Home/ Majors directory/Processes and Equipment of Chemical Plants/Methodology of Experimental and Theoretical Researches of the Heat and Mass Transfer Processes
Methodology of Experimental and Theoretical Researches of the Heat and Mass Transfer Processes
Major: Processes and Equipment of Chemical Plants
Code of subject: 7.161.09.E.023
Credits: 5.00
Department: Chemical Engineering
Lecturer: Associate Professor, CScTech, Associate Professor D.P. Kinderа
Semester: 2 семестр
Mode of study: денна
Завдання: The study of an academic discipline involves the formation and development of students' competencies:
professional competences of a professional direction:
FCS1.1. The ability to use professional knowledge and practical skills to solve specific tasks in the field of designing technological equipment for chemical industries.
FCS1.2. The ability to critically analyze existing technologies and form requirements for the design of technological equipment of chemical industries.
FCS1.3. The ability to carry out scientific works in the field of research of basic chemical and technological processes.
Learning outcomes: PR1. Critically interpret scientific concepts and modern theories of chemical processes and chemical engineering, apply them in conducting scientific research and creating innovations.
PR2. Search for the necessary information on chemical technology, processes and equipment for the production of chemical substances and materials based on them, systematize, analyze and evaluate the relevant information.
PR4. To evaluate the technical and economic characteristics of the results of scientific research, research and development, technologies and equipment of chemical industries.
PR7. Search for the necessary information in scientific and technical literature, patents, databases, and other sources on chemical technology, processes and equipment for the production of chemical substances and materials based on them, systematize, and analyze and evaluate the relevant information.
KOM1. Clear and unambiguous presentation of one's own knowledge, conclusions and arguments to specialists and non-specialists, in particular, to students.
Required prior and related subjects: Principles of designing chemical plants
Automated design and technological preparation of chemical equipment
Heat engineering equipment of chemical productions
Summary of the subject: The course "Methodology of experimental and theoretical studies of heat and mass transfer processes" is aimed at students of the specialty "Chemical technologies and engineering" to learn the basics of planning, organization and conduct of scientific research, analysis and generalization of experimental data as a basis for optimizing engineering and management decisions. As a result of studying the course, students will study in depth the features of heat and mass exchange in various types of equipment, will have the skills of processing, analysis, summarization of experimental and theoretical data, interpretation of the obtained results in order to make the necessary decisions regarding the establishment of optimal parameters of heat and mass exchange processes and their optimization, as well as formulation of necessary conclusions.
Опис: Course subject "Methodology of experimental and theoretical studies of heat and mass transfer processes". Types of scientific studies of heat and mass transfer processes. Modeling as a method of research and optimization.
Regularities of thermal processes. Methods of heat transfer: heat transfer by thermal conduction, thermal radiation, heat transfer by convection.
The use of similarity theory methods for the study of thermal processes. Transformation of the differential equation of convective heat transfer using similarity theory methods to obtain the main criteria and assess their impact on the course of the process. Obtaining the generalized criterion equation.
Tubular heat exchangers: single- and multi-pass shell and tube heat exchangers, heat exchangers of the "pipe-in-pipe" type. Criterion equations for calculating heat transfer coefficients for constant and variable aggregate state of matter.
Features of heat exchange processes in shell-and-tube heat exchangers with compensating mechanisms: with a lens compensator, with a floating head, with U-shaped pipes; with double pipes.
Exergy. Exergetic analysis as a method of thermodynamic analysis of heat exchange equipment. Methodology of exergy analysis of shell-and-tube countercurrent heat exchanger. Calculation of the exergetic efficiency coefficient.
Plate heat exchanger. Diagrams of the layout of the plates of the heat exchanger. Criterion equations for calculating heat transfer coefficients in plate heat exchangers.
Research methodology of the heat exchange process in a spiral heat exchanger. Calculation of heat transfer coefficients, heat transfer coefficient and heat exchange surface area.
Research of heat exchange processes in coil heat exchangers. Irrigation and immersion heat exchangers.
Peculiarities of theoretical and experimental studies of mixing processes.
Regularities of the drying process as a complex heat and mass exchange process. Criterion equations of convective heat and mass transfer.
Forms of moisture connection with the material. The moisture content of the material and the change in its state during the drying process. Image of the process of changing the state of the heat agent on the І–х diagram. Material and heat balances of drying.
Features of heat and mass exchange in convective dryers with a fixed dense layer of material: chamber, tunnel, belt, loop.
Peculiarities of heat and mass transfer in convective dryers with mixing of the material layer. Drum dryers. The method of determining the drying volume of a drum dryer.
Peculiarities of heat and mass transfer in convective dryers with a suspended layer of material. Dryers with a fluidized bed of material. Vibro dryers.
Assessment methods and criteria: The main methods of knowledge diagnosis are: current (PC) and semester control (SC), which is carried out on the basis of educational material, the scope of which is determined by the work program of the discipline for the semester.
