İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM)

Transkript

1 İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Dersin Adı İleri Kimya Mühendisliği Termodinamiği Course Name Advanced Chemical Engineering Thermodynamics Kodu (Code) KMM606 Yarıyılı (Semester) Güz Fall Kredisi (Local Credits) AKTS Kredisi (ECTS Credits) Ders Türü (Course Type) Doktora Ph.D. Bölüm / Program (Department/Program) Dersin Türü (Course Type) Kimya Mühendisliği / Kimya Mühendisliği Chemical Engineering / Chemical Engineering Seçmeli (Elective) Dersin Dili (Course Language) Türkçe (Turkish) Dersin İçeriği (Course Description) 3060 kelime arası Kullanılabilirlik; iç, kinetik ve potansiyel enerjinin kullanılabilir kısmı; açık ve kapalı sistemlerin kullanılabilirliği; tersinir iş; kayıp iş; proseslerin kullanılabilirlik tersinmezlik analizi. Denge ve stabilite; gerçek davranım gösteren sistemlerde buharsıvı dengesi; sıvı/sıvı, buhar/sıvı/sıvı, katı/sıvı, katı/buhar dengesi. Homojen sistemlerde kimyasal denge; heterojen tepkimeler; kimyasal ve faz dengesinin birlikte bulunması. Kojenerasyon; nükleer ve hidroelektrik güç çevrimleri; güneş, rüzgar, jeotermal ve biyokütle enerjisi ile çalışan güç sistemleri; fotovoltaik sistemler; yakıt pilleri. Availability; available part of internal, kinetic and potential energy; availability of open and closed systems; reversibl work; lost work; availabilityirreversibility analysis of processes. Equilibrium and stability; vaporliquid equilibrium for real phase behaviors; liquid/liquid, vapor/liquid/liquid, solid/liquid, solid/vapor equilibrium.chemical equilibrium in homogeneous systems; heterogeneous reactions; combined chemical and phase equilibrium.cogeneration; nuclear and hydroelectric power cycles; solar, wind geothermal and biomass power systems; photovoltaic systems; fuel cells. Dersin Amacı (Course Objectives) Maddeler halinde 25 adet 1. Öğrencilerin, karmaşık proseslerin termodinamik analizlerini yapabilmelerini sağlamak. 2. Termodinamiğin endüstriyel uygulamalarını göstermek. 3. Öğrencilerin, gerçek faz davranımları ile ilgili termodinamik hesaplamaları yapabilmelerini sağlamak. 4. Öğrencilerin, kimyasal denge ve kimyasal ve faz dengesinin birlikte bulunduğu durumla ilgili termodinamik hesaplamaları yapabilmelerini sağlamak. 5. Öğrencilerin çeşitli enerji dönüşüm sistemleri ile ilgili termodinamik hesaplamaları yapabilmelerini sağlamak. 1. To train students analyzing the complex thermodynamics processes. 2. To get experience students in industrial applications of thermodynamics. 3. To train students to be able to perform thermodynamic calculations related with real phase behaviors. 4. To train students to perform thermodynamic calculations related with chemical equilibrium and combined chemical and phase equilibrium. 5. To train students to perform thermodynamic calculations related with different energy conversion systems.

