لیست دروس و سرفصل های آموزشی ارشد مهندسی شیمی-بخش دوم

مدل سازی ریاضی فرآیندهای شیمیایی
Mathematical Modeling of Chemical Processes

تعداد واحد نظری : ۳

تعداد واحد عملی : -

نوع درس : اختیاری

مقطع : کارشناسی ارشد

هدف درس:
هدف از ارائۀ این درس آموزش تخصصی اصول مدل سازی ریاضی سیستم های ساده فرآیند ی و تجهیزات متداول مورد استفاده در فرایند های شیمیایی است. در پایان این درس دانشجو قادر خواهد بود با استفاده از قوانین بقای جرم، حرارت، اندازه حرکت و قوانین فیزیکی معادلات حاکم بر فرآیندهای مختلف را استخراج و نسبت به حل آن ها در جهت شبیه سازی فرآیند مورد نظر اقدام نماید.

رئوس مطالب :
۱ – تشریح و بیان انواع مسائلی که یک مهندس شیمی در صنایع با آن روبروست.
تشریح مسائل طراحی، شبیه سازی، برآورد پارامترها و بهینه سازی، تفاوت های آن ها. بیان وجوه مشترک انواع مسائلی که یک مهندس شیمی در صنعت با آن روبروست.

-۲ معادلات کلی تبادل (جرم، حرارت و اندازه حرکت).
تحلیل تمای اجزاء معادلات بقاء انرژی، ممنتم و جرم و بیان اهمیت آنها در سیستم های مختلف، کمی سازی اجزاء این معادلات جهت مقایسه آنها.

-۳ انواع و ساختار یک مدل ریاضی.
آشنایی دانشجو با تعریف و انواع مدلسازی ریاضی، انواع مدل های ریاضی وسطوح مختلف مدلسازی

-۴ روش های ارزیابی و تحلیل عملکرد مدل ها.
آشنایی با مدل های ورودی-خروجی، آنالیز نتایج، تحلیل نتایج وآنالیز حساسیت مدل های ریاضی، مطالعه پارامتریک بکمک مدل های ریاضی.

-۵ مدل سازی فرآیندهای اساسی در مهندسی شیمی (استخراج معا دلات حاکم و بیان روش حل)
شامل: case study بصورت انواع راکتورهای کلاسیک و غیر کلاسیک همدما و غیرهمدما، سیستم های تعادل مایع-بخار دو و چند جزئی، سیستم های تبادل حرارت و انتقال سیالات، سیستم های انتقال جرم و جداسازی.

منابع اصلی :
۱- R. G. E. Franks,“Modeling and Simulation in Chemical Engineering”, John Wiley,
۱۹۷۲٫
۲- M. M. Denn, “Process Modeling”, John Wiley, 1987.
۳- S. M. Walas, “Modeling with Differential Equations in Chemical Engineering”,
Butterworth-Heinemann Inc., 1991.
۴- W. L. Luyben, “Process Modeling, Simulation and Control for Chemical Engineers”,
McGraw-Hill Book Co., 1990.
۵- R. G. Rice and D. Doduong, “Applied Mathematics and Modeling for Chemical
Engineers”, John Wiley & Sons, 1995.
۶- S. S. E. H. Elnashaie and P. Garhyan, “Conservation Equations and Modeling of
Chemical and Biochemical Processes”, Marcel Dekker, 2003.
۷- O. T. Hanna, O. C. Sandall, “Computational Methods in Chemical Engineering”,
Prentice- Hall, 1995.

طراحی کنترل کننده ها در فرآیند های شیمیایی
Controller Design in Chemical Processes

تعداد واحد نظری : ۳

تعداد واحد عملی : -

نوع درس : اختیاری

مقطع : کارشناسی ارشد

هدف درس:
هدف از این درس آموزش تخصصی سیستم های کنترل در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و صنایع شیمیایی می باشد. همچنین آموزش انواع روشهای کنترل پیشرفته، انواع کنترل کننده های پی آی دی، انتقال سیگنالها، نویز سیگنالها، تنظیم پارامترهای کنترل کننده ها از دیگر اهداف این درس خواهد بود.

۱- مروری بر کنترل کلاسیک
دینامیک فرآیندها ، تقریب سیستم ها با سیستم مرتبه اول با تأخیر، شیر کنترل

-۲ سیگنالها
انواع سیگنالهای پیوسته، دیجیتال و گسسته

-۳ نویز و فیلترها
انواع نویزهای اندازه گیری، طراحی فیلترهای مختلف

-۴ روش های کنترل پیشرفته صنعتی
،(Ratio) کنترل نسبتی ،(Feed Forward ) کنترل پیش رونده ،(Cascade) کنترل آبشاری کنترل پیش بین اسمیت برای ،(Selective) کنترل انتخابی ،(Override) کنترل غالب فرآیندهای حاوی تأخیر انتقال

