İnönü Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü Lisansüstü Ders İçerikleri

Transkript

1 KM 501 Kömür Bilimi ve Teknolojisi (3-0) 3 Giriş. Kömürün Oluşumu ve Yapısı: kömürün organik yapısı, kömürün inorganik yapısı. Kömürün fiziksel ve kimyasal bileşimi. Kömürdeki mineral maddeler: kil mineralleri, karbonatlar, sülfürler, silikatlar. Kömür sınıflandırma sistemleri ve sınıflandırma parametreleri. Hümik ve sapropelik kömürler. Kömür dönüşüm prosesleri: karbonizasyon, gazlaştırma, sıvılaştırma. Kömürden üretilen kimyasal maddeler. Kömür kullanımının çevre üzerindeki etkileri, kükürt giderme. KM 502 Taşınım Olayları I (3-0) 3 Momentum aktarım mekanizması. Viskoz bir akışkan hareketi, Newtonian ve non-newtonian akışkanlar. Navier-Stokes denklemlerinin analitik ve nümerik çözümleri. Laminer sınır tabaka ve hız dağılımı. Laminer akımda momentum denkliği ve sınır şartları. Kütle, momentum ve enerji aktarımında süreklilik denklemleri, denklemler için analitik ve yaklaşık çözümler. Değişim denklemlerinin farklı koordinat sistemlerinde ifadesi. İzotermal ve izotermal olmayan koşullarda iki boyutlu ısı aktarımı. Birden fazla değişkene dayalı hız dağılım ifadeleri. Türbülant akımda hız dağılımı Hız dalgalanmaları, zaman ve uzunluk düzeltmeler. İsotermal istemler için makroskopik denklikler. KM 503 Çok Fazlı Sistemler (3-0)3 Akım modelleri ve akım model haritaları, faz değişimin bu haritalara etkisi. Basınç düşüşü için bir boyutlu modeller. Momentum denklemi. Boşluk kesri ve boşluk kesri denklemleri. Basınç düşüşü için ampirik denklemler. Sürtünmeden kaynaklanan basınç düşmeleri. Akım geçişi için önerilen modeller. Dikey ve yukarı doğru akışlar. Yatay borulardaki akışlar. İç içe geçmiş borulardaki yukarı doğru akışlar. Bağlantılı borular. Tek Fazlı sistemlerde basınç kayıpları. İki fazlı sistemlerde basınç kayıpları. Faz ayrılmaları. Faz ayrımcılarının tasarımıbirleşme bölgesinde faz ayrımı. KM 504 Kimya Mühendisliğinde Analitik ve Nümerik Metodlar (3-0) 3 Fiziksel problemlerin basit formülasyonu ve formülasyon metotları. Sınır şartları. Çeşitli mertebelerden adi diferansiyel denklemler. Lineer diferansiyel denklemler. Diferansiyel denklemlerin seri çözümleri. Sonsuz seriler, kuvvet serileri, Frobenius metodu. Nümerik Metodlar. Birinci mertebe diferansiyel denklemler. İkinci mertebe diferansiyel denklemler. Sınır Değerli Yüksek Mertebe Diferansiyel Denklemler. Eşzamanlı diferansiyel denklemler. özel fonksiyonlar ve Laplace dönüşümü, matrisler ve bunların uygulamaları, optimizasyon metotları. Bu metotların kimya mühendisliği problemlerine uygulanması. KM 505 İleri Mühendislik Matematiği (3-0) 3 Adi ve kısmi türevli diferansiyel denklemler ile ilgili model oluşturma. Kısmi türevli diferansiyel denklemlerin çözüm yöntemleri. Değişken katsayılı ikinci mertebe adi türevli diferansiyel denklemlerin serilerle çözümü. Frobenius yöntemi. Bessel eşitliği. Modifiye Bessel eşitliği. Genelleştirilmiş Bessel eşitliği. Özel fonksiyonlar. Çizgisel ve yüzey integralleri. Vektörel analiz, Matrisler ve optimizasyon. Lagrange çarpanları. KM 506 Fazlar Arası Kütle Transferi (3-0) 3 Difüzlenebilirlik