Проєктування хіміко-технологічних систем
Спеціальність: Хімічні технології та інженерія (освітньо-наукова програма)
Код дисципліни: 7.161.10.O.138
Кількість кредитів: 8.00
Кафедра: Хімічна інженерія
Лектор: Гузьова Ірина Олександрівна
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: загальні компетентності:
ЗК2. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
ЗК3. Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел.
фахові компетентності:
ФК1. Здатність досліджувати, класифікувати і аналізувати показники якості хімічної продукції, технологічних процесів і обладнання хімічних виробництв.
ФК2. Здатність організовувати і управляти хіміко-технологічними процесами в умовах промислового виробництва та в науково-дослідних лабораторіях з урахуванням соціальних, економічних та екологічних аспектів.
ФК3. Здатність використовувати результати наукових досліджень і дослідно-конструкторських розробок для вдосконалення існуючих та/або розробки нових технологій і обладнання хімічних виробництв.
ФК4. Здатність використовувати сучасне спеціальне наукове обладнання та програмне забезпечення при проведенні експериментальних досліджень і здійсненні дослідно-конструкторських розробок у сфері хімічних технологій та інженерії.
ФК5. Володіння навиками роботи у спеціалізованому програмному забезпеченні, призначеному для комп’ютерного та (або) чисельного моделювання, інженерного аналізу та
Автоматизованої конструкторської підготовки промислового обладнання хімічних виробництв та супутніх технологічних процесів.
ФК6. Здатність організувати роботу виробничого підрозділу і управляти технологічними процесами хімічних виробництв з урахуванням вимог техніки безпеки та охорони праці.
Результати навчання: РН1 (ПР2. Здійснювати пошук необхідної інформації з хімічної технології, процесів і обладнання виробництв хімічних речовин та матеріалів на їх основі, систематизувати, аналізувати та оцінювати відповідну інформацію.)
РН2 (ПР4. Оцінювати технічні і економічні характеристики результатів наукових досліджень,
дослідно-конструкторських розробок, технологій та обладнання хімічних виробництв.)
РН3 (ПР5. Вільно спілкуватися державною та іноземною мовами усно і письмово для обговорення і презентації результатів професійної діяльності, досліджень та проектів.)
РН4 (ПР7. Здійснювати пошук необхідної інформації з хімічної
технології у науково-технічній літературі, патентах, базах даних,
інших джерелах, процесів і обладнання виробництв хімічних
речовин та матеріалів на їх основі, систематизувати, і аналізувати та оцінювати відповідну інформацію.)
РН5 (КОМ1. Зрозуміле і недвозначне донесення власних знань, висновків та аргументації до фахівців і нефахівців, зокрема, до осіб, які навчаються.)
РН6 (КОМ2. Здатність використання сучасних інформаційних технологій для ефективно спілкування на професійному та соціальному рівнях.)
РН7 (АіВ1. Управління робочими або навчальними процесами, які є
складними, непередбачуваними
та потребують нових стратегічних підходів.)
РН8 (АіВ3. Здатність продовжувати навчання з високим ступенем автономії.)
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні
навчальні дисципліни
Процеси та апарати хімічних технологій
Автоматизоване проектування хімічного обладнання
Математичне моделювання хіміко-технологічних процесів
Супутні і наступні
навчальні дисципліни
Моделювання гідромеханічних процесів
Моделювання хімічних реакторів
Моделювання масообмінних процесів
Моделювання процесів та апаратів хімічної технології (курсовий проект)
Короткий зміст навчальної програми: В межах навчальної дисципліни «Проектування хіміко-технологічних систем» вивчаються основні принципи моделювання хіміко-технологічних систем (ХТС), задачі проектування та синтезу ХТС. Основна увага приділяється використанню універсальної моделюючої програми ChemCAD та програмному комплексу ANSYS для моделювання ХТС, хіміко-технологічних процесів та обладнання. Вивчаються методи розрахунку та способи представлення їх у вигляді графіків, матриць, таблиць, як ХТС в цілому, так і окремих її елементів. Результатом вивчення даної дисципліни є опанування методів проектування та моделювання ХТС, хіміко-технологічних процесів та обладнання на сучасному рівні.
