Reaktory a bioreaktory (2181112)
| Katedra: | ústav procesní a zpracov. techniky (12118) |
| Zkratka: | | Schválen: | 11.06.2019 |
| Platí do: | ?? | Rozsah: | 2P+2C |
| Semestr: | * | Kredity: | 5 |
| Zakončení: | Z,ZK | Jazyk výuky: | CS |
Anotace
Předmět patří do skupiny jednotkových operací a pochodů. Navazuje na hydraulické, difúzní a tepelné pochody, přenosové jevy a fyzikální chemii. Rozšiřuje znalosti o návrh zařízení, ve kterých dochází k přeměně hmoty chemickou a biochemickou reakcí. Vysvětluje základy chemické kinetiky homogenních i heterogenních a biochemických reakcí a návrh základních typů reaktorů a biorektorů. Dále seznamuje s neideálním chováním reaktorů a chováním soustav reaktorů. Využití znalostí je o oblasti chemického, farmaceutického a potravinářského průmyslu při návrhu zařízení, projektování linek a jejich optimalizaci a provozování.
Návrh vsádkových, průtočných míchaných a trubkových reaktorů a jejich kombinací. Aplikace pro klasické chemické výroby včetně katalytických reaktorů a polymerizátorů, rovněž pro potravinářské výroby. Rozšíření na výpočty bioreaktorů včetně enzymatických s aplikacemi pro farmaceutický, chemický, potravinářský průmysl a čištění odpadních vod. Základy bioinženýrství - kultivace mikroorganismů a jejich charakter, kinetika bioprocesů, sterilizace, fermentace, separace, desintegrace a izolace a čistění produktů.
Osnova
1. Základní vztahy chemické kinetiky a chemických rovnováh.
2. Kinetika homogenních a heterogenních reakcí.
3. Vsádkové reaktory.
4. Reaktory s pístovým tokem.
5. Míchané průtočné reaktory.
6. Kaskády reaktorů a systémy reaktorů.
7. Výběr typu reaktoru a optimalizace reaktorů.
8. Neideálně míchané reaktory.
9. Typy reaktorů, jejich design.
10. Bioreaktory, základní pojmy, základní schéma procesu
11. Typy fermentorů.
12. Kinetika biochemických procesů.
13. Způsoby dodávání kyslíku pro růst mikroorganismů
14. Výpočty a návrh základních typů bioreaktorů.
Osnova cvičení
1. Výpočet základních veličin.
2. Časový průběh jednoduchých i složitých chemických reakcí.
3. Vsádkové reaktory.
4. Průtočné reaktory.
5. Závislost reakční konstanty na teplotě.
6. Neizotermní reaktory, bilance tepla, Fourier-Kirchhoffova rovnice
7. Trubkové reaktory.
8. Dva neizotermní reaktory - s přepínáním toků.
9. Chaotické děje v reaktorech.
10. Simulace průtočného, ideálně míchaného reaktoru.
11. Samostatná semestrální práce
Podrobněji viz stránky předmětu na www.fs.cvut.cz/cz/u218. Výpočty převážne v MAPLu.
Literatura
Ditl, P.: Chemické reaktory, skripta ČVUT a v nich doporučená literatura
Klíčová slova
Reaktory, chemická kinetika, biorektory, bioinženýrství