ChE 310: Termodinâmica II para engenharia Química

CSULB, Departamento de Engenharia Química Semestre de Primavera, 2015

Professor: Gregory Smith

E-Mail: gregory.smith@csulb.edu

Phone: 951-310-7722 (cell) 951-685-5323 (home) Sala: EN2-104

Horário escritório : 13:30 – 14:45 Segunda e quarta; 17:00– 18:30 Segunda

Aulas: 11:00 am – 12:15 Segunda e Quarta- VEC-331

Informação do Catálogo:

Curso : ChE 310, Termodinâmica II para Engenharia Química

Curso Créditos: 3 unidades por semestre

Pre-requisitos: ChE 210, 220

Organização do Curso : Aula-problemas 3 horas

Descrição: Análise e concepção de equipamentos de processos e sistemas que utilizam termodinâmica. Turbinas, compressores, Plantas, ciclos de refrigeração. Equilíbrio de fases e comportamentos solução não ideal. Equilíbrio de reação química e efeitos de calor.

Livro:J.M. Smith, H.C. Van Ness, and M.M. Abbott. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, Seventh Edition. McGraw-Hill, 2005.

Opcional: NCEES. Fundamentals of Engineering Reference Handbook, Edition 9.2. NCEES, 2013. Available for download from http://www.ncees.org/

Referencias:

Os textos a seguir são suplementos prontamente disponíveis aos materiais abordados nas aulas:

M.C. Potter and C.W. Somerton. Thermodynamics for Engineers, Third Edition. McGraw-Hill Schaum's Outline Series, 2013.

M.M. Abbott and H.G. Van Ness. Thermodynamics with Chemical Applications, Second Edition. McGraw-Hill Schaum's Outline Series, 1989.

E. Fermi. Thermodynamics. Dover Publications, 1936.H.C. Van Ness. Understanding Thermodynamics. Dover Publications, 1969.

W. Pauli. Thermodynamics and the Kinetic Theory of Gases. (Pauli Lectures on Physics, Volume 3.) Dover Publications, 1973.

M. Planck. Treatise on Thermodynamics. Dover Publications, 1945. Links to additional reference materials for the class will be posted on Beach

Board during the course of the semester.

Software: O uso do computador é incentivado para os problemas mais envolvidos. Usar um computador pode ajudar muito com muitos cálculos termodinâmicos. Você deve estar familiarizado com a aplicação de planilhas de respostas de cálculo para problemas típicos termodinâmicos. Algumas soluções de casa postados on Board Praia incluirá Matlab m-arquivos ou PY-arquivos Python. Octave é um download gratuito que pode executar a maioria dos m-files de Matlab. O pacote Octave pode ser baixado a partir de:

http://www.gnu.org/software/octave/

Python é uma linguagem de programação que tem um grande número de rotinas numéricos adicionais úteis para cálculos de engenharia. Usuários do Windows podem baixar o Python (X, Y) de software:

https://code.google.com/p/pythonxy/wiki/Downloads

O Macintosh tem o Python instalado como parte do OS X. No entanto, muitas das rotinas matemáticas necessárias para cálculos de engenharia não são instalados com a versão padrão do Python. Python Anaconda para o Macintosh tem muitas rotinas importantes como parte da instalação padrão. Você pode baixar Anaconda Python a partir de:

http://continuum.io/downloads

O departamento licenciou cópias de programas industriais como PRO / II que podem ser utilizados para algumas das atribuições de classe. Se você usar esses programas, em seguida, suas simulações deve ser capaz de executar nas cópias de departamento. Eu sou incapaz de avaliar corretamente uma simulação se ele usa opções que o departamento não tem uma licença para usar.

Objetivo do curso: Este curso baseia-se em princípios termodinâmicos anteriormente introduzidas em uma maneira de permitir que você use o tipo de equipamentos de processo corretamente. Isso inclui a estimativa das necessidades de energia para bombas e compressores, bem como a estimativa de recuperação de energia em expansores e turbinas. O conceito de ciclos termodinâmicos também permite determinar a eficiência na geração de energia e refrigeração. Este curso também irá estender princípios anteriores para sistemas de componentes individuais a sistemas multi-componente e multi-fase. Isto permite a especificação e concepção de processos e equipamentos de separação adequada.

