1.Proces produkcyjny. Pojęcia podstawowe i definicje. 

Proces produkcyjny to całokształt czynności technicznych związanych z utrzymaniem zakładu produkcyjnego w ruchu. Rozpoczyna się w momencie pobrania surowców z magazynu, a kończy w momencie przekazania do magazynu wyrobów gotowych. Jest procesem złożonym.

Jest pojęciem ogólnym – w nim zawarte są procesy wytwórcze (bezpośrednia produkcja) oraz inne procesy związane z przygotowaniem i sprzedażą produktów.

Składowe:

- proces technologiczny (czynności przetwórcze i obróbcze)

- transport wewnętrzny

- kontrola techniczna

- magazynowanie

- gospodarka energetyczna i cieplna

- gospodarka wodno-ściekowa

- gospodarka odpadami

Proces technologiczny to podstawowa składowa procesu produkcyjnego, bezpośrednio związana z przetwarzaniem surowców w określone produkty. Jest realizowany w wydziałach produkcyjnych zakładów.

System produkcyjny jest celowo zaprojektowanym i wykonanym układem materialnym, energetycznym, informacyjnym, eksploatowanym przez człowieka, służącym do produkcji określonych dóbr materialnych i usług w celu zaspokojenia różnych potrzeb ludzkich.

Systemem produkcyjnym może być uznane całe przedsiębiorstwo, zakład przemysłowy jak i pojedyncze stanowisko pracy

2. Model systemu produkcyjnego. 

3. Struktura procesu produkcyjnego. 

PROCES PRODUKCYJNY

Proces badań i rozwoju	Proces wytwórczy	Proces dystrybucji i obsługi klienta
Rozpoznanie potrzeb klienta	podstawowy	Przygotowanie produktów do dystrybucji
	pomocniczy
Prognozowanie i planowanie rozwoju przedsiębiorstwa		Dystrybucja
		obsługi
	Opracowanie strategii firmy
Przygotowanie produkcji i zasobów		Recykling i regeneracja
Analiza zmian potrzeb klientów i możliwości doskonaleni produktów i procesów

4. Proces przygotowania produkcji. 
Przygotowanie produkcji organizacyjno-techniczne/ integracja na płaszczyźnie produkcyjnej:

• Zaopatrzenie w:

  • materiały do produkcji

  • półwyroby

  • wyroby normatywne

  • maszyny

  • narzędzia

  • przyrządy i uchwyty obróbkowe

  • energię elektryczną

  • energię pneumatyczną

  • woda i odprowadzenie ścieków

5. Proces wytwarzania 
Proces wytwórczy jest częścią procesu produkcyjnego. Znaczącą rolę obok podtawowych procesów wytwórczych odgrywają procesy wytwówcze pomocnicze(transport wewnętrzny, obsługa techniczna urządzeń).

6. Charakterystyka elementów składowych podstawowego procesu wytwarzania. ? 
Proces produkcyjny jest to zbiór świadomych czynności zmierzających do przekształcenia surowców w produkty o jak największej wartości użytkowej. Wśród nich należy wymienić:

• Czynności zasadnicze – dokonywane na surowcu, wpływające na zmianę właściwości oraz jego postać

• Czynności pomocnicze – przemieszczanie, magazynowanie, kontrola

• Czynności usługowe – polegające na dostarczaniu czynników energetycznych czy utrzymanie higieny pracy

Procesy pracy odbywają się przy udziale trzech czynników:

• Pracy ludzkiej – rola czynnika jest szczególna; polega na wykonywaniu działań; realizuje funkcje wykonawcze, regulacyjne i kontrolne

• Przedmiotów pracy – surowce, materiały, tworzywa odpowiedniej jakości

• Środki pracy – maszyny, urządzenia –eliminują ciężką pracę fizyczną

Proces produkcyjny stanowi zespół powiązanych ze sobą procesów pracy i procesów naturalnych potrzebnych do wykonania gotowego wyrobu. Obejmuje czynności technologiczne, transportowe, kontrolne od pozyskania surowca aż do zdania gotowego wyrobu. Celem procesu produkcyjnego jest stopniowe opanowanie i przekształcenie dóbr przyrody w wyniku czego zmienia ona kształt, skład chemiczny i fizyczne właściwości.