ve Kütle Transferi Mekanizmaları. Fick difüzyon yasası, yatışkın durumda moleküler difüzyon teorisi. Katılarda ve laminer akımda derişim dağılımları. Çok bileşenli sistemlerde değişim denklemleri. Birden fazla bağımsız değişken durumunda derişim dağılımları. Türbülant akımda kütle iletimi. Çok bileşenli sistemlerde fazlar arası kütle iletimi ve kütle transfer katsayıları tanımları. Çok bileşenli sistemler için makroskobik denklikler. Isı ve kütlenin fazlar arası dağılımı. Yatışkın olmayan durumda kütle transferi, bir ve iki fazlı akımlar için Darcy yasası. Çok bileşenli sistemler için makroskopik denklikler. 1

2 KM 507 İleri Isı Transferi (3-0) 3 Tanımlar ve Kavramlar, Isı Transfer Mekanizmaları, konveksiyon, konduksiyon ve ısı ışınımı. Fourier Yasası ve kondüksiyon. Termal iletkenlik teorisi. Katılarda ve laminer akımda sıcaklık dağılımları. Kabuk enerji denkliği uygulamaları. Zorlanmış konveksiyon, ısı transfer katsayıları, serbest konveksiyon. Eğrisel koordinatlarda enerji denkliği ifadeleri ve uygulamaları. Geçici rejimde ısı iletimi, içerisinde enerji üretimi olan sistemlerde ısı iletimi. İki boyutlu düzlem duvarda ısı iletimi Turbulent akışta sıcaklık dağılımları, sıcaklık korelasyonları, Corrsin Denklemi. Fazlar arası Taşınım, dolgulu yataklarda ısı transferi, faz değişimi ile ısı transferi. Işınım ile ısı transferi, termal ışınım yasaları Planck yasası, Stefan-Boltzman yasası. Makroskobik Enerji denklikleri, ısı değiştiriciler. KM 508 Heterojen Kataliz ve Katalitik Prosesler (3-0) 3 Heterojen Katalize Giriş. Katalizör hazırlama metotları. Destek (support) ve promotörler. Katalizörlerin karakterizasyon ve sınıflandırma. Etkinlik faktörü. Adsorpsiyon izotermleri ve Izoterm modelleri. Katalitik reaksiyonlar için kinetik modeller ve hız denklemleri. Adsorpsiyon kontrolu ve zehirler. Katalitik prosesler, kraking, reforming, hidrodesülfirizasyon, katalitik oksidasyon. Hidrokarbonların kısmi oksidasyonu. Sentez gazı ve ilgili prosesler. İdeal akış reaktörleri. KM 509 Proses Kontrol Teknikleri (3-0) 3 Proses kontrolün tanımı, proses kontrol ekipmanı, Lablace dönüşümleri, diferansiyel denklemlerin çözümü, açık devre sistemleri, birinci dereceden sistemler, ikinci dereceden sistemler, üçüncü ve daha yüksek dereceden sistemler, kapalı devre sistemleri, kontrol sistemleri, blok diyagramları, transfer fonksiyonları, teorik tasarım, frekans-tepkime yöntemi, Root-Locus yöntemi, pratik tasarım, boru ve kanallardan akış, kompleks sistemlerin kontrolü, ısı değiştirici kontrolü, destilasyon kolonu kontrolü, reaktörlerin kontrolü. KM 510 Heterojen Reaktörlerin Tasarımı (3-0) 3 Katalitik Prosesler ve Katalitik reaksiyonlarda basamaklar. Adsorpsiyon ve desorpsiyon olayları. Hız sınırlayıcı basamak kavramı. Gaz-Katı Reaksiyonları için Reaktör Tasarımı. Reaktör Tasarımı için heterojen veri analizleri. Deneysel verilerden hız ifadesi türetme ve reaksiyon mekanizması geliştirilmesi. Katalizör deaktivasyonu. Sabit yataklı Reaktörlerin modellenmesi. Dolgulu yataklarda basınç düşüşü hesabı, sabit yatakların kararsız hal davranışı. Akışkan yatak Reaktörlerin modellenmesi. Akışkan