PROCESE DE TRANSFER TERMIC SI DE MASA

PROCESE DE TRANSFER TERMIC SI DE MASA

Nota introductiva

Modulul 5 ,, PROCESE DE TRANSFER TERMIC SI DE MASA " face parte din curriculumul pentru pregatire de baza in domeniul ,,Chimie industriala" nivelul trei de calificare, clasa a XIII-a.

Prin programul de la nivelul trei elevii vor dobandi abilitati, cunostinte,deprinderi care le vor permite sa isi gaseasca un loc de munca in calificarea de tehnician sau sa-si continue pregatirea prin studii postliceale si universitare in domeniu. Noii angajati vor putea desfasura sarcini non-rutiniere sub supravegherea inginerului si prin colaborare in cadrul echipei de lucru.

Curriculumul este construit pe baza Standardului de Pregatire Profesionala, validat de juriul de validare constituit de reprezentanti ai angajatorilor din ramura si ai educatiei.

Curriculumul pentru clasa a XIII-a este construit pe baza unitatilor, reprezentand pregatirea generala pentru calificarea :

Tehnician in chimie industriala

Procesele tehnologice reprezinta un ansamblu de procese (faze distincte) succesive, paralele sau ciclice de natura mecanica, fizica, chimica sau combinata, care se realizeaza in utilaje tip sau specifice. Prin parcurgerea modulului elevii isi formeaza deprinderi tehnice in legatura cu identificarea, carcterizarea si exploatarea utilajelor corespunzatoare proceselor de transfer termic si de masa

Modul de citire si interpretare a programei scolare porneste de la corelarea continuturilor cu Standardul de Pregatire Profesionala. Prin parcurgerea programei scolare se asigura dobindirea competentelor descrise in Standardele de Pregatire Profesionala, documente care stau la baza Sistemului National al Calificarilor Profesionale. Programa scolara se va utiliza impreuna cu Standardul de Pregatire Profesionala specific calificarii.

Modulul 5 ,,PROCESE DE TRANSFER TERMIC SI DE MASA " cuprinde Unitatea tehnica generala ,,PROCESE DE TRANSFER TERMIC SI DE MASA "

Prin insusirea modulului mentionat, elevul va dobandi abilitati de:

Descriere a proceselor termice din industria chimica

Caracterizare, din punct de vedere constructiv si functional, a utilajelor de transfer termic din industria chimica

Efectuare a calculelor corespunzatoare utilajelor de transfer termic

Exploatate a utilajelor de transfer termic in conditii de siguranta functionala

Caracterizare a lucrarilor de intretinere la utilajele de transfer termic.

Caracterizare a proceselor de transfer de masa din industria chimica

Caracterizare, din punct de vedere constructiv si functional, a utilajelor si instalatiilor de transfer de masa din industria chimica

Calculare a debitelor de fluide corespunzatoare utilajelor de transfer de masa.

Descriere a lucrarilor de exploatare la utilajele de transfer de masa in conditii de siguranta functionala.

Caracterizare a lucrarilor de intretinere la utilajele si instalatiile de transfer de masa

Locul modulului in cadrul planului de invatamant, lista cu rezultatele invatarii care apartin modulului

Modulul 5,,PROCESE DE TRANSFER TERMIC SI DE MASA " face parte din cadrul Pregatirii tehnice generale si se parcurge in clasa a XIII-a

Lista cu rezultatele invatarii

Descrie procesele termice din industria chimica

Caracterizeaza din punct de vedere constructiv si functional utilajele de transfer termic din industria chimica

Efectueaza calcule utilajelor de transfer termic

Exploateaza utilajele de transfer termic in conditii de siguranta functionala

Caracterizeaza lucrarile de intretinere la utilajele de transfer termic.

Caracterizeaza procesele de transfer de masa din industria chimica

Caracterizeaza din punct de vedere constructiv si functional utilajele de transfer de masa din industria chimica

Calculeaza debitele de fluide pentru utilaje de transfer de masa.

