28361 Modelanalyse for kemiingeniører

2024/2025

Kursusinformation
Chemical engineering model analysis
Engelsk
7,5
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
Retningsspecifikt kursus (MSc), Chemical and Biochemical Engineering
Teknologisk specialisering (MSc), Petroleum Engineering
F5B (ons 13-17)
Campus Lyngby
"Learn by doing". Korte forelæsninger. Gruppearbejde på kursusopgaver.
13-uger
Bedømmelse af opgave(r)/rapport(er)
Bedømmelse af rapporter udført i løbet af kurset, samt en kort eksamen
1/2 time
Skriftlige hjælpemidler er tilladt
7-trins skala , intern bedømmelse
01035, 28160, 28864, eller tilsvarende kurser. Indledende kendskab til programmering (hovedsageligt Matlab eller Python)
Alexander Shapiro , Bygning 229, Tlf. (+45) 4525 2881 , ASH@kt.dtu.dk
Xiaodong Liang , Lyngby Campus, Bygning 229, Tlf. (+45) 4525 2877 , xlia@kt.dtu.dk
28 Institut for Kemiteknik
I studieplanlæggeren
Overordnede kursusmål
Hovedformålet med det indeværende kursus er, at den studerende bliver i stand til at udvikle en matematisk model for et spektrum af komplekse og realistiske kemi- og biotekniske problemstillinger, herunder bæredygtigheden, med vægt på at foretage en numerisk løsning af sådanne modeller.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Udvikle en matematisk model for et system, der beskriver stationære såvel som ikke-stationære processer, hvori stof- og energitransport ved konvektion og diffusion, samt kemisk reaktion er involverede;
  • Formulere initial- og randbetingelser for den matematiske model, på grundlag af relevante fysiske betragtninger;
  • Have kendskab til og kunne arbejde, med populationsbalancer. Opstille en matematisk model for et system, hvori populationsbalancer er af betydning. Formulere en numerisk løsningsmetode for problemstillinger, hvor populationsbalancer er af betydning;
  • Anvende de forskellige diskretiseringsmetoder til løsninger af de ordinære og partielle differentialligninger;
  • Kunne anvende kvalitativ analyse og numeriske løsningsmetoder til løsning af koblede 1.ordens differentialligninger, herunder stive differentialligninger og differential-algebraiske ligninger;
  • Have kendskab til de analytiske løsningsmetoder ved systemer, der beskrives ved hyperbolske partielle differentialligninger;
  • Anvende numeriske værktøjer til løsninger af de parabolske partielle differentialligninger; analysere steady states og stabilitet;
  • Kunne anvende en moderne programmeringssprog (hovedsagelig, Matlab eller Python) til numerisk løsning af praktiske problemstillinger samt til at grafisk analyse af løsningerne
Kursusindhold
Undervisningen bliver bygget op om et antal modeleksempler, der bredt beskriver problemstillinger med kemi- og bioteknisk indhold. Disse modeleksempler løses numerisk med MATLAB som redskab, Typiske mulige modelsystemer er (valget kan være forskellig hvert år):

Modellering af enzymatisk hydrolyse af cellulose.

Modellering af forbrændingsprocesser.

Modellering af coating, med agglomerering af partikler.

Chromatografisk separation. Lineære og ulineære isotermer.

Flerfasestrømning i porøse medier, herunder filtration og kuldioxid lagring.
Litteraturhenvisninger
Hovedsageligt overheads og andet materiale som vil blive uploadet i Campusnet. Bøger som kunne bruges i forbindelsen med kurset er:
R. Rice and D. Do, Applied Mathematics and Modeling for Chemical Engineers, J. Wiley and Sons, N.Y., 1995 (Elektronisk version eksisterer i DTV databaser);
A.N. Tikhonov and A.A. Samarskii, Equations of Mathematical Physics, Dover Publications, 1990.
I. Miller, J. Freund, and R. Johnson, Probability and statistics for engineers, Pearson Higher Education, N.J., 2005.
Sidst opdateret
02. maj, 2024