course-details-portlet

TKP4145

Reaktorteknologi

Velg studieår
Studiepoeng 7,5
Nivå Høyere grads nivå
Undervisningsstart Vår 2025
Varighet 1 semester
Undervisningsspråk Engelsk
Sted Trondheim
Vurderingsordning Skriftlig skoleeksamen

Om

Om emnet

Faglig innhold

Oversikt og beskrivelse av et utvalg av de reaktortyper som er i industriell bruk, med hovedvekt på fixed bed, fluidized bed, flerfasereaktorer, røretanker og bioreaktorer. 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. Fire obligatoriske prosjekter må være godkjent for å få adgang til eksamen. I prosjektoppgavene arbeider studentene med å anvende modelleringskonseptene på aktuelle problemstillinger innen petrokjemi, biokjemi, miljøkjemi, og andre beslektede fagområder og ved bruk av Matlab. Forventet arbeidsmengde er tre timer med forelsensninger, to timer med øvinger og sju timer med selvstudie per uke. Totalbelastningen i faget er 200 timer fordelt på forelesninger (25%) og prosjekter/selvstudium (75%).

Obligatoriske aktiviteter

  • Oblig

Mer om vurdering

Skriftlig eksamen gir grunnlag for sluttkarakteren i emnet. Det er 4 prosjektoppgaver i emnet (inkludert muntlig fremføring). Et krav for hvert prosjekt er at 80% av prosjektet er korrekt, og at Matlab programmet fungerer. Disse øvingene må være bestått for å få adgang til eksamen. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Kursmateriell

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

Studiepoengreduksjon

Emnekode Reduksjon Fra
SIK2053 7,5 sp
KP8902 7,5 sp Høst 2010
Dette emne har faglig overlapp med emnene i tabellen over. Om du tar emner som overlapper får du studiepoengreduksjon i det emnet du har dårligst karakter i. Dersom karakteren er lik i de to emnene gis det reduksjon i det emnet som er avlagt sist.

Fagområder

  • Teknologiske fag

Kontaktinformasjon

Emneansvarlig/koordinator

Ansvarlig enhet

Institutt for kjemisk prosessteknologi