι., ΜΑΓΓΙΛΙΩΤΟΥ ΜΑΡΙΑ Χ., "ΦΥΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ", ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α.ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Ο.Ε., ΘΕΣ/ΝΙΚΗ, 2009
Δ. ΜΑΡΙΝΟΣ-ΚΟΥΡΗΣ, Ε. ΠΑΡΛΙΑΡΟΥ-ΤΣΑΜΗ, 'AΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ', ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΑΠΑΣΩΤΗΡΙΟΥ, 1994
Η ισορροπία ενός υγρού μίγματος με τους ατμούς του παίζει σημαντικό ρόλο στις διεργασίες διαχωρισμού, όπως η απόσταξη και η απορρόφηση. Στην παρούσα ενότητα εξετάζεται η εν λόγω ισορροπία και παρουσιάζονται οι εξισώσεις που την περιγράφουν. Τέλος, παρουσιάζονται συνήθεις τρόποι απεικόνισης της ισορροπίας καθώς και κάποιες ασκήσεις για την περαιτέρω εξοικείωση των φοιτητών.
Η απόσταξη αποτελεί μία από τις πιο βασικές μεθόδους διαχωρισμού υγρών μειγμάτων. Στην παρούσα ενότητα, χρησιμοποιώντας τις πληροφορίες της Ενότητας 1 «Ισορροπία Φάσεων», παρουσιάζοντα οι εξισώσεις που περιγράφουν τη διεργασία της απόσταξης, καθώς και οι διαθέσιμες μέθοδοι σχεδιασμού αποστακτικών στηλών. Τέλος παρατίθενται ασκήσεις για την εξοικείωση των φοιτητών με το σχεδιασμό αποστακτικών στηλών.
Η απορρόφηση ενός συστατικού ενός αερίου μείγματος σε ένα υγρό διαλύτη αποτελεί μία από τις βασικές διεργασίες διαχωρισμού. Στην παρούσα ενότητα παρουσιάζονται οι βασικές αρχές και εξισώσεις που περιγράφουν τη διεργασία αυτή, καθώς και οι μέθοδοι σχεδιασμού πύργων απορρόφησης. Τέλος παρατίθενται ασκήσεις για την εξοικείωση των φοιτητών με το σχεδιασμό πύργων απορρόφησης.
Οι κλίνες, είτε σταθερές είτε ρευστοποιημένες, χρησιμοποιούνται ευρέως για ένα πλήθος διεργασιών, από τον καθαρισμό του νερού, μέχρι τους καταλυτικούς αντιδραστήρες. Στην παρούσα ενότητα γίνεται σύγκριση των δύω τύπων κλινών και παρουσιάζονται οι εξισώσεις που περιγράφουν τη λειτουργία τους, καθώς και η μεθοδολογία σχεδιασμού τέτοιου τύπου διεργασιών. Τέλος, παρατίθενται ασκήσεις για την εξοικείωση των φοιτητών με τις διεργασίες στερεών και ρευστοποιημένων κλινών.
Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα
Αρ. Επισκέψεων : 0
Αρ. Προβολών : 0