      Cechy procesu produkcyjnego:

• Jest to proces technologiczno-społeczny oparty na ludzkich działaniach

• Jest dynamiczny – funkcjonuje w obrębie większej całości, proces otwarty

• Proces aktywny – w którym podczas realizacji określonego zadania jego elementy współdziałają ze sobą

• Hierarchiczny, czyli taki, w którym między poszczególnymi elementami zachodzą relacje podrzędności-nadrzędności

7. Proces technologiczny i jego podział. 
Proces technologiczny jest częścią procesu wytwarzania bezpośrednio związaną ze zmianą kształtu, wymiarów, jakości powierzchni, własności fizykochemicznych bądź z łączeniem części.Jest wykonywany na stanowiskach roboczych.. W skład procesu technologicznego wchodzą: procesy pracy, •procesy naturalne, procesy kontroli 

8. Wektor wejścia i wyjścia systemu produkcyjnego 
Przekształcenia wektora wejścia do systemu produkcyjnego w wektor wyjścia z tego systemu
System produkcyjny składa się z 5 podstawowych elementów:

1.wektora wejścia

2.wektora wyjścia

3.procesu przetwarzania (produkcyjnego)

4.procesu zarządzania

5.systemu sprzężeń

9. Charakterystyka zasobów procesu produkcji 

10. Produkt – definicja i właściwości 
Produkt to cokolwiek, co klient możne nabyć na rynku celem zaspokojenia potrzeby lub pragnienia (produkt to wszystko to co dostawca/producent/usługodawca oferuje klientom w celu sprzedaży, wymiany lub wywołania ich zainteresowania).

• funkcjonalne

  • spełniane funkcje techniczne

  • ciężar, możliwość przenoszenia

• użytkowe

  • ozdobne: kolorystyka, stylistyka

  • prosty montaż i demontaż podzespołów

  • odporność mechaniczna

  • ergonomiczność konstrukcji

• handlowe

  • cena

  • opakowanie jednostkowe

  • opakowania zbiorcze/ dystrybucyjne

• bezpieczeństwo wyrobów:

  • Ustawa z 12 grudnia 2003 r. o ogólnym bezpieczeństwie produktów (Dz. U. Nr 229, poz. 2275). nakłada na producentów wyrobów szereg obowiązków – głownie nakazuje wprowadzać na rynek wyłącznie produkty bezpieczne: wyrób nie powinien stwarzać zagrożenia, gdy używany jest zarówno w sposób typowy (zgodny z przeznaczeniem), jak i inny, lecz dający się przewidzieć.

11. Cykl zaspokajania potrzeb klienta 

12. Narysować łańcuch wytwarzania produktu 

KLIENT

ROZPOZNANIE POTRZEB

PRZYGOTOWANIE KONSTRUKCYJNE PORDUKTU

PRZYGOTOWANIE TECHNICZNE FO PRODUKCJI

PRZYGOTOWANIE ORGANIZACYJNE DO PRODUKCJI

WYTWARZANIE PRODUKTU

PRODUKT

KANAŁY DYSTRYBUCYJI – SPRZEDAŻ

KLIENT

13. Struktura wyrobu 
- podstawowa korzyść

- produkt podstawowy

-produkt oczekiwany

- produkt uleczony

- produkt potencjalny

14. Materiały w budowie maszyn 

15. Obróbka mechaniczna 
Obróbka skrawaniem - proces polegający na usuwaniu narzędziem skrawającym naddatku materiału, w celu uzyskania żądanego kształtu, odpowiednich wymiarów oraz odpowiednich właściwości powierzchni przedmiotu obrabianego.

Noże tokarskie

Wiercenie

Frezowanie

Ścieranie

16. Obróbka plastyczna 
Cel obróbki plastycznej: zmiana kształtu/ wymiarów obrabianego przedmiotu, objętość pozostaje bez zmian (obróbka bezubytkowa). Obróbka plastyczna polega na wywieraniu na obrabiany materiał nacisku (odpowiednim narzędziem) przekraczającego granicę jego plastyczności. Po obróbce plastycznej uzyskuje się żądany kształt i poprawę własności mechanicznych wyrobu.

