ΣΚΟΠΟΣ και ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ
Σκοπός του μαθήματος είναι η εξοικείωση των φοιτητών με σύγχρονες γνώσεις της Θερμοδυναμικής Χημικής Μηχανικής και των εφαρμογών της. Επίσης, το μάθημα αυτό αποσκοπεί στην εξοικείωση των φοιτητών με πολύπλοκες μορφές ισορροπίας φάσεων, που αντιμετωπίζονται σε εφαρμογές της χημικής μηχανικής, καθώς και προχωρημένων θερμοδυναμικών εργαλείων. Τέλος, δίνονται παραδείγματα όπου η θερμοδυναμική χρησιμοποιείται για την επίλυση βασικών προβλημάτων σε άλλες επιστήμες. Έμφαση δίνεται στην επίλυση προβλημάτων με χρήση του προσομοιωτή φυσικών και χημικών διεργασιών ASPEN/HYSYS.
ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ
Θεωρητικές διαλέξεις (3 ώρες την εβδομάδα), Φροντιστηριακές ασκήσεις, Εργαστηριακές ασκήσεις, Υπολογιστικά εργαστήρια (2 ώρες την εβδομάδα).
ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ
Όλοι οι φοιτητές έχουν την υποχρέωση να συμμετάσχουν στην τελική γραπτή εξέταση.
Υποχρεωτική είναι επίσης η συμμετοχή των σπουδαστών στις εφαρμογές και τη λύση προβλημάτων.
Οι εργαστηριακές ασκήσεις εκτελούνται στο Εργαστήριο Προσωπικών Υπολογιστών της Σχολής. Οι φοιτητές εκπαιδεύονται σε υπολογιστικά εργαλεία Προχωρημένης Θερμοδυναμικής και σε περιβάλλον Aspen Hysys. Οι φοιτητές παραδίδουν τις εργασίες τους σε τριμελείς (ή τετραμελείς) ομάδες μετά από 10 ημέρες, με τρόπο σαφή και τεκμηριωμένο. Την παρακολούθηση της εξέλιξης των εργασιών των φοιτητών καθώς και την επίλυση τυχόν προβλημάτων αναλαμβάνουν τα μέλη ΕΔΙΠ και ΥΔ σε συνεννόηση με τους διδάσκοντες, σε ώρες εκτός μαθήματος.
Η παράδοση των προβλημάτων και των θεμάτων γίνεται σε τακτές ημερομηνίες οι οποίες αναρτώνται στην ιστοσελίδα του μαθήματος.
Βαθμολογία μαθήματος: Τελικό διαγώνισμα 50%. Θέματα/Προβλήματα 50%.
O βαθμός στην τελική εξέταση πρέπει να είναι μεγαλύτερος ή ίσος του 3,5.
ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ
Η διδακτέα ύλη του μαθήματος είναι η ακόλουθη:
- Τα θερμοδυναμικά κριτήρια ισορροπίας – Ισορροπία φάσεων σε σταθερή πίεση - Υπολογισμοί ισορροπίας χημικών αντιδράσεων – Ισορροπία σε πολυφασικά συστήματα πολλαπλών αντιδράσεων – Ευστάθεια σε θερμοδυναμικά συστήματα.
- Ακριβής εκτίμηση της τάσης ατμών με κυβικές καταστατικές εξισώσεις – Ακριβής εκτίμηση ογκομετρική συμπεριφοράς με κυβικές καταστατικές εξισώσεις –Μη κυβικές καταστατικές εξισώσεις τύπου SAFT – Εφαρμογή μη κυβικών καταστατικών εξισώσεων σε ισχυρά πολικά μίγματα – Η μη κυβική καταστατική εξίσωση CPA.
- Προσέγγιση για την ανάπτυξη ανώτερων κανόνων ανάμειξης για κυβικές καταστατικές εξισώσεις – Η μαθηματική προσέγγιση – Μοντέλα EoS/GE – Μοντέλα EoS/GE απευθείας πρόρρησης της ισορροπίας φάσεων μιγμάτων.
- Η διατύπωση της ισορροπίας υγρού-υγρού – Τύποι διαγραμμάτων φάσεων δυαδικών μιγμάτων - Τύποι διαγραμμάτων φάσεων τριαδικών μιγμάτων– Υπολογισμοί ισορροπίας υγρού-υγρού – Διατύπωση της τριφασικής ισορροπίας ατμού-υγρού-υγρού - Υπολογισμοί της τριφασικής ισορροπίας ατμού-υγρού-υγρού.
- Η διατύπωση της ισορροπίας στερεού-υγρού – Η διατύπωση της ισορροπίας στερεού-αερίου - Τύποι δυαδικών μιγμάτων που εμφανίζουν ισορροπία στερεού-υγρού - Τύποι δυαδικών μιγμάτων που εμφανίζουν ισορροπία στερεού-αερίου – Υπολογισμοί ισορροπίας στερεού-υγρού - Υπολογισμοί ισορροπίας στερεού-αερίου. Εφαρμογές στην τεχνολογία της υπερκρίσιμης εκχύλισης.
- Ταξινόμηση ρευστών ταμιευτήρα – Ιδιότητες ρευστών ταμιευτήρα- Διαγράμματα φάσεων – Ογκομετρική συμπεριφορά – Υπολογισμοί ισορροπίας φάσεων – Υπολογισμοί Ογκομετρικής συμπεριφοράς - Θερμοδυναμικά εργαλεία προσομοίωσης διεργασιών φυσικού αερίου.
- Χρήσεις της θερμοδυναμικής στην βιοχημική μηχανική – Υπολογισμοί σταθερών ισορροπίας βιοχημικών αντιδράσεων – Υπολογισμοί μετατροπών βιοχημικών αντιδράσεων – Υπολογισμοί διαλυτότητας βιολογικών μορίων σε νερό και σε οργανικούς διαλύτες – Υπολογισμοί συντελεστών κατανομής σε διφασικά συστήματα.
- Χρήσεις της θερμοδυναμικής στην περιβαλλοντική μηχανική – Πρόρρηση θερμοδυναμικών ιδιοτήτων για περιβαλλοντικές εφαρμογές (συντελεστής ενεργότητας σε άπειρη αραίωση, τάσεις ατμών οργανικών ρύπων συντελεστές κατανομής στο διφασικό σύστημα 1-οκτανόλη/νερό, διαλυτοτήτες οργανικών ρύπων σε νερό, σταθερές Henry οργανικών ρύπων) - Πρόρρηση της κατανομής οργανικών ρύπων στο περιβάλλον - Βιοσυσσώρευση οργανικών ρύπων (Ορισμοί – Μέθοδοι πρόρρησης).