PLAN DE COURS.GCH.3110.ETE.2008
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PLAN DE COURS GCH 3110 - Calcul des réacteurs chimiques LE COURS 3 crédits, (3, 1, 5) PROFESSEUR + ASSISTANT Jamal Chaouki, professeur, jamal.chaouki@polymtl.ca A-671.1 Jonathan Bouffard, chargé de cours, étudiant au doctorat jonathan.bouffard@polymtl.ca Mania Abdollahineisiani étudiant au doctorat mania.abdollahineisiani@polymtl.ca LE COURS DANS LE PROGRAMME • Cours préalables: GCH 2520 Thermodynamique chimique II; • Notions importantes à maîtriser: chaleur de réaction, équilibre des réactions chimiques; • Cours subséquents: o GCH 6902 Conception des réacteurs gaz-solide; o GCH 6303 Réacteurs multiphases. BUTS DU COURS Le cours GCH 3110 vise à: • donner à l'étudiant des connaissances en cinétique chimique, • permettre à l’étudiant de faire la conception d'un réacteur en cuvée, d'un réacteur C.S.T.R. et d'un réacteur tubulaire, • de faire un choix approprié du type de réacteur soit en fonction du rendement ou de la conversion. OBJECTIFS GÉNÉRAUX À la fin du cours l'étudiant devrait être capable de: • déterminer la conversion à l'équilibre à partir de données thermodynamiques, • dériver un modèle cinétique à partir de données expérimentales, • déterminer l'effet des variables du procédé sur la vitesse de réaction, • faire des bilans de matière et d'énergie sur des réacteurs chimiques, • faire la conception optimale d'un réacteur chimique soit pour des conditions isothermes ou non isothermes, • déterminer le coût ...
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Catalan
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PLAN DE COURS
GCH 3110 - Calcul des réacteurs chimiques
LE COURS
3 crédits, (3, 1, 5)
PROFESSEUR + ASSISTANT
Jamal Chaouki, professeur,
jamal.chaouki@polymtl.ca
A-671.1
Jonathan Bouffard, chargé de cours, étudiant au doctorat
jonathan.bouffard@polymtl.ca
Mania Abdollahineisiani étudiant au doctorat
mania.abdollahineisiani@polymtl.ca
LE COURS DANS LE PROGRAMME
•
Cours préalables: GCH 2520 Thermodynamique chimique II;
•
Notions importantes à maîtriser: chaleur de réaction, équilibre des réactions
chimiques;
•
Cours subséquents:
o
GCH 6902 Conception des réacteurs gaz-solide;
o
GCH 6303 Réacteurs multiphases.
BUTS DU COURS
Le cours GCH 3110 vise à:
•
donner à l'étudiant des connaissances en cinétique chimique,
•
permettre à l’étudiant de faire la conception d'un réacteur en cuvée, d'un réacteur
C.S.T.R. et d'un réacteur tubulaire,
•
de faire un choix approprié du type de réacteur soit en fonction du rendement ou de
la conversion.
OBJECTIFS GÉNÉRAUX
À la fin du cours l'étudiant devrait être capable de:
•
déterminer la conversion à l'équilibre à partir de données thermodynamiques,
•
dériver un modèle cinétique à partir de données expérimentales,
•
déterminer l'effet des variables du procédé sur la vitesse de réaction,
•
faire des bilans de matière et d'énergie sur des réacteurs chimiques,
•
faire la conception optimale d'un réacteur chimique soit pour des conditions
isothermes ou non isothermes,
•
déterminer le coût total minimum et le profit maximum soit en fonction du
rendement ou de la conversion,
•
déterminer quels sont les critères de stabilité d'un réacteur.
2
TRAVAUX DIRIGÉS
•
À chaque semaine 2 heures sont consacrées à la résolution des problèmes en classe.
•
Les problèmes sont tirés du manuel, ou ailleurs.
•
Les problèmes sont faits en équipe de deux; la formation des équipes est libre.