Curso - Objetivos:

Achar a relação entre as propriedades termodinâmicas (U, H, S, etc.) e propriedades mensuráveis (T, P, V, CP, etc.) para fluidos puros.

Desenhar e etiquetar os caminhos de processo em diagramas termodinâmicos padrão.

Aplicar a primeira e segunda leis para analisar os ciclos de alimentação e de refrigeração.

Calcular as diferenças entre os gases ideais, uma solução ideal, e propriedades de soluções não ideais para uma mistura de fluidos a baixa e alta pressão. Determinar a fugacidade dos componentes numa mistura, as propriedades residuais, e propriedades de mistura.

Calcular a distribuição de equilíbrio de componentes em cada uma das fases de uma mistura de duas fases usando coeficientes de atividade ou uma equação de estado.

Analisar um conjunto de medidas de equilíbrio de fases para determinar consistência e obter parâmetros coeficiente de atividade.

Calcular as constantes de equilíbrio e extensão da reação para as reações individuais e múltiplos sistemas de reação.

Tópicos do Curso:

As equações de equilíbrio para processos de fluxo Fluxo de duto, turbinas, e processos de compressão O ciclo usina a vapor, ciclos de potência do motor de

combustão interna O refrigerador de Carnot, ciclos de compressão de vapor A bomba de calor e processos liquefacção de gás

Potenciais químicos e Equilíbrio de Fases, propriedades parciais

Fugacidade e coeficiente de fugacidade para espécies puras e espécies em solução

A solução ideal e propriedades em excesso Equilíbrio das reações

Grading A nota final do curso será baseado em quatro componentes com pesos dados pelas seguintes percentagens: Componente Percentagem Exames de meio de período e final 60 Testes 15 Projetos de caso de estudo 15 Profissional 10 Total 100 A nota final do curso será atribuído usando a escala: 90 a 100% = A; 80-89,9% = B; etc. Eu me reservo o direito de modificar essa escala para aumentar uniformemente as notas finais de letras, por exemplo, 88 a 100% = A, etc.

Exames: O departamento tem uma política de que telefones celulares, tablets, laptops ou iphones não são permitidos durante os exames. Calculadoras utilizados em exames são limitados aqueles aprovados pela NCEES para os exames FE. Calculadoras aprovados incluem as Hewlett Packard HP-33S-35S e HP, a Texas Instruments TI-30X e séries TI-36X, eo FX-115 séries de Cassio. Você pode encontrar a política calculadora NCEES aprovado nahttp://ncees.org/exams/calculator-policy/

Haverá três exames durante o curso do semestre e do exame final agendado. A pontuação mais baixa exame será descartado e o melhor de três dos quatro exames serão usados para determinar a classificação final. Cada exame vai contar

para 15 por cento da nota final. Se você perder um exame, sua pontuação pode cair. O exame final está agendada para esta classe às 10:15 - 12:15 segunda-feira, 11 de maio.

Lição de casa: Resolução de problemas de casa é uma chave para compreender os conceitos nesta classe. Você deve tentar solução para todos os trabalhos de casa atribuído uma vez que as soluções vai dirigir uma grande parte das atividades de classe em. Problemas selecionados serão recolhidos uma semana após a data atribuída. Soluções Homework será postado no Conselho Beach.

Testes: quizzes curtos serão dadas ao longo do semestre para cobrir conceitos na lição de casa e classe discussão. As duas pontuações mais baixas em seus questionários serão descartados no cálculo de sua média de quiz. Se você perder um questionário, que questionário será contado como uma das suas pontuações que caíram.

