Instructor: Dimitrios Sidiras
Course Code: ΤΕΦΥΣ02-2
Semester: 2nd (Spring)
Requirements: –
Language of Teaching: Greek
European Credit Transfer and Accumulation System (ECTS): 5,5
OBJECTIVE
The course aims to familiarize students with:
- The basic chemical processes and flow diagrams of representative manufacturing processes
- Scaling up from bench to pilot and industrial scale
- Scale economies and externalities in industrial combos
- Material and energy balances at steady and non‐steady state conditions
- The chemical processes in environmental protection
- Material saving with recycling
- Energy saving with thermochemical and electrochemical systems
- The dynamic physicochemical systems, robustness, sensitivity, risk, economic and technical optimization
- The correlation between manufacturing parameters and product quality
- The optimization of production capacity
- Laboratory and simulation applications
Upon successful completion of the course, the students will be able to:
- Solve mass balance problems at steady and non-steady state conditions
- Present basic processes in flow charts
- Solve chemical equilibrium problems
- Solve capacity optimization problems
- Problem solving in chemical production and environmental protection
ΣΤΟΧΟΙ & ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
Το μάθημα έχει σκοπό την εξοικείωση των φοιτητών/τριών με:
- Βασικές χημικές διεργασίες και σύνθεση αυτών σε διαγράμματα ροής της παραγωγικής διαδικασίας αντιπροσωπευτικών βιομηχανικών μονάδων.
- Μεταφορά της χημικής μετατροπής της ύλης από μικρή σε μεσαία και μεγάλη βιομηχανική κλίμακα.
- Σύνδεση με οικονομίες κλίμακας και εξωτερικές οικονομίες σε περιπτώσεις συνδυασμού βιομηχανικών μονάδων.
- Ισοζύγια υλικών και ενέργειας σε συνθήκες σταθεροποιημένης και μη σταθεροποιημένης κατάστασης.
- Χημικές και βιοχημικές διεργασίες προστασίας περιβάλλοντος.
- Υποσυστήματα εξοικονόμησης υλικών με ανακύκλωση.
- Υποσυστήματα θερμοχημικά, ηλεκτροχημικά, εξοικονόμησης και υποκατάστασης ενέργειας στις διεργασίες.
- Δυναμικά φυσικοχημικά συστήματα στην παραγωγική διαδικασία, ευστάθεια, ευαισθησία, επικινδυνότητα, συνδυασμός και έλεγχος βιομηχανικών φυσικών και χημικών διεργασιών με νέες τεχνολογίες, βελτιστοποίηση με τεχνικά και οικονομικά κριτήρια.
- Σχέσεις συνθηκών διεργασιών παραγωγής και ποιότητας ενδιάμεσων/ τελικών προϊόντων.
- Μέθοδοι προσδιορισμού της βέλτιστης δυναμικότητας εγκατάστασης.
Τα εργαστήρια διεξάγονται στο Εργαστήριο Προσομοίωσης Βιομηχανικών Διεργασιών, με σκοπό την εξοικείωση των φοιτητών/τριών με τη θεματολογία του μαθήματος και την πρακτική τους εξάσκηση στη μοντελοποίηση βιομηχανικών διεργασιών, στην επεξεργασία αποτελεσμάτων και στη λήψη απόφασης με τεχνο-οικονομικά κριτήρια. Το λογισμικό που χρησιμοποιείται είναι το MS EXCEL ή κάποιο ισοδύναμο (Open Office, κλπ.), καθώς και εξειδικευμένο λογισμικό που αναπτύχθηκε για τις ανάγκες του Εργαστηρίου. Οι φοιτητές/τριες εκπαιδεύονται στα εργαστήρια με σύστημα εκ περιτροπής. Το πρόγραμμα των εργαστηρίων αναρτάται στην ιστοσελίδα του μαθήματος και στο eclass στην αρχή του εξαμήνου.
Επιπλέον, στο eclass αναρτώνται σε ηλεκτρονική μορφή άρθρα, οπτικοακουστικό υλικό διαλέξεων, διαδικτυακές διευθύνσεις για χρήσιμες πληροφορίες και ασκήσεις για εξάσκηση.
ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
- Βιβλίο [9722]: Σχεδιασμός χημικών βιομηχανιών, Μαρίνος – Κουρής Δ.Σ., Μαρούλης Ζ.Β.
- Βιβλίο [18549018]: Στοιχεία χημικών διεργασιών, Μάτης Κ.Α., Μαύρος Π., Τριανταφυλλίδης Κ.Σ.
ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ / ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗΣ
Για φοιτητές/τριες του 1ου έτους:
- 60% από τις γραπτές εξετάσεις
- 40% από τον βαθμό του εργαστηρίου
Για φοιτητές/τριες παλαιοτέρων ετών:
- 100% από τις γραπτές εξετάσεις
Η εξεταστέα ύλη του μαθήματος ανακοινώνεται στο eclass μετά το τελευταίο μάθημα του εξαμήνου. Ο τελικός βαθμός του μαθήματος διαμορφώνεται κατά 40% από τον βαθμό του εργαστηρίου και κατά 60% από τον βαθμό της γραπτής εξέτασης, δίωρης διάρκειας, στην εξεταστική περίοδο του εαρινού εξαμήνου και, σε περίπτωση αποτυχίας, στην επαναληπτική εξεταστική περίοδο του Σεπτεμβρίου. Οι φοιτητές/τριες παλαιότερων ετών βαθμολογούνται κατά 100% από τον βαθμό της γραπτής εξέτασης.