2 Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Maddeler halinde 49 adet Kaynaklar (References) Maddeler halinde en çok 5 adet Ödevler ve Projeler (Homework & Projects) Laboratuar Uygulamaları (Laboratory Work) Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Bu dersi başarı ile tamamlayan lisansüstü öğrencileri aşağıdaki konularda bilgi, beceri ve yetkinlik kazanırlar: 1. İleri düzeydeki termodinamik konularını kavramak. 2. Karmaşık endüstriyel proseslerin termodinamik analizini yapabilmek. 3. Gerçek faz davranımlarına ait termodinamik hesaplamaları yapabilmek. 4. Kimyasal denge halindeki homojen ve heterojen sistemlerle ilgili termodinamik hesaplamaları yapabilmek. 5. Kimyasal ve faz dengesinin birlikte bulunduğu sistemlerle ilgili termodinamik hesaplamaları yapabilmek. 6. Çeşitli enerji dönüşüm sistemleri ile ilgili termodinamik hesaplamaları yapabilmek. Graduate students who successfully pass this course gain knowledge, skills and proficiency in the following subjects: 1. Grasp advanced thermodynamics subjects. 2. Perform thermodynamic analysis of complex industrial processes. 3. Calculate phase equilibrium behaviors for real systems point of view of thermodynamics. 4. Perform thermodynamic calculations related with homogeneous and heterogeneous reacting systems at equilibrium. 5. Perform thermodynamic calculations related with the systems existing at combined chemical and phase equilibrium. 6. Perform thermodynamic calculations related with different energy conversion systems. 1. Smith J.M., van Ness H.C., Abbott M.M., Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 7th Ed., McGrawHill Comp. Inc., Singapore, Sandler S.I., Chemical, Biochemical and Eng. Thermodynamics, 4th Ed., John Wiley & Sons, Inc., Singapore, Tester J.W., Modell M., Thermodynamics and Its Applications, Prentice Hall, New Jersey, Moran M.J., Shapiro H.N., Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 6th Ed., John Wiley &Sons,Inc., USA, Haberman W.L., John J.E.A., Engineering Thermodynamics, 2nd Ed., Allyn and Bacon, Boston, Öğrencilerin dersi daha iyi öğrenmelerine yardım etmesi amacıyla dönem boyunca 4 tane haftalık ödev verilecek ve bunlar bir hafta sonra toplanacaktır. To help students for learning and comprehending the course material better, 4 homework assignments will be given throughout the semester, and their solutions should be returned back in the subsequent week. Excel, Matlab or Fortran Excel, Matlab or Fortran Başarı Değerlendirme Sistemi Faaliyetler (Activities) Adedi* (Quantity) Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) Yıl İçi Sınavları 1 15 (Assessment Criteria) (Midterm Exams) Kısa Sınavlar 5 20 (Quizzes) Ödevler 4 20 (Homework Assignments) Projeler (Projects) Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı (Final Exam) 1 45 *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur (The numbers given are minimum and compulsory).

3 DERS PLANI Hafta Konular Dersin Çıktıları 1 Kararlı hal akış proseslerinin termodinamik analizi 1, 2 2 Kapalı sistemlerde gerçekleşen proseslerin termodinamik analizi 1, 2 3 Enerji çeşitlerinin kullanılabilirliği 1, 2 4 Karmaşık endüstriyel proseslerin termodinamik analizi 1, 2 5 Faz dengesi: Giriş ve temel bilgilerin yeniden gözden geçirilmesi 3 6 Gerçek faz davranımı için buhar sıvı dengesinin hal denklemleri aracılığı ile 1, 3 hesaplanması 7 Denge ve stabilite, sıvı/sıvı dengesi 1, 3 8 Buhar/sıvı/sıvı dengesi 1, 3 9 Katı/sıvı dengesi, katı/buhar dengesi 1, 3 10 Tek fazlı sistemde kimyasal denge; çok sayıda tepkimenin oluştuğu tek fazlı sistemde 1, 4 kimyasal denge; 11 Heterojen sistemlerde kimyasal denge 1, 4, 5 12 Kimyasal ve faz dengesinin birlikte bulduğu sistemler 1, 4, 5 13 Birleşik ısıgüç üretimi; nükleer güç çevrimleri; güneş enerjisi ile çalışan ısıl güç sistemleri; fotovoltaik sistemler 14 Rüzgar enerjisi, hidroelektrik güç, jeotermal güç ve biyokütle enerji sistemleri; yakıt pilleri. COURSE PLAN Weeks Topics Course Outcomes 1 Thermodynamic analysis of steadystate flow processes 1, 2 2 Thermodynamic analysis of processes occurring in closed systems 1, 2 3 Availability (exergy) of different energy forms 1, 2 4 Thermodynamic analysis of complex industrial processes 1, 2 5 Phase equilibria : Introduction and review of background information 3 6 VLE from equations of state for real phase behavior 1, 3 7 Equilibrium and stability, liquid/liquid equilibrium 1, 3 8 Vapor/liquid/liquid equilibrium 1, 3 9 Solid/liquid equilibrium, solid/vapor equilibrium 1, 3 10 Chemical equilibrium in a singlephase system; chemical equilibrium when several 1, 4 reactions occur in a single phase; 11 Chemical equilibrium in heterogeneous systems 1, 4, 5 12 Systems existing at combined chemical and phase equilibrium. 1, 4, 5 13 Cogeneration; nuclear thermal power cycles; solar thermal power systems; photovoltaic systems 14 Wind energy, hydroelectric power, geothermal power and biomass energy systems; fuel cells.