Опис: Універсальна моделююча програма ChemCAD. Загальні характеристики. Основні модулі. Основні етапи обробки задач проектування в програмі ChemCAD. Створення та аналіз нового технічного завдання. Вибір одиниць вимірювання. Побудова технологічної схеми процесу
Вибір та аналіз компонентів для створення ХТС. Вибір методу розрахунку ХТС. Типи термодинамічних моделей. Введення даних характеристики потоків. Завдання параметрів обладнання.
Запуск програми проектування та моделювання. Візуалізація розрахунків. Оформлення результатів технологічного процесу у вигляді таблиць та діаграм. Уточнений розрахунок та оптимізація процесів
Математичне моделювання колон неперервної дії для розділення сумішей.
Розрахунок розмірів колон
Проектування та моделювання теплообмінної апаратури.
Проектування та моделювання періодичних процесів.
Проектування та моделювання хімічних реакторів.
Принципи комп’ютерного моделювання хіміко-технологічних процесів та обладнання. Етапи моделювання у програмному комплексі ANSYS: побудова математичної моделі, створення сітки, чисельний експеримент.
Геометричне моделювання в програмному модулі Design Modeler. Створення ескізів геометричних 2D моделей.
Створення та редагування 3D моделей в програмному модулі Design Modeler.
Метод кінцевих елементів у комп’ютерному моделюванні.
Створення сітки кінцевих елементів. Структуровані і неструктуровані сітки. Робота в програмному модулі Mesher.
Вимоги до сіток для різних систем аналізу. Загальні налаштування генератора сіток.
Огляд і класифікація процесів хіміко-технологічних процесів, які вирішуються в ANSYS.
Методи та критерії оцінювання: Основними методами діагностики знань є: поточний (ПК) і семестровий контроль (СК), який здійснюється з навчального матеріалу, обсяг якого визначений робочою програмою дисципліни за семестр.
Поточний контроль здійснюється під час лекцій і лабораторних занять з метою перевірки рівня засвоєння теоретичних і практичних знань та умінь студента. ПК проводиться у формі: письмово-усного контролю та захисту лабораторних робіт.
Семестровий контроль проводиться у формі екзамену (ЕК). Екзамен – це форма СК результатів навчання студента з навчальної дисципліни за семестр.
Критерії оцінювання результатів навчання: письмово-усний контроль 10
захист лабораторних робіт 30
Разом за ПК 40
письмова компонента 50
усна компонента 10
Екзамен 60
РАЗОМ 100
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. CHEMCAD и CC-BATCH. User Manual and Training Guide. Chemstations Inc. – 2021. – 115 с.
2. Numerical modeling of chemical technological processes using Chemcad simulation software: Textbook / І. Huzova, A. Nagurskyy, V. Atamanyuk. – Lviv: Publising House of Lviv Polytechnic, 2021. – 140 с.
3. CHEMCAD User Guide Version 7
4. Ansys Fluent User’s Guide (Release 19.2) (2018). ANSYS, Inc.
5. Lee H.-H. Finite Element Simulations with Ansys Workbench 2021. Theory, Applications, Case Studies / KS: SDC Publications, 2021. — 612 p.
6. Matsson J. An Introduction to Ansys Fluent 2021. 542 с.
1. . Електронний навчально-методичний комплекс із дисципліни «Проектування хіміко-технологічних систем» для студентів магістерського рівня вищо ї освіти за спеціальністю 161 “Хімічні технології та інженерія” (укладач Гузьова І.О. реєстр. номер № Е41-214-213/2019 від 08.05.2019 р.) Сертифікат № 02800. https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=6043
Інформаційні ресурси
1. Official ANSYS website: https://www.ansys.com/
2. Official CHEMCAD website: https://www.chemstations.com/
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).