Projeto de classe / Case Study Problema: O trabalho de engenharia, muitas vezes requer resposta a uma RFP ou RFQ (Request for Proposal ou solicitação de cotação) a partir de um cliente em potencial. O cliente irá especificar o seu problema na SDP e pedir a sua solução proposta. Sua resposta deve incluir análise e cálculos suficientes para justificar a solução proposta. Muitas vezes a sua empresa vai montar uma equipe de engenheiros para preparar esta proposta. Os problemas de estudo de caso vai exigir um tal relatório da equipe e apresentação oral. Não haverá, pelo menos, dois problemas caso de estudo durante o curso do semestre. As equipes serão atribuídos a preparar a resposta escrita e oral à RFP / RFQ. Desenvolvimento Profissional: Muitas profissões (por exemplo, medicina e direito) exigem palestras para aqueles que praticam a profissão. Mesmo que a educação continuada

não é necessária em engenharia, é um fato da vida para qualquer engenheiro que quer chegar à frente no trabalho. Você deve assistir a duas apresentações técnicas ou viagens de campo. Após a viagem ou apresentação, apresentar uma breve (não mais de duas páginas) relatório de síntese da atividade através BeachBoard. Os relatórios deverão ser entregues há mais de sete dias após a conclusão do evento. Seminários ou viagens de campo que ocorrem nos fins de semana ou à noite será considerado como tendo ocorrido no dia útil seguinte regular. Como em comum na indústria, relatórios escritos serão examinados e devolvidos para revisão. A nota final para o relatório será baseado na revisão final.

Comparecimento

Os alunos devem assistir às aulas regularmente. A participação da classe irá ajudá-lo a compreender e aplicar os conceitos desenvolvidos neste curso. Engenharia exige que você trabalhe de forma eficaz com os outros. Especificação adequada dos problemas de engenharia vai exigir que você questione e interaja com outros para obter as informações necessárias para resolver problemas. Além disso, trabalhar com os outros ajuda a reforçar a experiência de aprendizagem. Formação de grupos de estudo é incentivado; no entanto, desde CSULB é principalmente um campus suburbano, formação de grupos de estudo não é necessária. Consequentemente, partes do tempo de aula será utilizado para a resolução de problemas em grupo e atividades. Detalhes adicionais da política frequência universitária são dadas em: http://www.csulb.edu/divisions/aa/grad_undergrad/senate/documents/policy/2001/01/

Trancamento

É da responsabilidade do aluno para iniciar a retirada classe. O

instrutor não tem nenhuma obrigação de retirar um aluno que não comparecer às aulas. Apenas extrema dificuldade serão considerados para as retiradas após as últimas três semanas de aulas. Para mais detalhes, consulte a política da universidade em:

http://www.csulb.edu/depts/enrollment/registration/details.html

    Calendário Proposto

Semana Capitulo Topico

19/01/15 1-6

Introdução ao curso, requerimentos, e distribuição de notas. Termo I Revisão: Primeira e Segunda Leis, Equações de Estado, Relações de Maxwell. Propriedades Residuais.

26/01/15 6.1-6.4 Saída do estado do gás ideal; propriedades residuais; Sistema duas-fase.

02/02/15 7 Sistemas de fluxo; turbinas e compressores

09/02/15 Revisão e Exame I

16/02/15 8Ciclos de potência: Rankine (vapor), ciclo Otto, ciclo Diesel; Ciclo Brayton.

23/02/15 9.1-9.3 Refrigeração: O ciclo de compressão de vapor.

02/03/15 9.4-9.6 Refrigeração: Sistemas de Absorção. Liquefação de gás.

09/03/15 10 Equilibrio Vapor/Liquido

16/03/15 Revisão e Exame II

23/03/15 10Equilibrio Vapor/Liquido

30/03/15 Ferias de Primavera

06/04/15 13.1-13.5 Equilibrio de reação

13/04/1513.1-13.5 Equilibrio de reação

20/04/15 Revisão e Exame III

27/04/1511.1-11.5 12

Soluções Termodinâmicas

04/05/15 Revisão Final

11/05/15 Exame Final, Segunda 11 de Maio as 10:15 -12:15