4 Dersin Kimya Mühendisliği Doktora program Çıktılarıyla İlişkisi 1 Çıktılar Katkı Seviyesi İleri Kimya Mühendisliği problemlerini matematik, fen bilimleri ve mühendislik bilgilerini kullanarak tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi Alanına ilerleme/yenilik getiren bir sistemi ve/veya süreci analiz etme ve belirli gereksinimleri, ekonomi, çevre, sosyal, politik, etik, sağlık, güvenlik, uygulanabilirlik ve sürdürülebilirlik boyutlarını göz önüne alarak tasarlama becerisi Alanı ile ilgili yeni düşünce ve yöntemler geliştirerek, sorun çözme ve karar verme gibi üst düzey zihinsel süreçleri, analitik, modelleme ve deneysel esaslı araştırmaları tasarlama amacıyla kullanabilme becerisi Alanı ile ilgili sorunların çözümlenmesini gerektiren ortamlarda liderlik özelliklerini geliştirebilme becerisi 5 Özgün bir çalışmayı bağımsız olarak gerçekleştirebilme becerisi 6 Ulusal ve uluslararası platformlarda, uzman kişiler ile alanındaki konuların tartışılmasında özgün görüşlerini savunabilme ve alanındaki yetkinliğini gösteren etkili bir iletişimi en az Avrupa Dil Portföyü C1 genel düzeyinde kurabilme becerisi Ulusal ve uluslararası etkilerin bilincinde olarak, alanı ile ilgili konularda karşılaşılan toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik sorunların çözümüne ve gelişimine katkıda bulunabilme becerisi Yaşam boyu öğrenmenin önemini benimsemiş olarak kendini sürekli geliştirme becerisi Çağdaş konuları izleme ve bu konuları ileri kimya mühendisliği uygulamalarında kullanabilme becerisi Alanı ile ilgili problemlerin çözümünde modern mühendislik yöntem/teknik ve araçlarını etkin bir şekilde kullanma becerisi 11 Alanının ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrayıp, bütünleştirerek disiplinlerarası çalışmalarda kullanabilme becerisi edindiği bilgileri 1: Az, 2. Kısmi, 3. Tam

5 Relationship Between Course and Outcomes of the Chemical Engineering Ph.D. Program 1 Outcomes An ability to apply knowledge of mathematics, science, and engineering in defining, formulating and solving advanced chemical engineering problems Level An ability to analyze a system and/or process that introduces a novelty/advance to the related field and the ability to design a system by taking into consideration realistic constraints such as economic, environmental, social, political, ethical, health, and safety factors as well as manufacturability and sustainability 3 An ability to develop novel ideas and methods in order to use mental processes, such as problemsolving and decisionmaking in planning analytical, modeling and experimental research studies 4 An ability to develop leadership skills in environments where problems related to their field should be solved 5 An ability to carry out an original study independently 6 An ability to defend original ideas and communicate effectively at least European Language Portfolio C1 Levelin discussions made with experts in national and international meetings, indicating perfection in the related field 7 An ability to contribute to the solution of societal, scientific, cultural and ethical problems related to their field, being aware of their national and international impacts 8 An ability to achieve continuous selfimprovement by engaging in lifelong learning 9 An ability to have a knowledge of contemporary issues and use them in advanced chemical engineering applications 10 An ability to use effectively modern engineering methods/techniques and tools in solving problems related to their field 11 An ability to understand the interdisciplinary interactions related to their field and use integrated knowledge in interdisciplinary studies 1. Little, 2. Partial, 3. Full Düzenleyen (Prepared by) Ayşegül MERİÇBOYU Sadriye KÜÇÜKBAYRAK Reha YAVUZ Tarih (Date) İmza (Signature)