Descrie lucrarile de exploatare la utilajele de transfer de masa in conditii de siguranta functionala.

Caracterizeaza lucrarile de intretinere la utilajele si instalatiile de transfer de masa

I.           Tabelul de corelare intre rezultatele invatarii si continuturi

4. Sugestii metodologice

Conform planului de invatamant

Modulul se desfasoara in ......

Modulul 5 PROCESE DE TRANSFER TERMIC SI DE MASA este constituit din ore de laborator tehnologic si vor fi predate de catre ingineri, cate . ore /saptamana timp de ... saptamani,

Exersarea abilitatilor cheie se va realiza ori de cate ori este posibil pe parcursul instruirii, cand continuturile si activitatile de invatare o permit.

4.1. Corelatiile intre rezultatele invatarii si continuturi

Pentru parcurgerea Continuturilor se sugereaza urmatoarea ordine cronologica:

Caracterizarea proceselor de transfer termic

1.1. Procese de transfer termic :incalzire-racire, evaporare, condensare, racire la

temperaturi scazute.

1.2.Moduri de transfer termic: conductie, convectie, radiatie

1.3.Marimi termice: cantitatea de caldura, fluxul termic, caldura specifica, caldura

latenta , temperatura, diferenta de temperatura, aria de transfer termic

1.4.Agenti termici: de incalzire (gaze de ardere, apa, abur etc), de racire (aer, apa, sole, agenti frigorifici)

Elemente de calcul corespunzatoare proceselor de transfer termic

2.1.Ecuatia calorimetrica

2.2.Ecuatii de transfer termic (ecuatia lui Fourier, ecuatia generala de transfer termic)

Utilaje pentru procesele de transfer termic

3.1.Recuperatoare

- schimbatoare de caldura tubulare in constructie rigida cu o singura trecere, cu mai multe treceri

- schimbatoare de caldura tubulare in constructie elastica cu tevi in forma de U, cu cap flotant

- schimbatoare de caldura cu tevi cu aripioare

Aplicarea ecuatiilor de transfer termic pentru calcularea ariei de transfer termic al unui schimbator de caldura tubular rigid cu o singura trecere

3.2.Evaporatoare: evaporatorul cu tub central de circulatie, evaporatorul cu film suitor de lichid;

Aplicarea ecuatiilor de bilant de masa la procesele de evaporare

3.3.Condensatoare: condensatoare de suprafata, condensator barometric

Notiuni de exploatare a utilajelor pentru transferul termic in conditii de siguranta functionala. Incidente functionale.

3.5.Notiuni de intretinere a utilajelor pentru transferul termic

3.6.Norme de tehnica securitatii si sanatatii in munca specifice utilajelor pentru transferul termic

Caracterizarea proceselor de transfer de masa

4.1.Difuziunea (definite, scop, difuziunea interfazica)

4.2.Procese de transfer de masa interfazice

- absorbtie, distilare si rectificare, extractie, adsorbtie, cristalizare, sublimare, uscare.

- scopul operatiei: separare, recuperare, purificare

- tipul amestecului supus operatiei de difuziune: amestec gazos, amestec omogen lichid, amestec solid, solide umede

- fazele rezultante corespunzatoare fiecarei procese de difuziune in parte.

Elemente de calcul corespunzatoare proceselor de transfer de masa

5.1.Modalitati de exprimare a concentratiilor (fractie masica, fractie molara, raport molar)

5.2.Ecuatia de transfer de masa (Fick)

5.3 Echilibrul intre faze G-L, L-L

5.4Ecuatiile de bilant de masa aplicate la procesele de transfer de masa(rectificare, cristalizare)

Utilaje pentru procesele de transfer de masa

6.1.La absorbtie: scrubere fara umplutura, coloane cu umplutura, coloane cu talere

