12136002 | Jaarboeke 2017 | Universiteit van Pretoria
Program: BIng Chemiese Ingenieurswese ENGAGE
12136002 Fakulteit Ingenieurswese, Bou-omgewing en Inligtingtegnologie Duur van studie: 5 jaar Totale krediete: 608
Addisionele Chemie 2 121
Agtergrondkennis, probleemoplossingsvaardighede, konseptuele verstaan en chemiese redeneringsvaardighede benodig vir CHM 181.
Chemiese ingenieurswese 123
Chemiese reaksie en stoigiometrie, oormaat reagens, omsetting, opbrengs, selektiwiteit. Materiaalbalanse met hersirkuleerstrome, verbystrome en afblaasstrome. Gasse, dampe en vloeistowwe: ideale gaswet, SG en digtheid van gasse, Nm³. Materiaalbalanse waar gasse betrokke is. Brandstowwe en verbranding: steenkoolanalises, verbrandingsprobleme.
Algemene chemie 181
Algemene fisies-analitiese chemie: fisiese gedrag van gasse, vloeistowwe en vastestowwe, intermolekulêre kragte, oplossings, chemiese ewewig, sure en basisse, buffers, presipitasie. Organiese chemie: struktuur (binding) en funksionele groepe, nomenklatuur, isometrie, inleidende stereochemie, inleiding tot chemiese reaksies en chemiese eienskappe van organiese verbindings. Toepaslike oefenklasse en praktika.
Chemiese ingenieurswese 113
Dimensies, eenhede en omskakeling. Die modeleenheid, digtheid, konsentrasie. Spesifieke volume, hoopdigtheid, digtheid van ideale mengsels. Temperature en omskakelings. Drukke, absoluut en meter. Uitdrukkings vir konsentrasie. Empiriese formules. Inleiding tot materiaalbalanse: strategie vir probleemoplossing. Materiaalbalanse sonder chemiese reaksie. Kombinasies van toerusting.
Teorie: Inleiding tot die instrumentele chemiese analise. Integrasie van elektroniese, chemiese, optiese en rekenaarbeginsels vir die daarstelling van analitiese instrumentasie. Detail bespreking van beginsels en enkele instrumentele metodes uit drie vakgebiede binne die analitiese chemie, nl. die elektrochemie, spektroskopie en chromatografie. Dit sluit in potensiometrie, (AA) atoomabsorpsie-, (IGP) atoomemmissie-, ultraviolet (UV) molekulêre-, en infrarooi (IR) molekulêrespektroskopie, potensiometriese en fotometriese titrasies, gaschromatografie, vloeistofchromatografie, sowel as kombinasies van hierdie tegnieke. Prakties: IR spektroskopie, UV spektroskopie, AA spektroskopie, potensiometriese titrasie, gaschromatografie.
Eenvoudige toepassings van die eerste en tweede wet van termodinamika. Die begrippe werk, hitte, entalpie en entropie. Die berekening van interne energie, entalpie en entropie deur middel van toestandsvergelykings. Eenvoudige hittewerktuigkringlope. Verkoeling en gasvervloeiing. Prosesdoeltreffendheid deur middel van energie. Inleiding tot nie-idealiteit in mengsels en damp-vloeistof ewewig.
Chemiese ingenieursmateriale 210
Inleiding tot die sintese, prosessering, strukturering, fisiese eienskappe en tegniese prestasie van belangrike ingenieursmateriale: metale, keramieke, polimere en saamgestelde materiale. Strukturele, meganiese, termodinamiese en ontwerp-aspekte van belang in toegepaste chemiese ingenieurswese. Materiaalspesifikasie met die klem op korrosie van metale en die beraming van die leeftyd van polimeerkomponente.
Organiese chemie. Chemiese eienskappe van organiese (insluitend aromatiese) verbindings. Funksionele groeptransformasie en sintese.
Chemiese ingenieurswese 211
Dampdrukke, faseveranderings, ewewig. Damp/vloeistof-ewewig; Henry se wet. Entalpie en entalpiebalanse. Reaksiewarmte. Data en databronne, stoomtabelle. Entalpie en verbranding; vlamtemperatuur. Oplossingswarmte en mengingswarmte. Mengbare en niemengbare vloeistofmengsels; doupunt, borrelpunt. Gelyktydige massa- en entalpiebalanse. PVT eienskappe van werklike gasse, fasediagramme van suiwer komponente. Damp/vloeistof ewewig van ideale mengsels (Raoult se wet).