Podczas obróbki plastycznej następuje zmiana wymiarów oraz własności fizycznych i mechanicznych:

• powstaje zgniot - trwałe odkształcenie plastyczne materiału
  Miarą zgniotu jest:

  • względna zmiana długości obrabianego przedmiotu [%]

  • względna redukcja przekroju poprzecznego obrabianego przedmiotu [%]

• w materiale obrabianym plastycznie powstaje struktura włóknista

• zmniejsza się plastyczność przedmiotu

• zmniejsza się twardość

• zmieniają się właściwości magnetyczne

• zmienia się przewodności elektryczna - następuje wzrost oporności

Obróbka plastyczna:
na zimno - przeprowadzana w temperaturze do 0,4 * T_BTT (bezwzględna temperatura topnienia) danego stopu metalu.
na gorąco - powyżej w/w temp.

Rodzaje obróbki plastycznej:

--Kucie - odkształcanie materiału za pomocą uderzeń młota lub nacisku prasy (kuźniarki - prasy mechanicznej o układzie korbowym i o dwóch prostopadłych suwakach)

Kucie jest zwykle przeprowadzane na gorąco.

• kucie swobodne:

• kucie matrycowe: wyrób jest kształtowany w matrycy: matryca spoczywa na szabocie, górna cześć matrycy - przymocowana jest do bijaka
  do wyrobu odkuwek o niewielkim ciężarze (nieprzekraczającym kilkuset kilogramów).

  • niewielki czas wykonania wyrobu,

  • możliwość produkowania odkuwek o skomplikowanych kształtach,

  • możliwość zatrudnienia w produkcji pracowników przyuczonych

  • małe straty materiału wskutek stosowania małych naddatków na obróbkę.

--walcowanie
np. Walcowanie rur
np. Walcowanie gwintów:
--ciągnienie - formowanie drutu lub pręta poprzez przeciąganie materiału obrabianego (walcówki, prasówki, krajki) poprzez otwór ciągadła.
metoda stosowana do produkcji drutu i rur
--tłoczenie
--przetłaczanie (zwiększenie wysokości wytłoczki kosztem zmniejszenia średnicy)
--wyciskanie - materiał (pod naciskiem stempla) wypływa przez otwory/ szczeliny w narzędziu
--gięcie
Gięcie rur na giętarkach, Gięcie blach, gięcie na prasach:
--dogniatanie (obróbka powierzchniowa)

Narzędzia do obróbki plastycznej:

• Młoty

• Matryce

• Tłoczniki

Obrabiarki do obróbki plastycznej

• Młoty mechaniczne

• Prasy:

• Kuźniarki matrycowe

• Walcarki

• Ciągarki:

• Giętarki

17. Procesy odlewnicze 
Odlewnictwo jest technologią wykonania półwyrobów (lub wyrobów gotowych) polegającą na:

• zaprojektowaniu odpowiedniej formy do wykonania odlewu:

• zalaniu (uprzednio przygotowanej) formy ciekłym materiałem (stopem metali)
  i następnie

• takim sterowaniu procesami krzepnięcia i stygnięcia odlewu, aby otrzymać wyrób o odpowiedniej strukturze i właściwościach.

Do odlewnictwa zalicza się także:

• formierstwo - techniki przygotowania form odlewniczych i mas formierskich
  oraz

• techniki obróbki odlanych odlewów

  • obróbka cieplna

  • obróbka mechaniczna

  • nanoszenie powłok zewnętrzych: malowanie/ lakierowanie/ ...

18. Obróbka cieplna 
Rodzaje obróbki cieplnej:

• hartowanie

• odpuszczanie

• wyżarzanie

• normalizowanie

• przesycanie

• nawęglanie

• azotowanie

  • węgloazotowanie

  • tlenoazotowanie

  • utlenianie w parze wodnej

  • azototytanowanie

19. Przetwórstwo tworzyw sztucznych 

20. Procesy łączenia nierozłącznego 
Połączenia nierozłączne 

w połączeniu takim elementy są złączone na stałe. Próba ich rozłączenia zawsze wiąże się ze zniszczeniem elementu łączącego oraz często samych elementów łączonych.

