برنامه درسی

لیست برنامه های درسی

عنوان ترمودینامیک تعادلات فازی
مقطع تحصیلی کارشناسی
زمان برگزاری یکشنبه 12-10 سه شنبه 10-8
مکان برگزاری دانشکده مهندسی شیمی و نفت
تعداد واحد ۳
پیش نیاز درس

ترمودینامیک مهندسی شیمی

نحوه ارزیابی

تکالیف هفتگی و کوییز

آزمون میان ترم

آزمون پایان ترم

روش تدریس

با توجه به این که درس نظری است، آموزش بر اساس توضیح و شرح مفاهیم و حل مثالهای متنوع است. این درس نیاز به حل تمرین دارد.

منابع

[1] Smith, J. M., Van Ness, H. C., Abbott, M. M. & Swihart M. T. (2022). Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics (9th edition). Published by McGraw Hill LLC.

[2] Ahuja P. (2008). Chemical Engineering Thermodynamics. Published by PHI Learning Pvt. Ltd.

طرح درس

(1) ارائه روابط بین خواص ترمودینامیکی سیالات، تعریف توابع انرژی گیبس و هلمهولتز و آنتالپی، تبیین روش حجم سنجی و استفاده از معادلات حالت برای محاسبه خواص ترمودینامیکی، تعریف خاصیت باقیمانده و استفاده از آن در محاسبه خواص ترمودینامیکی؛

(2) بررسی شرط تعادل ترمودینامیکی مواد خالص در شرایط دوفازی، ارائه رابطه کلاپیرون و آنتوان برای محاسبه فشار بخار؛

(3) ارائه روابط اصولی حاکم بر خواص مخلوطها، تعریف خاصیت مولی جزئی، محاسبه خواص ترمودینامیکی اجزا مخلوط با استفاده از خاصیت مخلوط؛

(4) تبیین روابط حاکم بر مخلوط گاز ایده آل،

(5) تعریف فوگاسیته و ضریب فوگاسیته، محاسبه فوگاسیته و ضریب فوگاسیته با استفاده از معادلات حالت؛

(6) تعریف محلول ایده آل و خاصیت اضافی، تعریف ضریب اکتیویته و رابطه آن با انرژی گیبس اضافی، معادلات مختلف برای محاسبه ضریب اکتیویته؛

(7) بررسی کیفی نمودارهای تعادل فازی مخلوطهای مایع و گاز، تعریف نقطه حباب و شبنم، تبیین روابط اولیه برای محاسبات تعادل فازی شامل قانون رائول و هنری، محاسبات فازی با استفاده از مقادیر ثابت تعادل، محاسبات فلش مخلوط دوفازی مایع و گاز؛

(8) تبیین روابط اصولی و شرط تعادل برای مخلوطها با واکنش شیمیایی، محاسبه ثابت تعادل در واکنش شیمیایی با استفاده از انرژی گیبس، محاسبه غلظتهای واکنش با استفاده از روابط ضریب فوگاسیته و ضریب اکتیویته؛

هدف از طرح درس

هدف از ارائه این درس آشنایی دانشجویان با مفاهیم ترمودینامیک محلولها و کاربرد قوانین ترمودینامیک در سامانه های محلول، روشهای محاسبه ضریب فوگاسیته، ضریب فعالیت و مبانی تعادلات فازی و تعادل شیمیایی است.

عنوان شبیه سازی مولکولی (مدلسازی مولکولی)
مقطع تحصیلی کارشناسی ارشد
زمان برگزاری شنبه 18-16 (هفته های فرد) دوشنبه 18-16 (هر هفته)
مکان برگزاری دانشکده مهندسی شیمی و نفت
تعداد واحد ۳
نحوه ارزیابی

تکالیف درسی و پروژه

آزمون میان ترم

آزمون پایان ترم

روش تدریس

ارائه مطالب در کلاس درس با روش توضیحی توسط استاد، انجام پروژه های درسی و ارائه آن در کلاس توسط دانشجویان

منابع

[1] Frenkel, D., & Smit, B. Understanding molecular simulation: from algorithms to applications. Third Edition. Published by Elsevier (2023).

[2] Sadus, R. J. Molecular Simulation of Fluids: Theory, Algorithms, Object-Orientation, and Parallel Computing, 2nd Edition. Published by Elsevier (2023).

