Prijenos tvari i energije

Kod

Nositelj/i predmeta

Suradnici

Status predmeta

Ciljevi predmeta

Stjecanje znanja o principima prijenosa količine gibanja, topline i tvari po načelu jedinstvenog pristupa prijenosnim pojavama. Ta znanja predstavljaju osnovu kemijsko inženjerskih operacija, te su toga neophodna za potpunije razumijevanje procesnog inženjerstva.

Uvjeti za upis predmeta i ulazne kompetencije potrebne za predmet

Očekivani ishodi učenja na razini predmeta (4-10 ishoda učenja)

Nakon položenog ispita od studenta se očekuje da zna:
- primijeniti zakone očuvanja pri strujanju fluida
- molekulske i vrtložne mehanizme prijenosa količine gibanja, energije i tvari
- uočiti glavne otpore kod prijenosnih pojava kao i mogućnost intenziviranja prijenosa
- primjenom teorije sličnosti i dimenzijske analize dobiti uvid u funkcionalnu ovisnost veličina karakterističnih za određeni sustav
- analogiju prijenosa količine gibanja, energije i tvari

Sadržaj predmeta detaljno razrađen prema satnici nastave

1. tjedan: Temeljne postavke prijenosnih pojava. Opći zakon očuvanja. Molekularni i vrtložni mehanizmi prijenosa.
2. tjedan: Stacionarni i nestacionarni procesi. Definiranje brzine prijenosa i gustoće toka (fluks) prijenosnih pojava. Fluidi i njihova fizikalna svojstva (gustoća, relativna gustoća, specifična težina).
3. tjedan: Prijenos količine gibanja. Newtonov zakon unutarnjeg trenja. Fluks količine gibanja. Zakoni očuvanja pri strujanju fluida: Zakon kontinuiteta i Zakon očuvanja količine gibanja.
4. tjedan: Zakon očuvanja energije pri strujanju fluida: Bernoullijev teorem. Mjerenje energetskih članova Bernoullijeve. jednadžbe i njena primjena.
5. tjedan: Teorija sličnosti. Dimenzijska analiza. Vrste strujanja. Laminarno strujanje. Karakteristike laminarnog strujanja kada se ono odvija između dviju paralelnih ploča.
6. tjedan: Karakteristike laminarnog strujanja kada se ono odvija u horizontalnoj cijevi. Hagen -Poiseuilleova jednadžba. Turbulentno strujanje. Određivanje pada tlaka u cijevima i fazonskim djelovima. Moodyev dijagram.
7. tjedan: Temeljne postavke optjecanja. Brzina padanja čestica u fluidu.
8. tjedan: Strujanje fluida kroz nakupine čestica. Fluidizacija
9. tjedan: Osnovni principi prijenosa topline. Molekularni mehanizam prijenosa topline (kondukcija). Stacionarna kondukcija kroz jednoslojnu i višeslojnu stijenku.
10. tjedan: Prijenos topline prisilnom konvekcijom. Primjena teorije graničnog sloja pri analizi prijenosa topline konvekcijom. Analiza prijelaza i prolaza topline. Prijenos topline u cijevima pri laminarnom i turbulentnom strujanju fluida. Prijenos topline uz promjenu agregatnog stanja.
11. tjedan: Prijenos topline pri optjecanju. Prijelaz topline s grijane površine na kapljevinu koja ključa. Prirodna konvekcija
12. tjedan: Prijelaz topline zračenjem (radijacijom)
13. tjedan: Teorijske postavke prijenosa tvari. Molekularna difuzija. Prijenos tvari ekvimolarnom protustrujnom i jednokomponentnom difuzijom.
14. tjedan: Konvekcijski (vrtložni) prijenos tvari. Prijenos tvari prisilnom i prirodnom konvekcijom
15. tjedan: Međufazni prijenos tvari (prolaz tvari). Analogije prijenosa količine gibanja, prijenosa topline i prijenosa tvari.
1. Laboratorijske vježbe: Određivanje vrste strujanja i kritične Reynoldsove značajke; Primjena Bernoullijevog teorema: Dinamička i površinska mjerila protoka – baždarenje prigušnice i rotametra; Određivanje pada tlaka u cjevovodu; Određivanje brzine taloženja čestica u mirujućem fluidu. Određivanje karakteristika fluidiziranog sloja; Određivanje koeficijenta prolaza topline; Složeni prijenos topline zračenjem i konvekcijom; Međufazni prijenos tvari.

Vrste izvođenja nastave:

Obveze studenata

Prisustvovanje predavanjima i seminarima u iznosu od 80 % ukupne satnice, laboratorijske vježbe 100 %.