yataklarda kütle ve ısı transfer prosesleri. Üç fazlı reaktörler. Akışkan parçacık reaksiyonları için hız ifadelerinin geliştirilmesi. Karıştırmalı tank reaktörleri. Slurry reaktörler. KM 511 İleri Reaksiyon Mühendisliği (3-0) 3 Ideal Reaktörler: Kesikli, yarı kesikli, sürekli borusal ve tank reaktörlerin izotermal şartlarda tasarımı. Reaktörlerin seri ve paralel bağlanmaları durumunda boyut ve dönüşüm hesapları. Adyabatik reaktörlerin incelenmesi. Kesikli Reaktörlerde optimum sıcaklık politikası ve optimum zaman hesabı. Çoklu Reaksiyonlar: Paralel reaksiyonlar ve seri reaksiyonlarda istenen ürünü maksimize etmenin şartları. Tek ve iki reaktan olma durumunda istenmeyen ürünleri minimize etme. Kesikli reaktörlerde meydana gelen seri reaksiyon durumunda istenen ürünün verimini hesaplama. Sürekli PFR ve CSTR de meydana gelen çoklu reaksiyonlar. Maksimum verim ve Optimum zaman hesaplamaları. - Izotermal olmayan kimyasal reaksiyonlar. Kimyasal reaktörlerde kalma zamanı dağılımları. - Genel Karakteristikler,Kalma zamanı dağılım fonksiyonu (RTD), Normalize edilmiş RTD fonksiyonu. Ideal Reaktörlerde RTD. İdeal olmayan reaktörlerin analizi. Tek parametreli modeller, seri-halde bağlı tank modeli (TIS) Dispersiyon modeli ve uygulaması. Iki parametreli modeller. Ölü bölge ve baypaslı CSTR de izleyici kullanılarak parametre belirleme. 2

3 KM 512 Hava Kirliliği ve Kontrol Yöntemleri (3-0) 3 Giriş. Hava kirliliğinin nedenleri ve kaynakları. Kirleticilerin sınıflandırılması. Hava kirliliğinin etkileri: Global ölçekte etkiler, bölgesel ölçekte etkiler, lokal ölçekte etkiler, Hava Kirliliğinin Ölçümü ve İzlenmesi. Sabit ve hareketli kaynaklarda ölçümler, meteorolojik ölçümler, dış hava kalitesi ölçümleri. Hava kirleticilerin taşınım ve dağılımı. Makro parçacıklarınve gazların ve emisyon kontrolü. Atmosferik fotokimyasal olaylar. Hava kirliliği kontrol kriterleri ve standartları.. Hava Kirliliği Kontrolünde Mühendislik uygulamaları KM 513 Uygulamalı Termodinamik (3-0) 3 Saf maddelerin özellikleri. Birleştirilmiş birinci ve ikinci kanun ifadelerinin birlikte uygulanması, minimum ve maksimum iş, kayıp iş, yararlanabilirlik. Karışımlar ve saf maddeler için fugasite hesaplaması. Kimyasal denge. Güç çevrimleri ve bazı diğer proseslerin analizi. Akışkan akımları. Tersinmez olayların termodinamik incelenmesi. KM 514 Endüstriyel Ayırma Yöntemleri I (3-0) Ayırma proseslerinin karakteristikleri ve kullanımı. Denge prosesleri. Hız kontrollü prosesler. Ayırma proseslerinin seçimi faktörler. Ayırma faktörü ve moleküler özellikler. Ayırma proseslerinin enerji gereksinimleri. Gaz-sıvı operasyonları için ekipmanlar, Destilasyon. Çok kademeli raflı kulelerin tasarımı ve tasarım metotları. Çok bileşenli sistemler. KM 515 Endüstriyel Ayırma Yöntemleri II (3-0) Nemlendirme işlemleri. Saf bileşenler için entalpi ve buhar-sıvı dengesi. Buhar-gaz karışımları. Adyabatik ve adyabatik olmayan gaz-sıvı temas operasyonları. Sıvılar içerisinde gazların çözünürlük dengesi. Raflı absorpsiyon kulelerinin tasarımı. Kimyasal reaksiyonlu absorpsiyonlar. Kurutma. Kurutma prosesleri ve tasarımı. Membran ayırma prosesleri. Leaching. Sıvı-sıvı