•
Nous vous demandons de résoudre les problèmes en vous servant de la méthode et
des conseils qui vous sont offerts à la fin de chacun des chapitres sous le titre: "Some
thoughts on problem solving".
•
Le professeur et son assistant sont en classe et supervisent le travail des équipes.
•
Occasionnellement, le professeur peut interrompre le travail pour des courtes
plénières afin de faire des mises au point.
ÉVALUATION
•
2 contrôles périodiques
20%/ch.
•
1 final
40%
•
Résolution de problèmes en classe
10%
•
Devoirs
10%
•
Les contrôles périodiques sont faits avec utilisation du manuel seulement; ils sont
d'une durée de 110 minutes. Le 1
er
est prévu le 3 juin de 8h30 à 10h20 alors que le
2
ème
sera le 8 juillet de 10h30 à 12h20.
•
L'examen final est avec manuel seulement. Sa durée est de 2.5 heures; il porte sur
toute la matière du cours.
DOCUMENTATION
Manuel:
"Elements of Chemical Reaction Engineering"
H. Scott Fogler
Site Internet :
http://www.engin.umich.edu/~cre/
3
PRÉSENTATION DU LIVRE “FOGLER”
Chapitres:
[1]
Mole Balances;
[2]
Conversion and Reactor Sizing;
[3]
Rate Laws and Stoichiometry;
[4]
Isothermal Reactor Design;
[5]
Collection and Analysis of Rate Data;
[6]
Multiple Reactions;
[7]
Nonelementary Reaction Kinetics;
[8]
Steady-state Nonisothermal Reactor Design;
[9]
Unsteady-state Nonisothermal Reactor Design;
[10]
Catalysis and Catalytic Reactors;
[11]
External Diffusion Effects on Heterogeneous Reactions;
[12]
Diffusion and Reaction in Porous Catalysts;
[13]
Distributions of Residence Times for Chemical Reactors;
[14]
Models for Nonideal Reactors.
Appendices:
[A]
Numerical Techniques;
[B]
Ideal Gas Constant and Conversion Factors;
[C]
Thermodynamic Relationships Involving the Equilibrium Constant;
[D]
Measurement of Slopes on Semilog Paper;
[E]
Software Packages;
[F]
Nomenclature;
[G]
Molecular Dynamics of Chemical Reactions;
[H]
Open-ended Problems;
[I]
How to Use the CD-ROM;
[J]
Use of Computational Chemistry Software Packages.
4
PROGRAMME DU COURS
VOLET I:
Bilan de matière
2 heures
(Fogler: Chap. 1)
VOLET II: Réacteurs fermés, CSTR et tubulaires isothermes
8 heures
(Fogler: Chap. 2, 3 et 4)
VOLET III: Réacteurs non-isothermes
8 heures
(Fogler: Chap. 8)
VOLET IV: Cinétique de réaction
6heures
(Fogler: Chap. 5, 10 et 7)
VOLET V: Réactions multiples
4 heures
(Fogler: Chap. 6)
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Chemical Engineering Kinetics
J. Smith
McGraw Hill
Elementary Chemical Reactor Analysis
R. Aris
Prentice-Hall
Process Reactor Design
N.H. Chen
Allyn and Bacon
Chemical Reactor Analysis & Design
Froment & Bischoff
John Wiley
Les Réacteurs Chimiques
Trambouze, Van LanDeGhem & Wauquier
Editions Technip
Chemical Reaction Engineering
Levenspiel
3rd edition
John Wiley
5
HORAIRE
MARDI
(PÉRIODES 21, 22, 23 ET 24)
A-526
Mai
6
Introduction, Volet I & Volet II
13
Volet II & TD
20
Volet II & TD
27
Volet II & TD
Juin
3
Examen périodique & Volet III
10
Volet III
17
Volet III & TD
24
Relâche
Juillet
1
Relâche
8
TD & Examen périodique
15
Volet IV & TD
22
Volet IV & TD
29
Volet IV & TD
Août
5
Volet V & TD
12
Volet V & TD
