Yleistä kurssista
CHEM-C2160, Yksikköoperaatiot, 5 op
Opetusperiodi: I-II
Vastuuopettaja: Ville Alopaeus
Yleistä
Kurssilla perehdytään aluksi erotusoperaatioissa keskeisiin faasitasapainoihin kuvaajien ja mallien avulla. Sen jälkeen tutustutaan eräisiin kemian tekniikan tyypillisimpiin yksikköoperaatioihin, kuten tislaukseen, uuttoon, absorptioon, haihdutukseen, liuotukseen ja pesuun, adsorptioon, ioninvaihtoon, kromatografiaan, kiteytykseen, kostean kaasun käsittelyyn, kuivaukseen, membraaneihin ja suodatukseen. Näistä joitain keskeisimpiä yksikköoperaatioita käsitellään hieman tarkemmin siten, että opiskelija oppii laitteiden mitoitukseen liittyvät keskeisimmät seikat ja erilaisten operointitapojen (mm. vastavirtaisuus) periaatteet ja hyödyt. Muihin yksikköoperaatioihin tutustutaan toimintaperiaatteen tasolla.
Kurssiin kuuluu myös johdannot faasien väliseen aineensiirtoon ja sen merkitykseen kemian tekniikan prosesseissa, prosessien mekanistiseen (fysikaalis-kemialliseen) mallitukseen sekä sopivan erotusmenetelmän valintaan. Kurssilla tutustutaan prosessisimulointiin erään tyypillisen teollisuudessa yleisesti käytössä olevan prosessisimulaattorin (Aspen Plus) avulla. Simulaattorin avulla syvennetään myös faasitasapainon ja joidenkin yksikköoperaatioiden osaamista. Kurssi antaa valmiudet ymmärtää teollisuuden yksikköoperaatioiden toimintaa ja hyvän pohjan prosessitekniikan maisteriopinnoille.
Osaamistavoitteet
Kurssin jälkeen opiskelija:
Tuntee yleisimmät erotusoperaatiot ja osaa valita erotusmenetelmän tarpeen perusteella
Osaa tulkita faasitasapainoa kuvaavia diagrammeja sekä valita faasitasapainomalleja ja ratkaista niitä sopivilla ohjelmistoilla
Tuntee prosessisimulaattoreiden toimintaperiaatteen ja osaa ratkaista yksinkertaisten prosessien aine- ja energiataseita niiden perusteella, asettaa spesifikaatioita ja optimoida prosesseja
Osaa etsiä ja käyttää empiirisiä korrelaatioita aineominaisuuksien ja prosessien malliparametrien estimoimiseen
Ymmärtää kemiallisten teollisten prosessien mekanistisen mallituksen periaatteet ja osaa muodostaa yksinkertaisia prosessimalleja sekä ratkaista niitä
Osaa joidenkin erotusoperaatioiden perusmitoituksen.
Sisältö
Erotusoperaatiot
Mekanistinen kemiallisten prosessien mallitus
Prosessisimulaattoreiden käyttö
Johdanto kemian teollisuuden prosessien ja laitteiden suunnitteluun
Teollisia esimerkkejä
Työmäärä ja arvostelu
Kurssin työmääräarvio:
Luennot 24 h
Harjoitukset 48 h
Kotilaskut 2 kpl, yhteensä 20 h
Itsenäinen opiskelu ja tentti tai välikokeet 43 h
Arvostelu:
Luentoihin liittyvät quiz –kysymykset 5%
Käsilaskari & tietokoneharjoitukset 15%. Osallistuminen ja pisteet saa vastaamalla laskarin lopussa olevaan quiz kyselyyn, jossa kysytään päivän laskariin liittyviä asioita.
Kotilaskut 30%
Tentti 50%
Pisteytys on pyritty toteuttamaan niin, että se vastaa työmäärää mahdollisimman hyvin. Luentoihin liittyvä työmäärä ja suuri osa harjoitusten työmäärästä lasketaan kuuluvan lopputentin arvosteluun. Harjoitukset tukevat myös kotilaskuja. Simulaattorin käyttö arvioidaan lähtökohtaisesti tietokoneharjoitusten ja kotilaskujen kautta, tentissä mitataan teorian ja käsin tehtävien laskujen osaamista.
Mikään kurssin osasuoritus ei ole pakollinen, mutta vähintään 55 % pisteistä on saatava läpipääsemiseksi. Arvosanaan 5 on saatava vähintään 85 % pisteistä. Jos alle 5 % opiskelijoista on saamassa arvosanan 5, tätä pisterajaa voidaan alentaa.
