Cours de génie chimique

Leçon 1 • Introduction aux diagrammes de procédé

Enseigne les diagrammes de flux de blocs et les diagrammes de flux de procédé comme outils de visualisation des procédés chimiques. Prépare les étudiants à lire et à construire des schémas de procédé.

Leçon 2 • La discipline du génie chimique

Définit le périmètre, l'histoire et le rôle industriel du génie chimique. Établit le contexte de tout le contenu technique ultérieur du cours.

Leçon 3 • Stœchiométrie et réactions chimiques

Applique les concepts de mole, de réactif limitant et de calculs de rendement aux systèmes réactionnels. Soutient directement le travail sur les bilans matière dans les chapitres suivants.

Leçon 4 • Unités, dimensions et conversions

Couvre les systèmes d'unités SI et usuelles, l'homogénéité dimensionnelle et la conversion systématique. Fournit la base quantitative pour tous les calculs de procédé.

Leçon 1 • Bilans de procédés à unités multiples

Résout des opérations unitaires en série et interconnectées à l'aide de bilans globaux et de sous-systèmes. Développe des stratégies systématiques pour l'analyse de schémas de procédé complexes.

Leçon 2 • Bilans sur les systèmes à unité unique

Applique les bilans matière aux mélangeurs, aux diviseurs et aux réacteurs uniques sans réaction. Développe des habitudes de résolution de problèmes avant d'introduire les systèmes réactionnels.

Leçon 3 • Bilans matière transitoires

Introduit les bilans dépendant du temps pour les procédés discontinus et semi-continus. Prépare les étudiants à l'analyse dynamique des procédés rencontrée dans les chapitres suivants.

Leçon 4 • Le cadre du bilan matière

Établit l'équation de bilan générale et le concept de frontière du système. Fournit la structure logique appliquée à chaque problème de bilan de ce chapitre.

Leçon 1 • Deuxième loi et rendement de procédé

Introduit l'entropie, la limite de Carnot et l'exergie comme mesures de la performance thermodynamique. Fournit des outils pour identifier et réduire les inefficacités de procédé.

Leçon 2 • Propriétés thermodynamiques des substances

Couvre l'enthalpie, l'énergie interne, la capacité thermique et les propriétés de changement de phase pour les composants purs. Fournit les données de propriétés nécessaires à tous les calculs de bilan énergétique.

Leçon 3 • Bilan énergétique sur les systèmes fermés

Applique la première loi aux systèmes fermés et discontinus impliquant des interactions thermiques et de travail. Établit le cadre du bilan énergétique avant les extensions aux systèmes ouverts.

Leçon 4 • Bilans énergétiques sur les systèmes ouverts

Étend le bilan énergétique aux équipements à écoulement permanent, y compris les échangeurs de chaleur, les pompes et les turbines. Directement applicable au dimensionnement des équipements de procédé dans les chapitres suivants.

Leçon 1 • Pertes par frottement et conception de réseaux de canalisations

Applique l'équation de Darcy-Weisbach, le diagramme de Moody et les coefficients de pertes singulières aux réseaux de canalisations. Permet des calculs complets de perte de charge pour les réseaux de canalisations industriels.

Leçon 2 • Viscosité, nombre de Reynolds et régimes d'écoulement

Définit la viscosité, introduit le nombre de Reynolds et distingue l'écoulement laminaire de l'écoulement turbulent. Détermine quelles corrélations de coefficient de frottement s'appliquent dans la conception de canalisations.

Leçon 3 • Statique des fluides et pression

Couvre la pression hydrostatique, la manométrie et les forces sur les surfaces immergées. Établit les concepts de pression utilisés tout au long de l'écoulement des fluides et de la conception des équipements.

Leçon 4 • Lois de conservation pour les fluides en écoulement

Dérive et applique l'équation de continuité et l'équation de Bernoulli aux systèmes d'écoulement. Fournit les équations directrices pour tous les problèmes d'écoulement en canalisation et en canal.

Leçon 1 • Conception et sélection d'échangeurs de chaleur

Applique la méthode NUT-efficacité et couvre les types d'échangeurs à calandre et à tubes, à plaques et refroidis par air. Prépare les étudiants à spécifier et à évaluer les équipements de transfert de chaleur industriels.

