ruch ciepła

Zagadnienia egzaminacyjne
obowiązujące w przedmiocie Inżynieria Chemiczna
(w sem. V oraz VI) dla CD
sem. V
RUCH CIEPŁA
1. Przewodzenie ciepła jako mechanizm ruchu ciepła. Jakie są przyczyny wymiany ciepła na
drodze przewodzenia?
2. Promieniowanie ciepła jako mechanizm ruchu ciepła. Jakie są przyczyny wymiany ciepła
na drodze promieniowania?
3. Konwekcja ciepła jako mechanizm ruchu ciepła. Jakie są przyczyny wymiany ciepła na
drodze konwekcji?
4. Konwekcja wymuszona a konwekcja naturalna ciepła.
5. Procesy ustalone oraz nieustalone.
a) I prawo Fouriera.
b) II prawo Fouriera.
6. Fizyczna interpretacja wpływu różnych parametrów na współczynnik przewodzenia ciepła.
7. Przewodzenie ciepła przez ściankę płaską – wyprowadzenie z II prawa Fouriera.
8. Przewodzenie ciepła przez układ płaski wielowarstwowy.
9. Przewodzenie ciepła przez układ o zmiennym przekroju - wyprowadzenie z II prawa
Fouriera.
10. Izolatory oraz przewodniki cieplne. Krytyczna średnica izolacji.
13. Wnikanie ciepła.
a) Parametry podobieństwa w ruchu ciepła.
b) Natura ruchów niewymuszonych a ruch ciepła
c) Warstwa graniczna (przyścienna).
d) Jaki jest wpływ temperatury na wymianę ciepła?
e) Równoczesne przenoszenie ciepła przez konwekcję i promieniowanie ciepła.
f) Wnikanie ciepła w konwekcji wymuszonej.
g) Wnikanie ciepła w konwekcji naturalnej.
h) Wnikanie ciepła podczas skraplania pary.
i) Wnikanie ciepła w spływie grawitacyjnym cieczy.
14. Przenikanie ciepła.
a) Siła napędowa przenikania ciepła. Średnia siła napędowa na drodze przez wymiennik
ciepła.
15. Bilans cieplny wymiennika ciepła.
a) Bilans cieplny przy zmianie stanu skupienia jednego z czynników wymieniających
ciepło.
b) Bilans cieplny przy zmianie stanu skupienia obu czynników wymieniających ciepło.
16. Intensyfikacja procesu przenikania ciepła w wymienniku.
17. Współczynnik przenikania ciepła. Zanik jednego z oporów wnikania.
18. Sprawdzanie założonej temperatury ścianki. Procesy, w których szybkość wymiany ciepła
jest funkcją temperatury ścianki.
19. Niektóre przypadki nieustalonego ruchu ciepła.
RUCH MASY – PODSTAWY TEORETYCZNE
1.
a)
b)
2.
3.
4.
5.
6.
7.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
8.
a)
Dyfuzja masy. Rodzaje dyfuzji masy.
I prawo Fick'a.
II prawo Fick'a.
Bilans masy.
Kinematyczny oraz dynamiczny współczynnik dyfuzji.
Metody obliczania wartości współczynnika dyfuzji w fazie ciekłej
Metody obliczania wartości współczynnika dyfuzji w fazie gazowej
Wnikanie masy.
Parametry podobieństwa w ruchu masy.
Dyfuzyjna warstwa graniczna. Jakie są konsekwencje jej istnienia?
Wnikanie masy w konwekcji wymuszonej.
Wnikanie masy w konwekcji wymuszonej przez wypełnienie.
Wnikanie masy w konwekcji naturalnej.
Wnikanie masy w spływie grawitacyjnym cieczy.
Wnikanie masy w spływie grawitacyjnym cieczy po wypełnieniu.
Przenikanie masy.
Siła napędowa przenikania masy. Średnia siła napędowa na drodze przez wymiennik
masy.
b) Siła napędowa przenikania masy a moduł napędowy przenikania masy.
c) Intensyfikacja szybkości procesu przenikania masy w wymienniku masy.
9. Bilans materiałowy wymiennika masy. Linia operacyjna wymiennika masy.
10. Wartość współczynnika przenikania masy. Zanik oporu wnikania w jednej z faz.
11. Równowaga procesu.
12. Linia operacyjna wymiennika masy przeciwprądowego.
13. Linia operacyjna wymiennika masy współprądowego.
14. Prostoliniowość i krzywoliniowość linii równowagi. Wpływ kształtu tej linii na sposób
obliczeń wymiennika masy.
15. Powierzchnia wymiany masy w wymienniku masy wypełnionym i niewypełnionym.
ABSORPCJA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Intensyfikacja szybkości procesu przenikania masy w absorberze.
Bilans materiałowy absorbera. Linia operacyjna absorbera.
Wartość współczynnika przenikania masy w absorpcji. Zanik oporu wnikania w jednej
z faz.