ekstraksiyonları. KM 516 Bor Kimyası (3-0) 3 Borun kısa tarihçesi. Borun kimyasal yapısı. Borun fiziksel ve kimyasal özellikleri. Elementel Borun sentezlenmesi. Bor elementi tayin yöntemleri. Bor bileşiklerinin üretimi. Borik asit ve özellikleri. Bor mineralleri-boratlar. Bor minerallerinden borik asit ve boraks üretimi. Bazı inorganik ve organik bor bileşikleri. Bor bileşiklerinin kullanım alanları. Bor ve bor bileşiklerinin ekonomik önemi. Bor minarellerinden bor bileşiklerinin üretimi ile ilgili çalışmalar. KM 517 Aktif Karbon (3-0) 3 Aktif Karbonun yapısı özellikleri, karakterizasyonu. Aktif Karbon üretimi: Linyit, bitümlü kömür, petrol artıkları, kaysı ve şeftali kabukları, zeytin çekirdeği ve diğer meyve ile odunsu yapıya sahip kabuklulardan aktif karbon üretimi. Fiziksel ve Kimyasal aktivasyon. Gazlaştırma, Aktif karbon karakterizasyonu. Aktif karbonun adsorpsiyon özellikleri. Yüzey alan tayini, gözenek yapısı. Adsorpsiyon izotermleri. Aktif karbonun kullanım alanları ve değerlendirilmesi. KM 518 Kömür Sıvılaştırma (3-0) 3 Kömür Sıvılaştırma Yöntemleri: Dolaylı (indirect) ve Dolaysız (direct) kömür sıvılaştırma yöntemleri. Kömür Sıvılaştırma Mekanizması. Kömür çözünme kimyası. Kömür sıvılaştırılmasında serbest radikaller. Proses değişkenlerinin kömür sıvılaştırılması üzerine etkisi. Kömür sıvılaştırılmasında katalizör kullanımı. Katalizör hazırlama yöntemleri. Heteroatom uzaklaşma. Kömür sıvılaştırılmasında kinetik modeller. Kömür sıvılaştırma reaktörlerinin tasarımı. 3

4 KM 519 Atık Su Arıtımı (3-0) 3 Atıksu özellikleri ve analizleri, evsel atıksular, endüstriyel atık sular, atık su analizleri, fiziksel arıtma yöntemleri: eleme, dengeleme, çöktürme, yüzdürme, yağ ayırma, kimyasal arıtma yöntemleri: nötralizasyon, kimyasal çöktürme, kimyasal oksidasyon,. dezenfeksiyon, Biyolojik arıtma yöntemleri: mikrobiyoloji, aerobik arıtma, anaerobik arıtma. Atıksu arıtma çamurunun işlenmesi ve atılması: çamurun özellikleri, çamurların aerobik ve anaerobik parçalanması, çamur koyulaştırma, çamur suyunun giderilmesi, çamur uzaklaştırılması. İleri atıksu arıtma yöntemleri: fotokimyasal arıtma yöntemleri, adsordsiyon, iyon değişimi, atıksularda fosfor ve azot giderimi, Endüstriyel uygulamalar: kağıt sanayi, gıda endüstrisi, petrokimya endüstrisi, metal endüstrisi. KM 520 Çevresel Etki Değerlendirmesi (ÇED) ve Uygulaması (3-0) 3 Çevre ve çevre öğeleri, çevre ögelerinin, işletmelerin, kurumların, kuruluşların ve insanların çevre üzerindeki etkileri, Türkiye çevre mevzuatı ve çed yönetmeliği, ÇED uygulama yöntemi, ÇED raporu nun hazırlanması süreci, Proje tanıtım dosyası uygulamanın izlenmesi ve denetimi, ÇED yönetmeliği eklerinin tanıtılması (ek-i, ek-ii, ek-iii, ek-iv, ek-v), ÇED çalışmasının aşamaları, ortamlara göre çevresel etkiler (su, hava,toprak, bitki örtüsü, hayvan örtüsü, yerleşmeler : köy ve kent), ÇED yöntemleri. Türkiye den ÇED uygulama örnekleri, öteki ülkelerde ÇED uygulamalarının durumu. KM 550 Bilgisayar Uygulamalı Akışkanlar Mekaniği (3-0) 3 Giriş, Navier-Stokes denklemleri. Türbülans modelleri. Bilgisayar destekli akışkanlar mekaniği programları.gambit