-۵ طراحی مدار کنترل فرآیندها
طراحی و ترسیم لوپ های کنترل در برجهای تقطیر، طراحی و ترسیم لوپ کنترل در راکتورهای شیمیایی، طراحی و ترسیم لوپ کنترل در مخازن ذخیره
DCS و PLC -6 آشنایی با سیستم کنترل و پانل ها، آموزش I/O آشنایی با کارتهای ،Siemence Step7 ،WinCC آموزش سیستم شرکت های مطرح دنیا DCS سیستم های

منابع اصلی :
۱-C. A. Smith and A. B. Corripio, “Principles and Practice of Automatic Process
Control”, John Wiley & Sons, Inc. , 2nd Edition.1997.
۲-M. L. Luyben and W. L. Luyben ,“Essentials of Process Control”, McGraw-Hill,
۱۹۹۷٫
۳-D. R. Coughanowr and L. B. Koppel , “Process System Analysis and Control”,
McGraw-Hill, Inc., 1965.
۴-D. R. Coughanower , “Process System Analysis and Control”, McGraw-Hill,
Inc., 2nd Edition.1991.
۵-D. W. Green and R. H. Perry, “Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 8th Ed.,
McGraw Hill, 2008
۶-P. S. Buckley,W. L. Luyben,J. P. Shunta, “ Design of Design of Distillation
Column Control Systems”, Edward Arnold, 1985.

طراحی راکتورهای صنعتی
Industrial Reactors Design

تعداد واحد نظری : ۳

تعداد واحد عملی : -

نوع درس : اختیاری

مقطع : کارشناسی ارشد

هدف درس:
آموزش تخصصی انواع راکتورهای صنعتی از قبیل راکتورهای بستر ثابت، بستر سیال، راکتورهای دوغابی، راکتورهای مونولیتی، حبابی و غشائی جهت درک پتانسیل های موجود برای ایجاد شرایط غیر ایده آل از اهداف اصلی این درس می باشد.

رئوس مطالب :
-۱ راکتورهای بستر ثابت
معیارهای تشخیص تناسب و عدم تناسب برای انجام یک فرآیند شیمیایی، چیدمان راکتورهای بستر ثابت، بررسی مدل های گوناگون برای توصیف رفتار راکتورهای بستر ثابت، طراحی یک راکتور بستر ثابت با انتخاب مدل مناسب و اعمال محدودیت های ذاتی و عملیاتی

-۲ راکتورهای بستر سیال
انواع رژیم جریان، تشریح تئوری دو فازی، تعیین طول بستر سیال، دبی و توزیع اندازه ذرات خروجی از راکتور، پیش بینی ضریب انتقال جرم و حرارت بین فاز جامد و گاز، طراحی و نصب مبدل در بسترهای سیال شده

-۳ راکتورهای حبابی
رژیم جریان و اصول هیدرودینامیکی، توزیع اندازه حباب ها و نقش آنها در مدیریت انتقال جرم و حرارت، بررسی اهمیت نسبی هیدرودینامیک، انتقال جرم، حرارت و سینتیک واکنش ها در طراحی راکتور

-۴ راکتورهای دوغابی
راکتورهای دو فازی و سه فازی، رژیم جریان و اصول هیدرودینامیکی، ارزیابی فرآیندهای انتقال جرم و حرارت، انتخاب روش های مناسب برای ایجاد هم خوردگی موثر، انتخاب مدل مناسب برای طراحی راکتور و تعیین راندمان

-۵ راکتورهای مونولیتی (لانه زنبوری)
رژیم جریان، نحوه تاثیر پذیری متقابل پدیده های انتقال و سینتیک، افزایش مقیاس

-۶ راکتورهای غشائی
انواع غشاء و نحوه عملکرد آن ها، مدل های موجود برای بررسی عملکرد دیواره غشاء، بررسی عوامل تاثیرگذار بر راندمان راکتورهای غشائی

-۷ راکتورهای زیستی
واکنش های زیستی، انواع راکتورهای زیستی و جایگاه کاربرد آن ها، مدلسازی راکتورهای زیستی

منابع اصلی :
۱- U. Mann, “Principles of chemical reactor analysis and design: new tools for industrial
chemical reactor operations”, John Wiley and Sons, 2nd edition, 2008.
۲- H. A. Jakobsen, “Chemical Modeling:Multiphase Reactive Flows”,Springer, 2008.
۳- I. J. Dunn, E. Heinzle, J. Ingham, J. E. Pfenosil, “Biological Reaction Engineering,
Dynamic Modelling Fundamentals with Simulation Examples”,WILEY-VCH Verlag 2003 .
۴- B. Nauman, “Handbook of Chemical Reactor Design, Optimization”, and Scale-up, 2nd
edition, McGraw-Hill, 2001
۵- D. Kunii and O. Levenspiel, “Fluidization Engineering”, ۲nd edition, Butterworth-
Heinemann, 1991.
۶- L.S. Fan, “Gas-Liquid-Solid Fluidization Engineering”, Butterworth, 1989.
۷- J. R. Howard, “Fluidized Bed Technology Principles and Applications”, Adam Hilger,
Bristol, 1989.
۸-W. D. Deckwer, “Bubble Column Reactors,” John Wiley and Sons, 1985

منبع:انجمن مهندسی شمیی