Aan die einde van die tweede studiejaar deurloop studente in Chemiese Ingenieurswese minstens ses weke voorgeskrewe praktykopleiding in die bedryf. Die student woon ook tydens die studiejaar alle ekskursies by wat deur die departement gereël word. ’n Bevredigende verslag oor praktykopleiding moet binne een week na registrasie, by die Fakulteitsadministrasie ingedien word. In uitsonderlike omstandighede kan die voorsitter van die Skool vir Ingenieurswese goedkeuring verleen dat die voorgeskrewe minimum tydperk verkort word.
Momentumoordrag. Vloeierstatika. Beheervolumebenadering tot massa-, energie- en momentumbehoud. Toepassings op pompe en turbines. Navier-Stokes-vergelykings, afleiding en toepassings. Laminêre en turbulente grenslaagteorie. Hitte-oordrag: beginsels van hitte-oordrag. Differensiaalvergelykings vir hitte-oordrag. Gestadigde toestandgeleiding. Inleiding tot ongestadigde toestandgeleiding. Stromingshitte-oordrag en die termiese grenslaag. Stralingshitte-oordrag. Massa-oordrag: beginsels van massa-oordrag. Diffusie en die diffusie-koëffisiënt. Differensiaalvergelykings vir massa-oordrag. Gestadigde toestand molekulêre diffusie in een of meer dimensies.
Enkelladingreaktore, basiese reaksiekinetika, passing van eksperimentele data. Inleiding tot vloeireaktore.
Laboratoriumveiligheid en algemene veiligheidsbeginsels. Tegnieke vir beplanning van eksperimente. Eksperimentele werk ter illustrasie van:
Analise: steenkool- en gassamestelling, verbrandingswarmte, viskositeit. Massaoordrag: gasabsorpsie, enkelladingdistillasie, aseotropiese distillasie, fraksionele distillasie en vloeistof-vloeistof-ekstraksie. Hitte-oordrag: kondensator, buis-en-mantelhitteruiler, hitteverlies vanaf geïsoleerde pype. Pypsisteemontwerp: wrywingsenergieverlies deur pype en koppelstukke. Meettoerusting: vloeitempo, temperatuur. Die laboratoriumverslag.
Chemiese ingenieurswese 310
Fundamentele aspekte van fase- en chemiese ewewig met die klem op damp-vloeistof ewewig vir die studie van skeidingsprosesse en reagerende sisteme. Konsepte en formalisme van termodinamika. Postulate en wette van termodinamika. Termodinamiese funksies (entalpie, entropie, Gibbs vrye energie). Termochemie en Ellingham diagramme. Fase-ewewig: Fase diagramme vir enkelkomponent sisteme, fasegrense, die Fase reël. Fase diagramme vir mengsels, stoom distillasie, eutektiese mengsels. Oplossingstermodinamika: Ideale en nie-ideale oplossings, oormaat eienskappe en aktiwiteitskoëffisient modelle. Toestands-vergelykings vir ideale en werklike gasse, oorblywende eienskappe en fugasiteit. Damp-vloeistofewewig vanaf toestandsvergelykings en die ?-? benadering. Toepassing van termodinamika op ewewig tussen vloeier- (gas/vloeistof) en gekondenseerde (vloeistof/vastestof) fases. Chemiese reaksie-ewewig.
Chemiese ingenieursontwerp 320
Hitte-oordrag ten opsigte van gestadigde en ongestadigde geleiding in een tot drie dimensies. Temperatuurdistribusies. Stromingshitteoordrag. Toepassing van grenslaagteorie. Bepaling van filmkoëffisiënte. Ontwerp van hitte-oordragtoerusting. Stralingshitteoordrag. Toepassing van meganiese energiebalans op enkelfase Newtoniese vloeiers in gestadigde toestand vloeisisteme. Aanpassing vir multifase, nie-Newtoniese asook pulserende sisteme. Voeimeetskyfontwerp. Optimale ekonomiese keuse van pypdiameters, pompe, beheerkleppe.