6.2. La distilare si rectificare: coloane cu umplutura, coloane cu talere

Aplicatii numerice pentru determinarea debitelor de distilat si de reziduu

6.3 La extractie: - extractoare cu functionare discontinua(cu unitati de extractie

distincte), extractoare cu functionare continua (coloane cu umplutura, cu pulsatii)

6.4 La adsorbtie: adsorbere cu strat fix si stare fluidizata

6.5. La cristalizare: cristalizoare prin evaporare, cristalizorul izohidric (racire) conic

Aplicatii numerice pentru determinarea debitelor si concentratiilor de materiale corespunzatoare procesului de cristalizare

6.6 La sublimare: instalatia de sublimare simpla,

6.7.Lla uscare: uscatoare tip camera, cu banda, atomizor.

6.8.Notiuni de exploatare a utilajelor pentru procesele de transfer de masa in conditii de siguranta functionala. Incidente functionale.

6.9.Notiuni de intretinere a utilajelor pentru procesele de transfer de masa

6.10.Norme de tehnica securitatii si sanatatii in munca specifice utilajelor pentru procesele de transfer de masa

Profesorul are libertatea de a decide asupra numarului de ore alocat fiecarei teme in functie de :

-dificultatea temei ;

-volumul si nivelul de cunostinte dobandite anterior ;

-dotarea laboratorului tehnologic cu materiale didactice,

-ritmul de intelegere si asimilare a cunostintelor.

Pentru implementarea programei sunt necesare anumite dotari si materiale de lucru:

documentatie tehnica (diagrame, nomograme, tabele);

machete de utilaje corespunzatoare proceselor de transfer termic si de masa

tipuri de utilaje absorbere cu barbotare, aparate tip coloan cu talete, cu umplutura;

instalatii tehnologice didactice in cadrul laboratorului tehnologic si sau instalatii micro-pilot.

4.2. Sugestii cu privire la procesul si metodele de predare/invatare

Se vor promova metode de predare-invatare activ-participative, care duc la rezolvarea problemei pusa in discutie.

Strategiile de predare presupun alegerea metodei in functie de obiectivele propuse: discutia in grup, dezbaterea in grup, jocul de rol, brainstorming-ul, problematizarea, studiul de caz, invatarea prin cooperare (mozaicul), efectuarea de experimente, observatia individuala, vizite.

In cadrul modulului se exerseaza si abilitati cheie precum: comunicare, igiena si securitatea muncii, gandirea critica, lucrul in echipa.

Procesul de predare-invatare se desfasoara prin ore de laborator tehnologic, utilizand fise de lucru, fise de observatie precum si metodele prezentate mai sus.

Instruirea se va realiza in laboratoare tehnologice cu o buna dotare materiala:

Scheme tehnologice, schite ale utilajelor

Echipamente de laborator: machete de utilaje si utilaje pentru procesele de transfer termic si de masa

Instalatii de labotaror: pentru procese de transfer termic si de masa

Pentru realizarea orelor de instruire practica in cadrul sedintelor de laborator tehnologic (in functie de dotarea acestuia) se pot efectua urmatoarele lucrari:

a)      la Transferul termic:

Pornirea, supravegherea functionarii si oprirea unei schimbator de caldura, evaporator, condensator

Identificarea incidentelor functionale care pot sa apara in functionarea schimbatoarelor de caldura etc.

Determinarea cauzelor care pot conduce la aparitia incidentelor functionale in functionarea unei instalatii de transfer termic si identificarea metodelor de remediere;

Aplicarea normelor de protectie a muncii specific utilajelor de transfer termic

b)      la Transferul de masa:

Pornirea, supravegherea functionarii si oprirea unei instalatii de transfer de masa, de exemplu instalatie de absorbtie, de distilare, de rectificare etc.

Identificarea incidentelor functionale care pot sa apara in functionarea aparatelor tip coloana etc.