طرح درس

(1) معرفی مفاهیم مهم مکانیک آماری

(2) معرفی اهداف شبیه سازی مولکولی و دینامیک مولکولی

(3) اصول و مفاهیم اولیه روش های شبیه سازی مونت کارلو و دینامیک مولکولی

(4) مطالعه زمینه های تئوری و کاربردی شبیه سازی مولکولی در سیستم هایی نظیر کرات سخت، اتم ها، مولکول های غیرقطبی، مولکول های قطبی و یون ها

(5) معرفی و محاسبه پتانسیل های بین مولکولی و محاسبه برهمکنش های برد کوتاه

(6) کاربرد شبیه سازی مولکولی در بررسی رفتار ماکرو مولکولها، بررسی تعادلات فازی، جذب و رفتار کاتالیست ها

(7) بررسی روش های انجام محاسبات کوانتومی و کار با نرم افزار

هدف از طرح درس

آشنایی با شبیه سازی مولکولی و کاربرد آن در سیستم های نانوساختار

عنوان غشاها و فرآیندهای غشایی (فرآیندهای جداسازی غشایی)
مقطع تحصیلی دكتری تخصصی PhD
زمان برگزاری سه شنبه 18-16 (هر هفته) چهارشنبه 18-16 (هفته های زوج)
مکان برگزاری دانشکده مهندسی شیمی و نفت
تعداد واحد ۳
نحوه ارزیابی

تکالیف و پروژه

آزمون پایان ترم

منابع

[1] Baker, R. W. Membrane technology and applications. Published by John Wiley & Sons (2023).

[2] Nath, K. Membrane separation processes. Published by PHI Learning Pvt. Ltd. (2017).

 

طرح درس

آشنایی با غشاها

جنس، ساختار و خواص غشاها

ساخت غشاها

مدول های غشایی

فرآیندهای غشایی

میکروفیلتراسیون

اولترا فیلتراسیون

نانوفیلتراسیون (نانوفیلترها)

اسمز معکوس

دیالیز

الکترودیالیز

غشاهای مایع

کاربرد غشاها در صنایع مختلف

مزایا و محدویت های فرآیندهای غشایی

گرفتگی غشاها و راهکارهای کاهش آن

آشنایی با آخرین دستاوردها در زمینه غشاها و فرآیندهای غشایی از طریق مقالات منتشره در مجلات بین المللی

هدف از طرح درس

توضیح و تبیین جنبه های مختلف غشاها، فرآیندهای غشایی، کاربردها مزایا و محدودیت ها

عنوان جداسازی چندجزئی
مقطع تحصیلی دكتری تخصصی PhD
زمان برگزاری شنبه 18-16 (هفته های زوج) یکشنبه 18-16 (هر هفته)
مکان برگزاری دانشکده مهندسی شیمی و نفت
تعداد واحد ۳
نحوه ارزیابی

تکالیف و پروژه

آزمون میان ترم

آزمون پایان ترم

منابع

[1] Seader, J. D., Henley, E. J., & Roper, D. K. Separation process principles with applications using process simulators. Published by John Wiley & Sons (2016).

[2] Holland, C. D. Fundamentals of multicomponent distillation. Published by McGraw-Hill Book Company (1981).

طرح درس

مفاهیم اساسی

فرآیندهای جداسازی:

توضیحات کلی انواع فرآیندهای جداسازی: تبخیر، تقطیر، استخراج و ...

ترمودینامیک عملیات جداسازی: مدلهای مورد استفاده برای تعادلها در تعادلات فازی

مفاهیم نفوذ و انتقال جرم

مختصری از فرآیندهای جداسازی دو جزئی: جذب، دفع، تبخیر، تقطیر، استخراج، خشک کردن، تبلور

فرآیندهای جداسازی چند جزئی:

روشهای تقریبی جداسازی چند جزئی: جذب، دفع، تقطیر، استخراج و ...

روشهای دقیق جداسازی در تقطیر (نرم افزارهای مورد استفاده)

مدلهای مبتنی بر تعادل در تقطیر چندجزئی

مدلهای مبتنی بر سرعت در تقطیر چندجزئی

تقطیر ناپیوسته

جداسازی های غشایی

هدف از طرح درس

هدف آشنایی دانشجویان با عملیات جداسازی و روش های آن می باشد.

عنوان روش های عددی در مهندسی شیمی
مقطع تحصیلی کارشناسی
زمان برگزاری دوشنبه 10-12
مکان برگزاری کلاس 701
تعداد واحد ۲
پیش نیاز درس

اصول محاسبات مهندسی شیمی (پیشنیاز)

کارگاه نرم افزار مهندسی (همنیاز)

نحوه ارزیابی

تکالیف هفتگی (5 نمره)

میان ترم (5 نمره)

پایان ترم (10 نمره)

منابع

- کاربرد ریاضیات در مهندسی شیمی: روش های عددی  (نویسندگان: دکتر ریاض خراط و دکتر منوچهر نیک آذر)

- محاسبات عددی برای دانشجویان علوم و مهندسی (نویسنده: دکتر اصغر کرایه چیان)

- روشهای عددی برای مهندسان (نویسندگان: استیون چاپرا و ریموند کنل)