Biochemiese ingenieurswese 310
Karakterisering en taksonomie van biologiese materiaal. Biochemie en die chemie van lewe. Biologiese groei vereistes, metabolisme, groeikinetika en produkvorming. Ensiemchemie en –kinetika, basiese stoichiometrie van biologiese reaksies sowel as massa- en energiebalanse vir hierdie prosesse dmv ‘n chemiese ingenieursbenadering. Biologiese reaktor, bedryf en stroomaf- prosessering.
Toepassing van behoudwette, transportvergelykings en faseverwantksappe om tydafhanklike gedrag van sisteme te beskryf. Linearisering en voorstelling as oordragfunksies. Stabiele en onstabiele sisteme, effek van dooietyd en inverse respons. Elemente van ’n beheerkringloop. Beheerbeginsels en -meganismes.
Skeiding deur middel van ewewigtrappe. ontwerp van flitsdistillasiekolomme, absorbeerders en stropers per hand en per rekenaar. Ontwerp van membraanskeidingsisteme.
Professionele en tegniese kommunikasie 310
Effektiewe tegnieke vir kommunikasie met ingenieurs- en tegniese gehore, sowel as met die breër gemeenskap, word behandel. Die klem val hier op geskrewe dokumentasie. Formele tegniese kommunikasie word deur die volgende gekenmerk: die gebruik van geskikte taal en styl; die effektiewe strukturering van informasie; die gebruik van moderne rekenaargebaseerde hulpmiddels, met inbegrip van woordprosesseerders, spreitabelle, en epos; die effektiewe grafiese voorstelling van data; die effektiewe en korrekte voorstelling van numeriese data; algemeen-aanvaarbare verwysingsmetodes; die gebruik van wiskundige uitdrukkings, tabelle, grafieke, diagramme, verwysings, en bylaes; die aanpassing van ? voorlegging tot die vermoëns en behoefte van ? spesifieke gehoor.
Interpretasie van die navorsingsresultate van CSC 411. Die skryf van ’n projekverslag en wetenskaplike artikel.
*Slegs bywoningsmodule Aan die einde van die derde studiejaar deurloop studente in chemiese ingenieurswese minstens ses weke voorgeskrewe praktykopleiding in die bedryf. Die student woon ook tydens die studiejaar alle ekskursies by wat deur die departement gereël word. ’n Bevredigende verslag oor praktykopleiding moet binne een week na registrasie, by die departement ingedien word. In uitsonderlike omstandighede kan die voorsitter van die Skool vir Ingenieurswese goedkeuring verleen dat die voorgeskrewe minimum tydperk verkort word.
Prosesanalise en -sintese 420
Knyppuntanalise en eksergie-analise. Optimeringstegnieke. Vloeiskema-optimering. Ekonomiese evaluasie van prosesse. Gebruik van kommersiële programmatuur.
Die uitvoer van 'n volledige literatuurstudie en navorsingsprojek oor 'n gekose onderwerp.
Ontwikkeling van nuwe prosesseringsaanlegte, evaluering van prosesalternatiewe, ontwikkeling van 'n prosesvloeidiagram deur van 'n prosessintesebenadering gebruik te maak. Toepassing van termodinamiese beginsels om 'n optimale sinteseroete te verkry. Toepassings met rekenaarprogrammatuur.
Chemiese Ingenieurswese-praktyk 420
Ontwerpekonomie en prosesevaluasie. Kosteraming en tydwaarde van geld. Beheertoepassings, keuse van instrumentasie en ontwikkeling van 'n aanlegwye beheerstrategie: Ontwikkeling van PenID's en PFD's. Veiligheid: Aanlegplan en -uitleg, area klassifikasie, gevaar- en bedryfbaarheidsanalise (HAZOP). Bedryfsveiligheidwetgewing (OSHA), Wet op die Ingenieursprofessie. ECSA: Vereistes t.o.v voortgesette professionele ontwikkeling (CPD), Professionele bedryfskode, ECSA-uitkomste, Registrasie as PrIng, etiese gedrag en professionele optrede in die werksomgewing. Relevante gevallestudies en praktyktoepassing, onderskeid tussen probleemoplossing en prosesontwerp.
Toepassing van chemiese ingenieursbeginsels op die volledige ontwerp van ’n chemiese aanleg.