Równowaga absorpcyjna.
Bilans materiałowy absorpcji.
Linia operacyjna absorbera przeciwprądowego.
Linia operacyjna absorbera współprądowego.
Minimum cieczy zraszającej.
Wpływ temperatury i ciśnienia na przebieg procesu absorpcji.
Absorpcja z reakcją chemiczną. Stężenie reagenta w fazie ciekłej a szybkość
chemisorpcji.
sem. VI
DESTYLACJA I REKTYFIKACJA
1. Destylacja. Sposoby realizacji procesu destylacji.
2. Równowaga destylacyjna. Wpływ temperatury i ciśnienia na przebieg procesu
destylacji.Lotność względna układu.Równanie Fensky’ego.
3. Sposób realizacji procesu destylacji różniczkowej. Równanie Rayleigh’a.
4. Sposób realizacji procesu destylacji równowagowej. Stopień oddestylowania.
5. Rektyfikacja. Realizacja procesu rektyfikacji.
6. Bilanse kolumny rektyfikacyjnej.
7. Równania i przebieg linii operacyjnej dla kolumny okresowej
8. Zasady projektowania rektyfikacji okresowej. Prawidłowy tok rozumowania.
Rektyfikacja okresowa przy xAD = const. oraz przy R = const.
9. Równania i przebieg linii operacyjnej dla kolumny wzmacniającej.
10. Równania linii operacyjnej dla kolumny odpędowej.
11. Równania i przebieg linii operacyjnych dla kolumny rektyfikacyjnej ciągłej.
12. Powrót i jego wpływ na przebieg rektyfikacji.
13. Bilanse: materiałowy i cieplny półki zasilanej i jego wpływ na przebieg rektyfikacji.
14. Zasady projektowania rektyfikacji ciągłej. Prawidłowy tok rozumowania.
15. Kolumny rektyfikacyjne wypełnione
EKSTRAKCJA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Ekstrakcja. Sposoby realizacji procesu ekstrakcji.
Równowaga ekstrakcyjna w układzie ciecz - ciecz. Prawo Nersta dla
ekstrakcji.
Sposoby realizacji procesu ekstrakcji stopniowanej.
Realizacja procesu ekstrakcji kolumnowej.
Ekstrakcja jednostopniowa.
Ekstrakcja wielostopniowa współprądowa.
Ekstrakcja wielostopniowa przeciwprądowa.
Ekstrakcja ciągła w kolumnie wypełnionej.
Zanik oporów w procesie ekstrakcji. Wpływ tego zjawiska na opis
matematyczny procesu (omówić na jednym wybranym
przykładzie).
SUSZENIE
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Nawilżanie i suszenie gazów. Parametry termodynamiczne opisujące stan powietrza
wilgotnego.
Temperatura punktu rosy oraz temperatura wilgotnego termometru. Przebieg procesu
na wykresie suszarniczym
Suszenie. Przemysłowe sposoby realizacji procesu suszenia.
Czy suszenie to jedyny sposób usuwania wilgoci?
Sposoby wiązania wilgoci z materiałem. Równowaga suszarnicza.
Nawilgacanie powietrza strumieniem pary lub wody.
Mieszanie strumieni powietrza o różnych parametrach.
Kinetyka suszenia.
Kinetyczny czas suszenia jako parametr zastępujący powierzchnię wymiany ciepła i
masy.
Suszarka teoretyczna. Bilanse i przebieg procesu suszenia na wykresie suszarniczym.
Suszarka rzeczywista. Bilanse i przebieg procesu suszenia na wykresie suszarniczym.
Model matematyczny suszarki w funkcji procesu kontrolującego kinetykę suszenia.
ADSORPCJA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Adsorpcja. Przemysłowe sposoby realizacji procesu adsorpcji.
Co to jest adsorbent. Jakie rozróżnia się rodzaje adsorbentów?
Równowaga adsorpcyjna w układzie płyn - ciało stałe.
Kinetyka adsorpcji.
Dynamika adsorpcji.
Izoterma Gibbsa
Izoterma liniowa
Teoria Langmuir'a -Hinshelwooda i wynikająca z niej izoterma Langmuir'a.
Przykładowe izotermy adsorpcji używane dla układów gaz-ciało stałe oraz ciecz-ciało
stałe.
Praca
kolumny
adsorpcyjnej
okresowej
oraz
kolumny
adsorpcyjnej
chromatograficznej.
Efekt cieplny adsorpcji. Rozróżnienie adsorpcji fizycznej i chemisorpcji.
Co to jest front sorpcji?
Adsorpcja okresowa a adsorpcja ciągła.
KRYSTALIZACJA
1.
3.
4.
5.
Krystalizacja. Przemysłowe sposoby realizacji procesu krystalizacji.
Równowaga krystalizacyjna w układzie ciecz - ciało stałe.
Kinetyka krystalizacji.
Dynamika krystalizacji.