- مقدمه ای بر روشهای عددی در مهندسی شیمی (نویسنده: پرادیپ آهوجا)

طرح درس

- انواع خطاها در محاسبات عددی: خطاهای برشی و خطاهای گرد کردن

- روشهای میان یابی (Interpolation) و برون یابی (Extrapolation)

- روشهای ریشه یابی معادلات

- عملیات روی ماتریس ها و تعیین مقادیر ویژه آنها

- روش های حل دستگاه معادلات جبری خطی و دستگاه معادلات غیرخطی

- تفاضلات محدود (Finite Differences)

- انتگرال گیری عددی (Numerical Integration)

- مشتق گیری عددی (Numerical Differentiation)

- روشهای عددی حل معادلات دیفرانسیل معمولی مرتبه اول و دوم

هدف از طرح درس

هدف از این درس آشنایی با روش های عددی و کاربرد آنها در حل مسائل مختلف مهندسی شیمی می باشد.

عنوان ترمودینامیک پیشرفته
مقطع تحصیلی کارشناسی ارشد
زمان برگزاری شنبه 8-10 و یکشنبه 8-10
مکان برگزاری کلاس 701
تعداد واحد ۳
پیش نیاز درس

ترمودینامیک کارشناسی مهندسی شیمی

نحوه ارزیابی

تکالیف هفتگی (5 نمره)

میان ترم (5 نمره)

پایان ترم (10 نمره)

منابع

(1) Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, 3rd Edition (Authors: John Prausnitz, Edmundo Gomes de Azevedo, Rudiger Lichtenthaler)

(2) Chemical Engineering Thermodynamics, (Author: Pradeep Ahuja)

(3) Phase equilibria in chemical engineering (Author: Stanley M. Walas)

طرح درس

- مروری بر قوانین و فرضیه های ترمودینامیک کلاسیک: قوانین اول، دوم و سوم ترمودینامیک، فرضیه های ترمودینامیک از دیدگاه کالن (Callen)

- ترمودینامیک کلاسیک تعادلات فازی: کاربرد ترمودینامیک در تعادلات فازی، سامانه های هموژنه بسته، سامانه های هموژنه باز، تعادل در سامانه های بسته ناهمگن، معادله گیبس-دوهم، پتانسیل شیمیایی، تعاریف فوگاسیته و اکتیویته

- خواص ترمودینامیکی از داده های حجمی: خواص ترمودینامیکی با متغیرهای مستقل P و T، فوگاسیته یک جز در یک مخلوط با فشارهای معمولی، فوگاسیته یک مایع و یک جامد خالص، خواص ترمودینامیکی با متغیرهای مستقل V و T، فوگاسیته یک جز در یک مخلوط با استفاده از معادلات حالت حجمی، تعادلات فازی با استفاده از خواص حجمی سیالات

- مقدمه ای بر نیروهای اندرکنشی مولکولی و تئوری حالت های متناظر بر نیروهای اندرکنشی، توابع انرژی پتانسیل مولکولی، تابع لنارد-جونز برای مولکولهای غیرقطبی، نیروهای اندرکنشی شیمیایی، تئوری مولکولی حالت های متناظر

- فوگاسیته مخلوطهای گازی: قانون فوگاسیته لوئیس، معادله حالت ویریال، محاسبه ضرایب ویریال از توابع انرژی پتانسیل مولکولی ضرایب ویریال از روابط تجربی حالت های متناظر، فوگاسیته با استفاده از معادلات حالت، حلالیت جامدات و مایعات در گازهای متراکم

- فوگاسیته در مخلوطهای مایعات (توابع مازاد): محلول ایده آل، روابط اساسی توابع مازاد، اکتیویته و ضرایب اکتیویته، نرمالیزه نمودن ضرایب اکتیویته، ضرایب اکتیویته محلول های دوجزئی با استفاده از توابع مازاد گیبس، کاربرد معادله گیبس-دوهم برای به دست آوردن ضرایب اکتیویته، سازگاری داده های آزمایشگاهی، معرفی معادلات ویلسون، NRTL و UNIQUAC، توابع مازاد و امتزاج جزئی

- تئوری های محلولها: تئوری ون لار، تئوری اسکچارد-هیلدبراند، محاسبه انرژی از خواص مولکولی، تئوری فلوری-هاگینز، ضرایب اکتیویته محلولهای مجتمع (associated)

- حلالیت: حلالیت ایده آل گازها در مایعات، قانون هنری و اهمیت ترمودینامیکی آن، اثرات فشار بر حلالیت گازها، تخمین حلالیت گازها، حلالیت گازها در مخلوط حلالها، حلالیت جامدات در مایعات

- تعادلات فازی در فشارهای بالا: رفتار فازی در فشارهای بالا، آنالیز ترمودینامیکی، محاسبه تعادلات بخار و مایع در فشارهای بالا، تعادلات مایع-مایع و گاز-گاز

هدف از طرح درس

هدف از درس آموزش مبانی ترمودینامیک مولکولی و کاربرد ترمودینامیک کلاسیک و مولکولی در پیش بینی تعادلات فازی سیالات می باشد.