Połączenia nierozłączne dzielą się na:

• połączenia spawane

Złącze spawane jest połączeniem materiałów powstałym przez ich miejscowe stopienie. Występuje w procesie łączenia metali (głównie stali) oraz tworzyw sztucznych. Przy spawaniu zwykle dodaje się spoiwo (materiał dodatkowy) stapiający się wraz z materiałem podstawowym, aby utworzyć spoinę i polepszyć jej własności..

• połączenia lutowane

Połączenie lutowane – połączenie, w którym metalowe elementy łączone są przy użyciu podwyższonej temperatury oraz spoiwa (lutu) mającego temperaturę topnienia znacznie niższą niż spajane metale. Obszar spoiny jest podgrzewany do temperatury, w której struktura krystaliczna spajanych metali jest w stanie wchłonąć pewną liczbę cząsteczek spoiwa. Spoiwo dodatkowo wypełnia wszystkie przestrzenie pomiędzy spajanymi elementami.

• połączenia zgrzewane

Zgrzewanie - rodzaj technologii trwałego łączenia części urządzeń lub konstrukcji wykonanych z metalu lub z tworzyw sztucznych. Polega ono na rozgrzaniu stykających się powierzchni tak, aby przeszły one w stan plastyczny (ciastowaty) i dociśnięciu ich. Uplastycznieniu ulega tylko niewielka objętość na granicy styku. Połączenia zgrzewane to połączenia metali i tworzyw sztucznych przez miejscowe dociskanie łączonych elementów przy jednoczesnym podgrzewaniu wystarczającym do doprowadzenia łączonych materiałów do stanu plastyczności

• połączenia klejone

Klej to materiał, dzięki któremu można bez obróbki mechanicznej trwale połączyć ze sobą różne powierzchnie. Kleje są zaliczane do materiałów czynnych powierzchniowo (podobnie jak farby, lakiery i detergenty), których cechą charakterystyczną jest zwiększanie adhezji. Klejenie zasadniczo przebiega następująco: dwa elementy, które chce się połączyć ze sobą, należy pokryć warstwą kleju, docisnąć do siebie i odczekać aż klej je zwiąże. Niektóre kleje wymagają dodatkowej obróbki termicznej. Inne z kolei wymagają swoistej obróbki chemicznej - np. dwie łączone powierzchnie trzeba pokryć dwoma różnymi substancjami, które tworzą razem klej, lub odczekać po pokryciu określony czas, w trakcie którego klej reaguje wstępnie z powietrzem. Ponadto, wiele klejów wymaga wstępnego przygotowania powierzchni - zwykle jej umycia i wysuszenia - a czasami nadania jej struktury chropowatej.

• połączenia wciskowe

Połączenie wciskowe - połączenie, w którym unieruchomienie części zapewnione jest przez tarcie pomiędzy ich powierzchniami. W połączeniu wciskowym elementy odkształcają się i związane z tym siły sprężystości materiału zapewniają odpowiedni docisk.

Ze względu na budowę połączenia wciskowe dzielą się na:

• połączenia wciskowe bezpośrednie w których uczestniczą tylko elementy łączone.

• połączenia wciskowe pośrednie w których uczestniczą dodatkowe elementy pośredniczące takie jak tuleje, pierścienie itp.

Ze względu na sposób łączenia połączenia wciskowe dzielą się na:

• połączenia wciskowe skurczowe w których poprzez ogrzewanie lub zmrażanie jednego z elementów uzyskuje się zmianę wymiaru, wystarczającą do zrealizowania połączenia.

• połączenia wciskowe wtłaczane w których stosując zewnętrzną siłę (czasami znaczną) wtłacza się jeden element w drugi.

Połączenia wciskowe używane są najczęściej do osadzania obrotowych kół przekładniowych na wałach

• połączenia nitowe

Połączenia nitowe - połączenia, najczęściej blach lub elementów konstrukcji stalowych - dźwigarów, wsporników, wiązarów itp, za pomocą łączników zwanych nitami. Połączenia tego typy zostały współcześnie wyparte przez połączenia spawane i zgrzewane, z uwagi na prostszą technologię ich wykonywania.