Jos kaikki arvosteltavat osasuoritukset tenttiä lukuun ottamatta on tehty saman vuoden aikana, ne säilyvät voimassa (voit osallistua tenttiin). Mikäli jätät kurssin kesken siten, että sinulla on joitain osasuorituksia tehtynä, niitä voidaan sopimuksen mukaan hyväksyä myöhemmillä kurssin toteutuskerroilla, mutta alennetuin pistein.
Luennot
Luentoja pidetään kerran viikossa. Luennoilla on tyypillisesti pieniä aktivoivia tehtäviä, joten varaudu laskemaan tai johtamaan yksinkertaisia yhtälöitä myös kynällä ja paperilla.
Kurssimonisteesta on osoitettu tietty osa, joka oletetaan luettavaksi jokaista luentoa ennen. Monisteeseen liittyy MyCourses quiz –kysymyksiä, joihin vastaamalla ennen luentoa saa osan kurssin pisteistä. Tehtäviä tulee myös Aspen –opetusvideoihin liittyen. Quizit sulkeutuvat erikseen ilmoitettavina aikoina joka viikko.
Harjoitukset
Kurssilla on kahdenlaisia harjoituksia:
Käsin (laskimella) laskettavia laskuja. Käsin tehtävien laskuharjoituksen aikana on aktiivisesti tehtävä laskuja, mutta ratkaisuja ei tarvitse palauttaa. Muista kysyä aktiivisesti apua laskujen tekemiseen!
Tietokoneella tehtävät harjoitukset. Harjoituksia on kaksi ryhmää, joissa käydään samat laskut läpi mutta eri järjestyksessä. Osallistumispisteeseen riittää osallistumiseen toiseen ryhmistå
Harjoitusten ratkaisut tulevat MC:hen harjoitusten jälkeen.
Kotilaskut
Kurssilla on kaksi kotilaskua, joista ensimmäisessä tutustutaan Aspenin yksikköoperaatiomalleihin ja termodynamiikkaan, ja toisessa rakennetaan yksinkertaisen prosessin virtauskaavio kierrätysvirtoineen.
Kotilaskut tehdään lähtökohtaisesti neljän hengen ryhmissä. Poikkeustapauksissa muutkin ryhmäkoot sallitaan, mutta näistä on aina neuvoteltava tapauskohtaisesti ennen työn aloittamista. Ryhmän koko voi vaikuttaa arvosteluun.
Kotilaskua ei palauteta korjattavaksi. Mikäli kotilaskun ratkaisemisessa tai ryhmän toiminnassa on haasteita, kysy neuvoa heti joko harjoitusten yhteydessä tai sähköpostitse laskua hoitavalta henkilöltä (merkitty laskuun). Laskuja ei arvostella ennen niiden palauttamista. Mikäli laskun palautus myöhästyy viimeisestä palautuspäivästä, se vaikuttaa laskun arvosteluun. Jos myöhästyminen on huomattavaa, laskusta ei saa pisteitä. Laskujen aiheet pohjustetaan harjoituksissa. Aloita laskujen tekeminen hyvissä ajoin!
Lopputentti ja välikokeet
Lopputentti ja välikokeet perustuvat kurssilla jaettavaan materiaaliin (luennot, kurssimoniste ja harjoitusten ratkaisut). MC:hen saatetaan ladata myös muuta taustamateriaalia, joka on lähtökohtaisesti lisätietoa kiinnostuneille. Mikäli taustamateriaali kuuluu tenttivaatimuksiin, siitä ilmoitetaan erikseen.
Tentissä ja välikokeissa on teoria- ja laskuosa. Teoriaosassa ei saa olla mitään lisämateriaalia mukana. Laskuosassa saa olla mukana painettua materiaalia. Laskuosassa mukana saa olla laskin mutta se ei saa olla yhdistetty mihinkään (yksilötyötä!).
Lisäpisteet
Mikäli löydät selviä virheitä (ei pelkästään kirjoitusvirhe) kurssimateriaalista, ilmoita siitä vastuuopettajalle. Mikäli virhe johtaa korjaukseen, voit saada lisäpisteen. Mikäli ehdotuksesi ei ollutkaan virhe, siitä ei rangaista, eli miinuspisteitä ei jaeta.
Voit myös ehdottaa tenttikysymyksiä. Erinomainen ehdotettu kysymys saattaa päätyä tenttiin johon olet menossa, ja niistä saatetaan myös antaa lisäpisteitä. Voit saada lisäpisteen myös, jos annat joko tentti- tai välikoepaperissa tai sähköpostilla vastuuopettajalle sellaista kurssipalautetta joka johtaa parannuksiin kurssilla.