ve T-grid çözücü metotları. Gambit: Basit ve kompleks sistemlerin üç boyutlu çizimleri ve çözüm alanına aktarımları. Meşlere ayırma, uygun meşh seçimi ve modifikasyonları.sınır şartları ile meş kontrolü ve yüzeysel vortex tipleri. Tek fazlı sistemler. Turbülent ve laminer akış özelliklerin program tanıtımı Çözüm modelin oluşturulması ve değişik sistemlerin analizleri. Çok fazlı sistemler ve çözüm modelinin geliştirilmesi. Post-proses teknikleri, veri girişleri. Hız, basınç, konsantrasyon profillerinin oluşturulması. Programların ısı ve kütle transferi, reaksiyon sistemleri ve bazı mühendislik alanlarında uygulamaları. KM 551 İleri Akışkanlar Mekaniği (3-0) 3 Akışkanların bazı fiziksel özellikleri. Akışkan akımlarının özellikleri ile ilgili temel bilgilerin tekrarı. Makroskopik denge: kütle ve momentum korunumu. Reaksiyonlu ve reaksiyonsuz gerçekleşen olaylar için enerji korunumu. Yatışkın ve yatışkın olmayan hallerde akış analizleri. Mikroskopik denge: kütle ve enerji korunumu. Yatışkın ve yatışkın olmayan hallerde sınır şartları. Navier-Stokes denklemlerinin analitik ve nümerik çözümleri. Bir boyutlu akımlar. Düzlemsel poiseulle ve couette akımları. Annular, poiseulle ve couette akımları. Power law yasasına uyan akışkanların akımları. Plug akışları ve yaklaştırmaları. Creeping akış ve denklemeleri. Akım fonksiyonları, vortex ve potansiyel akışlar. KM 552 Yenilenebilir Enerji Kaynakları (3-0) 3 Giriş, enerji ve doğa. Fosil enerji kaynakları. Temiz enerji kaynakları. Güneş enerjisi ve güneş enerjisi teknolojileri. Rüzgar enerjisi ve rüzgar enerjisini etkileyen faktörler. Rüzgar türbinleri ve rüzga çiftlikleri. Jeotermal enerji, volkanik ısı depoları. Akışkanlarda ve tortul kütlelerde ısı kaynakları. Biyokütle enerjisi, bugünkü durumu, enerji kaynağı olarak önemi. Güneş enerjisi deposu olarak biyokütle. Su enerjisi (hidroelektrik), türbinler ve hidroelektrik santrali. Hidrojen enerjisi ve hidrojen enerjisinin faydaları. Hidrojen enerjisinin elde edilmesi ve yakıt pilleri. Okyanus Enerjisi (Dalga ve gel-git enerjisi). 4

5 KM 553 Biokimyasal Reaksiyon Mühendisliği (3-0) 3 Hücre ve hücre çeşitleri. Hücre kimyasal yapısının temelleri. Lipidler, proteinler, amino asitler, şeker ve poli sakkaritler.enzim katalizli reaksiyonların kinetiği. Uygulamalı enzim katalizi, hidrolitik enzimler. İmmobilize enzim kinetiği. İmmobilize enzim teknolojisi. Biyolojik reaktörlerin tasarımı. İdeal biyoreaktörler. Çok fazlı reaktörler. Fermantasyon teknolojisi. KM 554 Taşınım Olayları II (3-0) 3 Çeşitli koordinat sistemlerinde vektörel ve diferansiyel işlemler, Taşınım olayları temel yasaları, yürütücü kuvvetler. Kütle, momentum ve enerji için genel değişim denklemlerinin türetilmesi. Genel değişim denklemlerinin eğrisel koordinatlardaki ifadeleri. Kondüksiyon ile iletim ve hız, sıcaklık derişim dağılım ifadeleri. Konveksiyon ile taşınım ve hız, sıcaklık derişim dağılım ifadeleri. Geçici rejimde hız, sıcaklık ve derişim değişim ifadeleri. Moleküler difüzyon ve kütle transfer teorileri. Çok bileşenli sistemlerde difuzyon katsayıları. Enerji kütle ve momentum aktarımı mekanizmaları. Homojen ve