Current control is carried out during lectures and laboratory classes in order to check the level of assimilation of theoretical and practical knowledge and skills of the student. PC is conducted in the form of written and oral control (performance of tests on the topics of lecture classes) and defense of laboratory work.
Semester control is carried out in the form of an exam (EC).
Критерії оцінювання результатів навчання: Current control 30
Semester control 70
Total for discipline 100
Recommended books: Навчально-методичне забезпечення:
1. Електронний навчально-методичний комплекс «Методологія експериментальних та теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для студентів спеціальності 161 «Хімічні технології та інженерія». Укладач: к.т.н., доц. Кіндзера Д.П. https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=2343
1. Визначення коефіцієнтів тепловіддачі під час роботи кожухотрубного теплообмінника за ламінарного, перехідного і турбулентного режимів руху теплоносіїв на основі використання узагальнених критеріальних рівнянь теплообміну. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №1 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, 2020, 9с.
2. Визначення коефіцієнтів тепловіддачі під час теплообмінного процесу в теплообмінниках типу «труба в трубі», що відбувається без зміни агрегатного стану теплових агентів та при плівковій конденсації насиченої водяної пари. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №2 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, Гузьова І.О. 2020, 9с.
3. Визначення втрат ексергії та ексергетичного коефіцієнту корисної дії під час роботи кожухотрубного протитечійного теплообмінника. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №3 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, Є.М. Семенишин, 2020, 15с.
4. Дослідження процесу теплообміну у пластинчастому теплообміннику. Застосування критеріальних рівнянь для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №4 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, Гузьова І.О. 2020, 11с.
5. Дослідження процесу теплообміну в спіральному теплообміннику. Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі, коефіцієнта теплопередачі та площі поверхні теплообміну. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №5 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, Гузьова І.О. 2020, 14с.
6. Дослідження процесу перемішування. Визначення параметрів процесу перемішування та характеристик змішувача для встановлення узагальненого критеріального рівняння. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №6 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, Гузьова І.О. 2020, 15с.
7. Методика розрахунку коефіцієнта пропорційності та показників степенів у критеріальних рівняннях конвективного тепло- та масообміну: Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №7 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, І.О. Гузьова, 2020. – 17 с.
8. Дослідження роботи барабанної сушарки для визначення питомої та загальної витрат теплового агенту та величини вологознімання: Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №8 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, І.О. Гузьова. –Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2020. – 20 с.
9. Дослідження кінетики процесу сушіння в сушарці киплячого шару. Методи теоретичного та експериментального визначення швидкості сушіння: Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №9 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, І.О. Гузьова, 2020. – 11 с.
10. Дослідження процесу сушіння капілярно-пористих твердих тіл в конвективній атмосферній сушарці з рециркуляцією теплоносія: Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №10 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, І.О. Гузьова, 2020. – 8 с.
Рекомендована література
Базова:
1. Кіндзера Д.П. Конспект лекцій з дисципліни «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для студентів спеціальності 161 «Хімічні технології та інженерія» Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2023р. – 90с.
2. Кіндзера Д. П., Госовський Р. Р. Методологія наукових досліджень хіміко-технологічних процесів. Навчальний посібник. – Львів : Видавництво “Растр-7”, 2023. –140 с.
Допоміжна:
1. Співак, О. Ю. Тепломасообмін. Частина І : навчальний посібник / О. Ю. Співак, Н. В. Резидент. – Вінниця : ВНТУ, 2021. – 113 с.
2. Лабай, В. Й. Тепломасообмінні процеси в системах ТГВ : підручник / В. Й. Лабай; НУ «Львівська політехніка». – Львів: Вид-во Львівської політехніки, 2021. – 340с.
3. Процеси та апарати хімічних виробництв: Практикум [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студ. спеціальності 161 «Хімічні технології та інженерія», освітні програми «Хімічні технології неорганічних речовин та водоочищення», «Хімічні технології косметичних засобів та харчових добавок» та «Хімічні технології органічних речовин» / КПІ ім. Ігоря Сікорського; уклад.: А.Р. Степанюк, О.А. Новохат - Електронні текстові данні (1 файл: 3,56 Мбайт).- Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, - 93 с
4. Бойко, В. С., Самойчук, К. О., Самойчук, К. О., Тарасенко, В. Г., Тарасенко, В. Г., Ломейко, О. П., & Ломейко, А. П. (2020). Процеси і апарати харчових виробництв. Теплообмінні процеси: підручник, книга 3.
9. Інформаційні ресурси
1. Моделювання хіміко-технологічних процесів. Лабораторний практикум [Електронний ресурс]: навч. посіб. для студ. спеціальності 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» / КПІ ім. Ігоря Сікорського; уклад.: Ю. А. Запорожець, С.Л. Мердух, С.В. Плашихін. – Електронні текстові данні (1 файл: 4 Мбайт). – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022. – 133 с.