Aplicarea normelor de protectie a muncii specific utilajelor/instalatiilor de transfer de masa

In cadrul orelor vizita la Agentii economici de profil sau in cadrul instruirii practice desfasurata prin Practica comasata se mai pot efectua evaluari in cadrul real al economiei, urmarindu-se :

- Identificarea utilajelor specifice proceselor de transfer termic si de transfer de masa

dintr-o instalatie

- Identificarea manevrelor pentru exploatarea utilajelor specifice proceselor

de transfer termic si de masa

- Identificarea lucrarilor de intretinere a utilajelor specifice proceselor de transfer termic

si de masa

- Identificarea incidentelor functionale care pot sa apara in timpul exploatarii utilajelor

specifice proceselor de transfer termic si de transfer de masa dintr-o instalatie

- Aplicarea normelor de tehnica securitatii muncii si PSI specifice utilajelor

corespunzatoare instalatiilot de transfer termic si de transfer de masa

5. Sugestii cu privire la evaluare

Evaluarea trebuie sa fie, corelata cu Standardul de Pregatire Profesionala.

Pe parcursul modulului se realizeaza evaluare formativa si evaluare sumativa la incheierea parcurgerii modulului. Aceasta presupune evaluarea tuturor rezultatelor invatarii din Lista cu rezultatele invatarii pentru modul.

Procesul de evaluare consta in generarea si colectarea probelor care atesta performanta unui elev si in evaluarea acestor probe in comparatie cu criteriile definite.

Evaluarea implica observarea, chestionarea, aprecierea activitatiilor. Toate metodele de evaluare se incadreaza in una sau mai multe din aceste categorii.

Ca metode de evaluare recomandam

• Observarea sistematica a comportamentului elevilor, activitate care permite evaluarea conceptelor, deprinderilor, atitudinilor lor fata de o sarcina data.
• Investigatia.

Autoevaluarea, prin care elevul compara nivelul la care a ajuns cu obiectivele si standardele educationale si isi poate impune/modifica programul propriu de invatare.

• Metoda exercitiilor practice
• Studiu de caz

Ca instrumente de evaluare se pot folosi:

Teste cu intrebari de tip :adevarat-fals, afirmativ -logice, cu raspunsuri multiple, potrivire intrebare-raspuns, de tip grila, de tip pereche

Fise de observatie si fise de lucru in urma desfasurarii unel lucrari practice

Chestionarul

Fise de autoevaluare     

Miniproiectul - prin care se evalueaza metodele de lucru, utilizarea corespunzatoare a bibliografiei, a materialelor si a instrumentelor, acuratetea reprezentarilor tehnice, modul de organizare a ideilor si a materialelor intr-un proiect.

Portofoliul, ca instrument de evaluare flexibil, complex, integrator, ca o modalitate de inregistrare a performantelor scolare ale elevilor

Pentru mai buna intelegere a modalitatilor de evaluare se propune un exemplu de instrument de evaluare sumativa pentru rezultatul invatarii 6. Caracterizeaza procesele de transfer de masa din industria chimica din unitatea PROCESE DE TRANSFER TERMIC SI DE MASA

INSTRUMENTUL DE EVALUARE

Titul unitatii PROCESE DE TRANSFER TERMIC SI DE MASA

6.Caracterizeaza procesele de transfer de masa din industria chimica

6.a. Definirea operatiilor de transfer de masa

Evaluarea 1: Definiti operatiile de difuziune numite in tabelul urmator:

6.b. Descrierea operatiilor de transfer de masa

Evaluarea 2:

Completati tabelul de mai jos cu raspunsurile la cerintele a, b, c.

a.       Precizati scopul operatiilor de difuziune: separare, recuperare, purificare Precizati operatiile care se efectueaza la oprirea normala a utilajelor

b.      Precizati tipul amestecului supus operatiei de difuziune: amestec gazos, amestec omogen lichid, amestec solid, solide umede

c.       Precizati care sunt fazele rezultante corespunzatoare fiecarei operatii de difuziune in parte.

6.Bibliografie