TKP4145 - Reaktorteknologi

Om emnet

Vurderingsordning

Vurderingsordning: Mappevurdering
Karakter: Bokstavkarakterer

Vurderingsform Vekting Varighet Hjelpemidler Delkarakter
Arbeider 40/100
Skriftlig eksamen 60/100 4 timer D

Faglig innhold

Oversikt og beskrivelse av et utvalg av de reaktortyper som er i industriell bruk, med hovedvekt på fixed bed, fluidized bed, flerfasereaktorer og røretanker. Den strukturelle oppbygging av hovedelementene i en reaktormodell: Kinetikk, termodynamikk, strømnings- og transportbeskrivelse og fysikalske data. Med basis i de enkle reaktormodelltyper utvikles homogene og heterogene modeller for flerfasereaktorer. Videre behandles dynamikk, ikke-ideelle strømningsforhold, analyse basert på oppholdstidsfordelingsfunksjoner og populasjonsbalansemodeller.

Læringsutbytte

Etter endt emne skal studentene kunne:
- Forstå arbeidsprinsipp/virkemåte for de vanligeste reaktortypene brukt i norsk industri (fixed bed, fluidized bed, bubble column, stirred tank, flerfunksjonelle reaktorer, etc).
- Grunnleggende modelleringskonsepter for reaktivflerfasestrømning. Hovedforskjeller på pseudohomogene- og heterogene reaktormodeller.
- Forstå komplekse homogene og heterogene reaksjonsskjema og vite hvordan disse introduseres i modellen på en systematisk måte.
- Grunnleggende teori for masse- og varmetransport, homogen og heterogen katalyse, reaksjonskinetikk og termodynamikk. Innhente passende korrelasjoner for å bestemme modellparametre (fra litteratur og/eller fra eksperimentelle data).
- Diskretisering av beregningsområdet, diskretisere modelligningene ved bruk av enkle numeriske metoder, implementere modellen i Matlab og utføre simuleringer av kjemiske prosesser i industrielle reaktorer.
- Grunnleggende prinsipper for dimensjonering, oppskalering og optimisering av drift av reaktorer basert på modellsimuleringer.
- Forstå samspillet mellom teoretiske og eksperimentelle analyser som redskaper i arbeidet med å optimalisere eksisterende kjemiske prosesser og for å minimere utviklingskostnader for nye prosesser.
- Utlede modelligninger for å beskrive forløp av konsentrasjons-, temperatur, og trykkprofiler i reaktorene med utgangspunkt i de generiske mikroskopiske balanse- og konserveringsigningene. Formulere passende grensebetingelser.
- Utlede pelletligningene for katalysator med utgangspunkt i de generiske mikroskopiske balanse- og konserveringsigningene. Formulere passende grensebetingelser.
- Utføre numeriske analyser av effekter av variasjon i driftbetingelser som strømningshastighet, kjemisk sammensetning, temperatur og trykk for et utvalg av kjemiske prosesser (e.g., SMR).
- Skille mellom industrielle reaktordesign (se forrige pkt) og teoretiske modeller (CSTR, PFR, etc).
- Modellere, implementere og simulere relevante industrielle kjemiske prosesser driftet i representative reaktorer.
- Vurdere nøyaktighet av numeriske beregninger.
- Vurdere om simuleringsresultatene er rimelige. Sammenligne simuleringer med måledata. Modellvalidering.

Læringsformer og aktiviteter

Det generelle underlaget fra reaktormodellering vil bli gjennomgått i forelesninger og prosjektoppgaver. I prosjektoppgavene arbeider studentene med å anvende modelleringskonseptene på aktuelle problemstillinger innen petrokjemi, biokjemi, miljøkjemi, og andre beslektede fagområder og ved bruk av Matlab.

Obligatoriske aktiviteter

  • Prosjekt

Mer om vurdering

Mappeevaluering gir grunnlag for sluttkarakteren i emnet. I mappen inngår skriftlig avsluttende eksamen 60% og prosjektoppgaver (inkludert muntlig fremføring) 40%. Resultatet for delene angis i %-poeng. Vurdering for hele mappen angis med bokstavkarakter.
Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.
Ved gjentak må alle vurderinger i emnet gjentas.

Spesielle vilkår

Vurderingsmelding krever godkjent undervisningsmelding samme semester. Obligatorisk aktivitet fra tidligere semester kan godkjennes av instituttet.

Kursmateriell

Jakobsen, H. A.: Chemical Reactor Modeling: Multiphase Reactive Flows, SPRINGER, 2nd edition, 2014 og utleverte notater.

Studiepoengreduksjon

Emnekode Reduksjon Fra Til
KP8902 7.5 01.09.2010
SIK2053 7.5

Eksamensinfo

Vurderingsordning: Mappevurdering

Termin Statuskode Vurderingsform Vekting Hjelpemidler Dato Tid Rom *
Vår ORD Arbeider 40/100
Vår ORD Skriftlig eksamen 60/100 D
  • * Skriftlig eksamen plasseres på rom 3 dager før eksamensdato.
Hvis mer enn ett rom er oppgitt, finner du ditt rom på Studentweb.