عنوان انتقال حرارت پیشرفته
مقطع تحصیلی کارشناسی ارشد
زمان برگزاری شنبه 10-12 و چهارشنبه 10-12
مکان برگزاری کلاس 702
تعداد واحد ۳
پیش نیاز درس

انتقال حرارت و آزمایشگاه

نحوه ارزیابی

تکالیف هفتگی (5 نمره)

میان ترم (5 نمره)

پایان ترم (10 نمره)

منابع

(1) Transport Phenomena (Authors: Edwin N. Lightfoot, Robert Byron Bird, and Warren E. Stewart)

(2) Conduction Heat Transfer (Author: Vedat S. Arpachi)

طرح درس

- فرمولاسیون کلی، انتگرال و دیفرانسیل: مروری بر تعاریف قوانین عمومی، فرمولاسیون انتگرال و دیفرانسیل معادله هدایت، شرایط اولیه و مرزی، روش فرمولاسیون، معادله انرژی (معادله تغییرات)

- روش های حل (استفاده از معادله انرژی): مسائل در حالت پایدار یک بعدی هدایت، پره، ترموکوپل اصل انطباق، سری های توانی، تابع بسل و خواص آن، سطوح توسعه یافته (پره ها، پره های میخی و مارپیچ)

- مسائل دو بعدی و سه بعدی در حالت پایدار: جداسازی متغیرها، تابع اورتوگونال، مسائل ارزش مرزی، مسائل ارزش مشخصه اورتوگونالیته، تابع مشخصه، بسط یک تابع در یک سری تابع اورتوگونال، سری فوریه، حالت دو بعدی سیلندری پایدار، حل به روش سری فوریه، حالت سه بعدی پایدار

- مسائل در حالت ناپایدار - لاپلاس

- جابجایی: به دست آوردن معادلات انرژی، مومنتم و پیوستگی، معادلات انرژی، مومنتم پیوستگی در مورد لایه مرزی، جابجایی اجباری در جریان آرام، حل مسائل از طریق مشابهت، جابجایی اجباری در جریان درهم

- تابشی: مفاهیم فیزیک تابشی، ضریب شکل هندسی، صفحات حقیقی، تابشی گازها 

 

هدف از طرح درس

هدف از این درس آشنایی دانشجویان با روش های انتقال حرارت و اصول آن می باشد.

عنوان کارگاه نرم افزار مهندسی
مقطع تحصیلی کارشناسی
زمان برگزاری یکشنبه 10-12 (گروه 1) و دوشنبه 8-10 (گروه 2)
مکان برگزاری کلاس 701
تعداد واحد ۱
پیش نیاز درس

پیشنیاز: برنامه نویسی کامپیوتر و کارگاه، معادلات دیفرانسیل

همنیاز: روش های عددی در مهندسی شیمی

نحوه ارزیابی

تکالیف هفتگی (10 نمره)

پایان ترم (10 نمره)

منابع

(1) Numerical methods for chemical engineers with MATLAB applications (Authors: A Constantinides; Navid Mostoufi)

(2) Chemical Engineering Computation with MATLAB (Author: Yeong-Koo Yeo)

طرح درس

این درس برنامه ها و نرم افزارهای جدید محاسباتی را برای حل دسته وسیعی از مسائل حوزه مهندسی شیمی به دانشجویان آموزش می دهد.هدف این است که نرم افزارهایی که دارای ماژول های آماده محاسباتی هستند و استفاده از آنها برای حل مسائل مهندسی شیمی خیلی زمان بر نیست، آموزش داده شود. مباحث زیر در این درس آموزش داده می شود:

- حل معادلات جبری خطی و غیرخطی

- درونیابی و برازش منحنی

- مشتق گیری و انتگرال گیری

- بهینه سازی و تخمین پارامترها

- حل معادلات دیفرانسیل مقدار اولیه و مقدار مرزی

نرم افزارهای تجاری و آزاد زیر در این درس مورد استفاده قرار می گیرند؛ اما MATLAB پرکاربردترین در میان دانشگاه های مختلف است:

Matlab یا مشابه آن (Scilab, Octave)

Mathematica

Maple

Scipy

هدف از طرح درس

هدف از این درس آشنایی با برنامه های محاسباتی کامپیوتری برای حل و تحلیل مسائل مهندسی شیمی می باشد.