Τεχνική Φυσικών Διεργασιών (ΜΟΠ 314)

Περιεχόμενο μαθήματος :

Βασικές φυσικές διεργασίες στην παραγωγή και εκμετάλλευση ορυκτών πόρων και κατ’ επέκταση στις μεθόδους διαχωρισμού διαφόρων μιγμάτων (αέριο-αέριο, αέριο-υγρό, αέριο-στερεό, υγρό-υγρό, υγρό-στερεό, στερεό-στερεό). Βασικοί νόμοι φυσικών διεργασιών. Πειραματικός σχεδιασμός. Μέθοδοι σχεδιασμού βασικών μονάδων διεργασιών διαχωρισμού. Ισοζύγια μάζας και ενέργειας- τρόποι υπολογισμού. Ανάλυση συσκευών φυσικών διεργασιών με ισοζύγια μάζας και ενέργειας. Μεταφορά θερμότητας: Μηχανισμοί και εξοπλισμός μεταφοράς θερμότητας. Σχεδιασμός συσκευών και εγκαταστάσεων Θερμικών Διεργασιών: Eναλλάκτες θερμότητας. Μεταφορά μάζας. Ισορροπία φάσεων. Κλασματική απόσταξη, εκχύλιση. προσρόφηση, απορρόφηση, ξήρανση. Ασκήσεις-Εφαρμογές.
 

Μαθησιακά Αποτελέσματα :

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:

•  Αναφέρει τις βασικές φυσικές διεργασίες που χρησιμοποιούνται κατά την παραγωγή και εκμετάλλευση ορυκτών πόρων και κατ’ επέκτασιν τις μεθόδους διαχωρισμού διαφόρων μιγμάτων (αέριο-αέριο, αέριο-υγρό, αέριο-στερεό, υγρό-υγρό, υγρό-στερεό, στερεό-στερεό).
•  Αναλύει τα βασικά στοιχεία της λειτουργίας των μονάδων φυσικών διεργασιών, να εκτιμά βαθμούς απόδοσης και να ορίζει κατάλληλα (και να περιορίζει στον ελάχιστο δυνατό αριθμό) τις μεταβλητές και τις συσχετίσεις τους.
•  Αναγνωρίζει τις βασικές αρχές που διέπουν τη μεταφορά θερμότητας και μάζας για την ανάλυση των συσκευών φυσικών διεργασιών.
•  Εξασκείται στην κατάστρωση και επίλυση των ισοζυγίων μάζας και ενέργειας, καθώς και στο σχεδιασμό και τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων λειτουργίας της διεργασίας.
•  Συνθέτει και να εφαρμόζει συνδυαστικά τις γνώσεις του και από προηγούμενα εξάμηνα (φυσικοχημεία, μετάδοση θερμότητας, ρευστομηχανική, θερμοδυναμική).

Γενικές Ικανότητες :

Γενικές ικανότητες που ενισχύει το μάθημα :

•  Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
•  Αυτόνομη εργασία
•  Σχεδιασμός και διαχείριση έργων
•  Χρήση Υπολογιστή
•  Επίλυση προβλημάτων
•  Διαχείριση αριθμητικών δεδομένων

Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές :

Οργάνωση διδασκαλίας :