Leçon 2 • Transfert de chaleur par conduction

Applique la loi de Fourier aux parois planes, aux cylindres et aux systèmes composites avec des réseaux de résistances thermiques. Fournit la base analytique pour tous les problèmes de transfert de chaleur en phase solide.

Leçon 3 • Transfert de chaleur global et méthode DTML

Combine les résistances de conduction et de convection en un coefficient de transfert de chaleur global. Applique la méthode DTML pour dimensionner les échangeurs à double tube et à calandre et à tubes.

Leçon 4 • Transfert de chaleur par convection

Couvre les corrélations de convection forcée et naturelle pour les géométries d'écoulement interne et externe. Permet le calcul des coefficients de transfert de chaleur par convection pour la conception d'équipements.

Leçon 1 • Conception de colonnes de distillation

Applique l'équilibre liquide-vapeur, la méthode graphique de McCabe-Thiele et la méthode abrégée de Fenske-Underwood-Gilliland pour la distillation binaire et multicomposant. Couvre le dimensionnement des colonnes à plateaux et à garnissage.

Leçon 2 • Fondamentaux de la diffusion moléculaire

Dérive la loi de Fick et l'applique à la diffusion dans les gaz, les liquides et les solides sous diverses conditions aux limites. Établit la base à l'échelle moléculaire pour toutes les opérations de transfert de matière.

Leçon 3 • Extraction liquide-liquide et séparations membranaires

Couvre la sélection du solvant, les calculs d'étages pour l'extraction et les mécanismes de transport dans les procédés membranaires. Élargit la boîte à outils de l'étudiant au-delà des séparations vapeur-liquide.

Leçon 4 • Absorption et strippage de gaz

Conçoit des absorbeurs à garnissage et à plateaux à l'aide de lignes opératoires, de courbes d'équilibre et de méthodes d'unités de transfert. Directement applicable aux opérations d'élimination des gaz acides et de récupération de solvant.

Leçon 1 • Catalyse hétérogène et réacteurs à lit fixe

Couvre la caractérisation des catalyseurs, la cinétique de Langmuir-Hinshelwood, les limitations de diffusion interne et externe, et la conception des réacteurs à lit fixe. Aborde la majorité des applications industrielles de réacteurs.

Leçon 2 • Conception de réacteurs discontinus et CSTR idéaux

Dérive les équations de conception pour les réacteurs discontinus et les réacteurs continus parfaitement agités et les applique à des problèmes de conversion et de dimensionnement. Établit les deux modèles de réacteurs idéaux limitants.

Leçon 3 • Réactions multiples et sélectivité

Analyse les réseaux de réactions parallèles et en série pour maximiser la sélectivité en produit désiré. Introduit l'optimisation du rendement et de la sélectivité comme objectifs clés de la conception de réacteurs.

Leçon 4 • Conception de réacteurs à écoulement piston

Dérive et applique l'équation de conception du PFR pour les réactions en phase liquide et gazeuse avec perte de charge. Compare les performances du PFR et du CSTR pour divers scénarios cinétiques.

Leçon 1 • Économie des procédés et estimation des coûts

Couvre les méthodes d'estimation des coûts d'investissement, les composantes des coûts opératoires et les indicateurs de rentabilité, y compris la VAN et le TRI. Permet l'évaluation économique de conceptions de procédés concurrentes.

Leçon 2 • Méthodes d'optimisation de procédés

Applique la programmation linéaire, l'optimisation non linéaire et les méthodes de recherche heuristique aux problèmes de conception de procédés. Identifie systématiquement les conditions opératoires optimales et les variables de conception.

Leçon 3 • Synthèse de procédé et développement de schémas de procédé

Introduit la synthèse hiérarchique de procédés, les heuristiques pour la sélection des opérations unitaires et l'évaluation des alternatives de schémas de procédé. Traduit les connaissances en réaction et séparation en conceptions de procédés intégrées.

Leçon 4 • Simulation et modélisation de procédés

Introduit la simulation de procédés en régime permanent, la sélection des modèles thermodynamiques et les stratégies de convergence pour les boucles de recyclage. Prépare les étudiants à utiliser efficacement les outils de simulation commerciaux.