Η γραπτή εξέταση περιλαμβάνει την επίλυση προβλημάτων/ασκήσεων και διεξάγεται με ανοικτά βιβλία.
Οι φοιτητές/τριες με ειδικές μαθησιακές δυσκολίες στην γραφή και στην ανάγνωση (όπως αυτές πιστοποιούνται και χαρακτηρίζονται από αρμόδιο φορέα) εξετάζονται βάσει της προβλεπόμενης από το Τμήμα διαδικασίας.
ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ & ΜΑΘΗΣΙΑΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ
Διδασκαλία: Διαλέξεις με σύγχρονα οπτικοακουστικά μέσα, υποστήριξη μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας eclass
Εργαστηριακή εκπαίδευση: Χρήση λογισμικού ανοικτής πρόσβασης για την επεξεργασία των αποτελεσμάτων, εξειδικευμένο λογισμικό που αναπτύχθηκε για τις ανάγκες του Εργαστηρίου
Επικοινωνία με τους φοιτητές: email, πλατφόρμα eclass
ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΟ ΠΛΑΝΟ
Το μάθημα αποτελείται από δύο ενότητες: τη θεωρητική ενότητα (διαλέξεις) και την εργαστηριακή ενότητα.
| Εβδομάδα | Περιεχόμενα Μαθήματος |
|---|---|
| 1η | Βασικές χημικές διεργασίες και σύνθεση αυτών σε διαγράμματα ροής της παραγωγικής διαδικασίας αντιπροσωπευτικών βιομηχανικών μονάδων. |
| 2η | Μεταφορά της χημικής μετατροπής της ύλης από μικρή σε μεσαία και μεγάλη βιομηχανική κλίμακα. |
| 3η | Σύνδεση με οικονομίες κλίμακας και εξωτερικές οικονομίες σε περιπτώσεις συνδυασμού βιομηχανικών μονάδων. |
| 4η | Ισοζύγια υλικών και ενέργειας σε συνθήκες σταθεροποιημένης και μη σταθεροποιημένης κατάστασης. |
| 5η | Χημικές και βιοχημικές διεργασίες προστασίας περιβάλλοντος. Υποσυστήματα εξοικονόμησης υλικών με ανακύκλωση. |
| 6η | Υποσυστήματα θερμοχημικά, ηλεκτροχημικά, εξοικονόμησης και υποκατάστασης ενέργειας στις διεργασίες. |
| 7η | Δυναμικά φυσικοχημικά συστήματα στην παραγωγική διαδικασία, ευστάθεια, ευαισθησία, επικινδυνότητα, συνδυασμός και έλεγχος βιομηχανικών φυσικών και χημικών διεργασιών με νέες τεχνολογίες, βελτιστοποίηση με τεχνικά και οικονομικά κριτήρια. |
| 8η | Σχέσεις συνθηκών διεργασιών παραγωγής και ποιότητας ενδιάμεσων/ τελικών προϊόντων. |
| 9η | Μέθοδοι προσδιορισμού της βέλτιστης δυναμικότητας εγκατάστασης. |
| 10η | Υπολογιστικές εφαρμογές σε αντιδραστήρες διαλείποντος έργου. |
| 11η | Υπολογιστικές εφαρμογές σε αντιδραστήρες συνεχούς έργου τύπου CFSTR. |
| 12η | Υπολογιστικές εφαρμογές σε αντιδραστήρες συνεχούς έργου τύπου PFR. |
| 13η | Επαναληπτικές ασκήσεις. |
Εργαστήριο: Προσομοίωση και βελτιστοποίηση διεργασιών με χρήση φυσικών προσομοιωτών στο Εργαστήριο Προσομοίωσης Βιομηχανικών Διεργασιών.
| Εβδομάδα | Περιεχόμενα Μαθήματος | ||
|---|---|---|---|
| 1η | 5η | 9η | Μελέτη Ομοιογενούς Αντιδραστήρα (CFSTR). Οικονομοτεχνική Bελτιστοποίηση Συστήματος Ομοιογενών Αντιδραστήρων |
| 2η | 6η | 10η | Βελτιστοποίηση στήλης προσρόφησης. Βελτιστοποίηση Ανοδίωσης Αλουμινίου |
| 3η | 7η | 11η | Βελτιστοποίηση Αντιδραστήρα Διαλείποντος Έργου (Batch Reactor) για την Αξιοποίηση Βιομάζας |
| 4η | 8η | 12η | Μελέτη Αυλωτού Αντιδραστήρα (PFR). Εφαρμογή στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων. Προσομοίωση & βελτιστοποίηση ολοκληρωμένου συστήματος προστασίας περιβάλλοντος |
| 13η | Αναπλήρωση εργαστηριακών μαθημάτων. | ||