Άλλα Σχόλια για την Οργάνωση της Διδασκαλίας :
Διάλεξη 1η : Εισαγωγή στις βασικές φυσικές διεργασίες που χρησιμοποιούνται κατά την παραγωγή και εκμετάλλευση ορυκτών πόρων και κατ’ επέκταση στις μεθόδους διαχωρισμού διαφόρων μιγμάτων (αέριο-αέριο, αέριο-υγρό, αέριο-στερεό, υγρό-υγρό, υγρό-στερεό, στερεό-στερεό). Οι διεργασίες της απόσταξης, απορρόφησης, προσρόφησης, εκχύλισης ,απορρόφησης, ξήρανσης. Παραδείγματα και εφαρμογές
Διάλεξη 2η: Μέθοδοι σχεδιασμού βασικών μονάδων διεργασιών διαχωρισμού, ισοζύγια μάζας και τρόποι υπολογισμού- Ανάλυση συσκευών διεργασιών με ισοζύγια μάζας.
Διάλεξη 3η: Μέθοδοι σχεδιασμού βασικών μονάδων διεργασιών διαχωρισμού, ισοζύγια ενέργειας και τρόποι υπολογισμού- Ανάλυση συσκευών διεργασιών με ισοζύγια ενέργειας.
Διάλεξη 4η: Μετάδοση θερμότητας, τρόποι μετάδοσης θερμότητας, Μετάδοση θερμότητας με αγωγή ,Εφαρμογές σε απλό επίπεδο τοίχωμα, σύνθετο επίπεδο τοίχωμα, κυλινδρικό τοίχωμα, σφαιρικό τοίχωμα.
Διάλεξη 5η : Μετάδοση θερμότητας με συναγωγή, Μετάδοση θερμότητας με ακτινοβολία, Μετάδοση θερμότητας με αγωγή και συναγωγή, εφαρμογές σε απλό επίπεδο τοίχωμα, σύνθετο επίπεδο τοίχωμα, κυλινδρικό τοίχωμα, σφαιρικό τοίχωμα.
Διάλεξη 6η : Σχεδιασμός συσκευών και εγκαταστάσεων Θερμικών Διεργασιών: Eναλλάκτες θερμότητας, πύργοι απορρόφησης, πύργοι ψύξης, στήλες διαχωρισμού υγρών μειγμάτων, Eξατμιστήρες, Αντλίες θερμότητας (βασικοί τύποι και η λειτουργία τους).
Διάλεξη 7η: Μηχανική των ρευστών: Ασυμπίεστη ροή σε αγωγούς-Ροή γύρω από βυθισμένα σώματα, Μεταφορά και μέτρηση ρευστών, Ανάδευση και ανάμιξη υγρών α) μεταφορά μάζας και ενέργειας, (β) ανάμειξη υλικών ίδιας ή διαφορετικών φάσεων (γ) διαχωρισμό υλικών από την ίδια ή διαφορετική φάση.
Διάλεξη 8η: Στοιχεία Μεταφοράς μάζας ,Μεταφορά μάζας με διάχυση, Νόμος FicK και οι ροές των συστατικών, Ο ορισμός και η προέλευση της μέσης ταχύτητας μίγματος Ανάπτυξη συναγωγής λόγω διάχυσης, Ισογραμμομοριακή αντιδιάχυση και διάχυση διαμέσου στάσιμου στρώματος.
Διάλεξη 9η: Μεταφορά με συναγωγή και ο συντελεστής μεταφοράς μάζας, συντελεστές μεταφοράς μάζας και συσχετίσεις μεταξύ των συντελεστών, αναλογίες μεταξύ μεταφοράς θερμότητας και μάζας, μεταφορά μάζας μεταξύ φάσεων, σύνθεση των αντιστάσεων μεταφοράς μάζας σε σειρά, Ο ογκομετρικός συντελεστής μεταφοράς μάζας.
Διάλεξη 10η: Ξήρανση : Γενικά χαρακτηριστικά της ξήρανσης, συμπεριφορά υλικών κατά την ξήρανση, τύποι ξηραντήρων
Διάλεξη 11η: Απορρόφηση αερίων: Γενικά στοιχεία σχεδιασμού της διεργασίας της απορρόφησης, Στήλες απορρόφησης βασιζόμενες στην ισορροπία φάσεων αερίου-υγρού
Διάλεξη 12η: Εκχύλιση: Η διεργασία της εκχύλισης, θερμοδυναμική της εκχύλισης, επιλογή συσκευής εκχύλισης, βασικοί υπολογισμοί της εκχύλισης
Διάλεξη 13η: Προσρόφηση: Γενικά στοιχεία για την διεργασία της προσρόφησης, Ισορροπία ρευστού με στερεό, Η δυναμική και οι βασικές αρχές της προσρόφησης


Αξιολόγηση :

Αθροιστική/Συμπερασματική (για βαθμό φοιτητή) Αξιολόγηση:

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία :

Ιωάννης Γεντεκάκης, "ΦΥΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ: ΑΝΑΛΥΣΗ & ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ’’, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ Ε.Π.Ε., ΑΘΗΝΑ, 2010

Δ. ΜΑΡΙΝΟΣ-ΚΟΥΡΗΣ, Ε. ΠΑΡΛΙΑΡΟΥ-ΤΣΑΜΗ, ‘AΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ’, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΑΠΑΣΩΤΗΡΙΟΥ, 1994

Βασίλειος Μποντόζογλου, "Εισαγωγή στις Φυσικές Διεργασίες – Θεωρητικό υπόβαθρο και βασικές εφαρμογές’’, Ελληνικά Ακαδημαϊκά Ηλεκτρονικά Συγγράμματα και Βοηθήματα, 2015

Νικόλαος Πασαδάκης, "Πανεπιστημιακές παραδόσεις: Τεχνική Φυσικών Διεργασιών" Σχολή Μηχανικών Ορυκτών Πόρων, 2008

Felder RM and Rousseau RW ‘’ Elementary Principles of Chemical Processes’’. Wiley, 2004

McCABE WARREN, SMITH JULIAN C., HARRIOTT PETER "ΒΑΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α.ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Ο.Ε., ΘΕΣ/ΝΙΚΗ, 2002