Проєктування хіміко-технологічних систем (курсова робота)
Спеціальність: Хімічні технології та інженерія (освітньо-наукова програма)
Код дисципліни: 7.161.10.O.139
Кількість кредитів: 2.00
Кафедра: Хімічна інженерія
Лектор: Гузьова Ірина Олександрівна
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: загальні компетентності:
ЗК2. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
ЗК3. Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел.
фахові компетентності:
ФК1. Здатність досліджувати, класифікувати і аналізувати показники якості хімічної продукції, технологічних процесів і обладнання хімічних виробництв.
ФК2. Здатність організовувати і управляти хіміко-технологічними процесами в умовах промислового виробництва та в науково-дослідних лабораторіях з урахуванням соціальних, економічних та екологічних аспектів.
ФК3. Здатність використовувати результати наукових досліджень і дослідно-конструкторських розробок для вдосконалення існуючих та/або розробки нових технологій і обладнання хімічних виробництв.
ФК4. Здатність використовувати сучасне спеціальне наукове обладнання та програмне забезпечення при проведенні експериментальних досліджень і здійсненні дослідно-конструкторських розробок у сфері хімічних технологій та інженерії.
ФК5. Володіння навиками роботи у спеціалізованому програмному забезпеченні, призначеному для комп’ютерного та (або) чисельного моделювання, інженерного аналізу та
Автоматизованої конструкторської підготовки промислового обладнання хімічних виробництв та супутніх технологічних процесів.
ФК6. Здатність організувати роботу виробничого підрозділу і управляти технологічними процесами хімічних виробництв з урахуванням вимог техніки безпеки та охорони праці.
Результати навчання: РН1 (ПР2. Здійснювати пошук необхідної інформації з хімічної технології, процесів і обладнання виробництв хімічних речовин та матеріалів на їх основі, систематизувати, аналізувати та оцінювати відповідну інформацію.)
РН2 (ПР4. Оцінювати технічні і економічні характеристики результатів наукових досліджень,
дослідно-конструкторських розробок, технологій та обладнання хімічних виробництв.)
РН3 (ПР5. Вільно спілкуватися державною та іноземною мовами усно і письмово для обговорення і презентації результатів професійної діяльності, досліджень та проектів.)
РН4 (ПР7. Здійснювати пошук необхідної інформації з хімічної
технології у науково-технічній літературі, патентах, базах даних,
інших джерелах, процесів і обладнання виробництв хімічних
речовин та матеріалів на їх основі, систематизувати, і аналізувати та оцінювати відповідну інформацію.)
РН5 (КОМ1. Зрозуміле і недвозначне донесення власних знань, висновків та аргументації до фахівців і нефахівців, зокрема, до осіб, які навчаються.)
РН6 (КОМ2. Здатність використання сучасних інформаційних технологій для ефективно спілкування на професійному та соціальному рівнях.)
РН7 (АіВ1. Управління робочими або навчальними процесами, які є
складними, непередбачуваними
та потребують нових стратегічних підходів.)
РН8 (АіВ3. Здатність продовжувати навчання з високим ступенем автономії.)
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні
навчальні дисципліни
Процеси та апарати хімічних технологій
Автоматизоване проектування хімічного обладнання
Математичне моделювання хіміко-технологічних процесів
Супутні і наступні
навчальні дисципліни
Моделювання гідромеханічних процесів
Моделювання хімічних реакторів
Моделювання масообмінних процесів
Моделювання процесів та апаратів хімічної технології (курсовий проект)
Короткий зміст навчальної програми: В межах навчальної дисципліни «Проектування хіміко-технологічних систем» вивчаються основні принципи моделювання хіміко-технологічних систем (ХТС), задачі проектування та синтезу ХТС. Основна увага приділяється використанню універсальної моделюючої програми ChemCAD та програмному комплексу ANSYS для моделювання ХТС, хіміко-технологічних процесів та обладнання. Вивчаються методи розрахунку та способи представлення їх у вигляді графіків, матриць, таблиць, як ХТС в цілому, так і окремих її елементів. Результатом вивчення даної дисципліни є опанування методів проектування та моделювання ХТС, хіміко-технологічних процесів та обладнання на сучасному рівні.