heterojen kimyasal reaksiyon ile difüzyon. Fazlararası kütle transfer katsayıları ve genel transfer katsayıları. Isı ve kütlenin birlikte aktarımı. KM 555 Akışkan Yatak Sistemleri (3-0)3 Akışkanlaştırmanın temel ilkeleri. Akışkanlaşma koşulları ve akışkanlaşma tipleri. Akışkan yatakta basınç düşüşü ve minimum akışkanlaştırma hızı. Akışkan yataklarda genişleme. Katıların karışması, sürüklenme ve taşınma.taşkın yataklar, iki ve üç fazlı akışkan yataklar. Akışkan yataklarda ısı ve kütle aktarımı.akışkan yatakların tasarımı. Akışkan yatakların endüstriyel uygulamaları. KM 556 Membran Ayırma Teknolojisi ve Sulu Çözeltilerin Arıtılması (3-0) 3 Membran prosesleri ile ilgili temel kavramlar. Membranların yapısı ve özellikleri. Membranların sınıflandırılması. Membranların karekterizasyonları. Membran filtrasyon yöntemleri: ultrafiltrasyon, mikrofiltrasyon, nanofiltrasyon, ters ozmoz, diyaliz, iyon değiştirici membranlar, elektrodiyaliz. Membran malzemeleri ve üretim yöntemleri. Membran proseslerde itici güçler. Membran proseslerinin kullanım alanlar: Kimya, çevre ve gıda mühendisliğinde membran filtrasyon kullanımı. Membran proseslerinin su ve atık su alanında kullanımı. Deniz suyundan tatlı su eldesi. KM 557 Ozon ve Endüstriyel Uygulamaları (3-0) 3 Ozon ve oluşumu. Ozonun özellikleri ve kimyası. Ozon üretim sistemleri. Kimya mühendisliğinde ozonun kullanım alanları. Gıda mühendisliğinde ozonun kullanım alanları, Sağlı alanında ozonun kullanım. Ozonun diğer oksidanlarla kıyaslanması. Ozonun organik ve inorganik maddelerle etkileşimi. Ozonun atık su arıtımında kullanımı. Ozon reaksiyon kinetiği. Aktif karbon ve ozonun birlikte kullanımı. KM 558 Katı Yüzeylerde Adsorpsiyon ve Gözeneklilik (3-0) 3 Moleküller arası etkileşim kuvvetlerı. Sıvı arayüzeylere sahip sistemlerin genel özellikleri. Yüzey gerilimi, kohezyon ve adhezyon kuvvetleri. Eğimli arayüzeylerde oluşan basınç farkı. Katı yüzeylerin yapısı. Adsorbanların yüzey özellikleri. Fiziksel adsorpsiyon. Yüzey alanı ölçümü ve metodları. Adsorpsiyonda denge. Kolloidler. Gözeneklilik., gözenek analizi Adsorpsiyon ve adsorpsiyon ölçümü metodları. KM 559 Gaz-Sıvı Reaksiyonları (3-0) 3 Sıvılarda difüzyon ve çözünürlük. Gaz-sıvı reaksiyon kinetiği. Durgun sıvılarda absorpsiyon. Durgun sıvılarda absorpsiyon ile ilgili deneyler. Karıştırılan sıvılarda gazların absorpsiyonu. Dolgulu ve raflı kolonlarda absorpsiyon. Absorpsiyon ekipmanının karekteristikleri. Bazı örnek gaz-sıvı reaksiyonları. Gazların desorpsiyonu. 5

6 KM 560 Sınır Tabaka Teorisi (3-0) 3 Sürtünmeli akışkan hareketinin genel özellikleri. Sınır tabaka teorisine giriş. Sıkıştırılabilir viskoz akışkan hareketinin genel denklerinin türetilmesi. Navier-Stokes denklemlerinin genel özellikleri. Navier-Stokes denklemlerinin genel çözümleri (tam çözüm ve yaklaşık çözümler). İki boyutlu akış için sınır tabaka denklemleri. Sınır tabaka denklemlerinin yatışkın hal ve iki boyutlu akış için tam çözümleri. Sınır tabaka denklemleri için yaklaşık çözümler. Laminer akımda termal sınır tabaka. Sıkıştırılabilir akışkanlarda laminer sınır tabaka. Türbülant akışa giriş ve türbülant sınır tabaka. 6