Опис: Універсальна моделююча програма ChemCAD. Загальні характеристики. Основні модулі. Основні етапи обробки задач проектування в програмі ChemCAD. Створення та аналіз нового технічного завдання. Вибір одиниць вимірювання. Побудова технологічної схеми процесу
Вибір та аналіз компонентів для створення ХТС. Вибір методу розрахунку ХТС. Типи термодинамічних моделей. Введення даних характеристики потоків. Завдання параметрів обладнання.
Запуск програми проектування та моделювання. Візуалізація розрахунків. Оформлення результатів технологічного процесу у вигляді таблиць та діаграм. Уточнений розрахунок та оптимізація процесів
Математичне моделювання колон неперервної дії для розділення сумішей.
Розрахунок розмірів колон
Проектування та моделювання теплообмінної апаратури.
Проектування та моделювання періодичних процесів.
Проектування та моделювання хімічних реакторів.
Принципи комп’ютерного моделювання хіміко-технологічних процесів та обладнання. Етапи моделювання у програмному комплексі ANSYS: побудова математичної моделі, створення сітки, чисельний експеримент.
Геометричне моделювання в програмному модулі Design Modeler. Створення ескізів геометричних 2D моделей.
Створення та редагування 3D моделей в програмному модулі Design Modeler.
Метод кінцевих елементів у комп’ютерному моделюванні.
Створення сітки кінцевих елементів. Структуровані і неструктуровані сітки. Робота в програмному модулі Mesher.
Вимоги до сіток для різних систем аналізу. Загальні налаштування генератора сіток.
Огляд і класифікація процесів хіміко-технологічних процесів, які вирішуються в ANSYS.
Методи та критерії оцінювання: Основними методами діагностики знань є: поточний (ПК) і семестровий контроль (СК), який здійснюється з навчального матеріалу, обсяг якого визначений робочою програмою дисципліни за семестр.
Поточний контроль здійснюється під час лекцій і лабораторних занять з метою перевірки рівня засвоєння теоретичних і практичних знань та умінь студента. ПК проводиться у формі: письмово-усного контролю та захисту лабораторних робіт.
Семестровий контроль проводиться у формі екзамену (ЕК). Екзамен – це форма СК результатів навчання студента з навчальної дисципліни за семестр.
Критерії оцінювання результатів навчання: Захист курсової роботи 100
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. CHEMCAD и CC-BATCH. User Manual and Training Guide. Chemstations Inc. – 2021. – 115 с.
2. Numerical modeling of chemical technological processes using Chemcad simulation software: Textbook / І. Huzova, A. Nagurskyy, V. Atamanyuk. – Lviv: Publising House of Lviv Polytechnic, 2021. – 140 с.
3. CHEMCAD User Guide Version 7
4. Ansys Fluent User’s Guide (Release 19.2) (2018). ANSYS, Inc.
5. Lee H.-H. Finite Element Simulations with Ansys Workbench 2021. Theory, Applications, Case Studies / KS: SDC Publications, 2021. — 612 p.
6. Matsson J. An Introduction to Ansys Fluent 2021. 542 с.
1. . Електронний навчально-методичний комплекс із дисципліни «Проектування хіміко-технологічних систем» для студентів магістерського рівня вищо ї освіти за спеціальністю 161 “Хімічні технології та інженерія” (укладач Гузьова І.О. реєстр. номер № Е41-214-213/2019 від 08.05.2019 р.) Сертифікат № 02800. https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=6043
Інформаційні ресурси
1. Official ANSYS website: https://www.ansys.com/
2. Official CHEMCAD website: https://www.chemstations.com/
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).