21. Procesy tworzenia rozłącznego
Połączenia rozłączne 

w których rozłączenie jest możliwe i nie wiąże się z niebezpieczeństwem zniszczenia elementów łączonych.

Połączenia rozłączne dzielą się na:

• połączenia klinowe

Połączenia klinowe to połączenia rozłączne spoczynkowe. Elementem łączącym jest klin. W czasie montażu klin zostaje wbijany w połączenie. Klin przenosi swoją powierzchnią całe obciążenie złącza.

• połączenia wpustowe

Połączenia wpustowe to połączenia rozłączne ruchowe, w których elementem pośredniczącym jest wpust. Połączenie wpustowe w przeciwieństwie do klinowego nie zabezpiecza piasty przed przesuwaniem się wzdłuż wału. Piasta musi mieć dodatkowe zabezpieczenie. Gdy nie występują siły osiowe (w większości przypadków), wystarczy zabezpieczenie pierścieniem oporowym, w przeciwnym razie stosuje się inne rozwiązania (np. nakrętkę lub tuleję dystansową).

• połączenia wielowypustowe

Połączenie wielowpustowe (wielokarbowe) – połączenie rozłączne ruchowe bez elementów pośredniczących. Używane do osadzania piast na wałach.

• połączenia sworzniowe

Połączenie sworzniowe - połączenie rozłączne ruchowe, w którym elementem pośredniczącym jest walcowy sworzeń. Połączenie sworzniowe tworzą: sworzeń (1), ucho (2) i widełki (3). Sworzeń często zabezpiecza się przed wypadnięciem podkładkami z zawleczkami. Połączenie sworzniowe zwykle wykorzystywane jest do łączenia przegubów.

• połączenia kołkowe

Połączenie kołkowe - połączenie rozłączne spoczynkowe. Służy do ustalania wzajemnego położenia dwóch lub więcej elementów. Kołek może mieć kształt stożkowy lub walcowy - gładki lub karbowany.

• połączenia gwintowe

Połączenie gwintowe - połączenie rozłączne spoczynkowe, w którym elementem łączącym są gwintowane łączniki: śruba z nakrętką lub wkręt. W skład połączenia gwintowego wchodzą także elementy pomocnicze, takie jak podkładki i zawleczki. Podkładki mają za zadanie ochronę elementów złącza przed zadrapaniem w czasie dokręcania łącznika oraz niekiedy wraz z zawleczką zabezpieczania przed samoczynnym odkręcaniem się nakrętki. Ze względu na rodzaj użytego łącznika połączenia gwintowe dzielą się na połączenia śrubowe i wkrętowe.

• połączenia sprężyste

Połączenie sprężyste - połączenie rozłączne ruchowe, w którym łącznikiem jest element sprężysty. Stosuje się je ze względu na możliwość wzajemnych przesunięć części maszyn oraz równoczesne kumulowanie nadmiaru energii kinetycznej. Są najczęściej stosowane jako amortyzatory, elementy przeciążeniowe lub kompensatory przesunięć. Podstawowym parametrem części sprężystej jest sztywność łącznika.

• połączenia rurowe

Połączenie rurowe - przewody rurowe połączone łącznikami (złączki, kolanka, łuki, trójniki, itd.) oraz zaworami, przez które przesyłany jest czynnik roboczy (ciecze, gazy, opary)

Połączenia rozłączne dzielą się także na: spoczynkowe w których łączone elementy pozostają unieruchomione względem siebie oraz ruchowe w których elementy mogą się względem siebie przemieszczać w pewnym zakresie

22. Operacja i procesy jednostkowe stosowane w procesach wytwórczych 

Proces technologiczny składa się z  szeregu operacji i procesów jednostkowych, które ułożone są w odpowiedniej kolejności. Celem procesu technologicznego jest wytworzenie gotowego produktu z surowca.
Operacje jednostkowe – wszystkie zmiany o charakterze fizycznym lub fizyko-chemicznym. Nie zachodzą reakcje chemiczne, nie dodajemy chemicznych reagentów Do operacji jednostkowych zaliczamy:

• Mieszanie – wprawianie ośrodka w ruch w celu wymiany masy i ciepła

• Sączenie – oddzielanie mieszaniny przez sączki

• Wirowanie – oddzielenie cieczy od ciała stałego na skutek siły odśrodkowej

• Krystalizacja – powstawanie struktur krystalicznych z soków lub roztworów

• Retryfikacja, destylacja – rozdzielenie mieszaniny dzięki różnicy temperatury wrzenia, ( retryfikacja = wielokrotna destylacja)

Procesy jednostkowe – wszystkie zmiany i charakterze chemicznych(reagenty chemiczne) lub biochemicznym( drożdże, pleśni, bakterie). Prowadzą do powstanie nowego produktu. Do procesów jednostkowych zaliczamy:

• Utlenianie – oddawanie elektronów przez cząsteczki, atomy lub jony lub przyłączanie wodoru

• Synteza – łączenie substancji w inne związki, w związki proste lub złożone

• Chlorowanie – reakcje związane z wprowadzeniem atomu chloru do cząsteczek związku

• Fermentacja – reakcja pod wpływem drobnoustrojów i wytworzeniu przez nie enzymów; polega na rozkładzie substancji i ich przemianie w produkty z jednoczesnym wydzieleniem gazu

Biodegradacja – rozkład związków pod wpływem drobnoustrojów

23. Cele realizowane w procesie wytwórczym nadawanie kształtu,

• uzyskiwanie pożądanej struktury materiału,

• uzyskiwanie określonych właściwości fizycznych lub chemicznych

• uzyskiwanie własności warstwy wierzchniej,

• uzyskiwanie efektów estetycznych,

• połączenie elementów składowych wyrobu w funkcjonalną całość

Nadawanie kształtu - poprzez

• zastosowanie odpowiednich technik produkcyjnych:

  • odlewnictwo

  • obróbkę plastyczną

  • spawalnictwo

  • obróbkę skrawaniem

  • obróbkę strumieniem energii

  • kształtowanie przyrostowe

  • przetwórstwo tworzyw sztucznych

Uzyskiwanie pożądanej struktury materiału - poprzez

• dobór odpowiedniego rodzaju materiału

• obróbkę cieplną

• obróbkę cieplno-chemiczną

Uzyskiwanie własności warstwy wierzchniej - uzyskiwanie określonych właściwości fizycznych lub chemicznych:

• dobór odpowiedniego rodzaju materiału

• obróbkę cieplną

• obróbkę cieplno-chemiczną

• obróbkę mechaniczną wykańczającą

• pokrycie wyrobu warstwą wierzchnią

Uzyskiwanie efektów estetycznych:

• odpowiednią obróbkę wykańczającą

• pokrycie wyrobu warstwą wierzchnią

Połączenie elementów składowych wyrobu w funkcjonalną całość

• montaż

24. Podstawowe jednostkowe operacje mechaniczne 
Mechaniczne – operacje rządzone prawami mechaniki ciał stałych i płynów.
Zaliczamy do nich:

• Sprężanie gazu – zmniejszenie objętości gazu i zwiększenie ciśnienia

• Aglomeracja – łączenie mniejszych części w większe

• Filtracja – rozdzielenie poprzez opadanie części stałych na dno poprzez działanie siły ciężkości

• Odpylanie – usuwanie cząsteczek ciał stałych bądź cieczy zawieszonych w gazach

• Sortowanie – dzielenie substancji na grupy ze względu na grupy

25. Podstawowe jednostkowe operacje termiczne 
Termiczne – związane z ruchem ciepła, z jego dodawaniem lub odejmowaniem.
Zaliczamy do nich:

• Ogrzewanie – ogrzewanie do temperatury niższej niż temp. wrzenia w celu przyspieszenia reakcji;

• Prażenie – podnoszenie temp do temp 200-250C w celu korzystnych cech organoleptycznych

• Chłodzenie – obniżanie temp produktu +10 – (-2)C w celu zachowania właściwości produktu poprzez spowolnienie zachodzących w nim reakcji

• Zamrażanie – obniżenie temp poniżej temp krioskopowej (temp zamarzania soków komórkowych)

• Oziębianie – krótkotrwałe obniżenie temperatury produktu

26. Podstawowe jednostkowe operacje dyfuzyjne  27. Podstawowe jednostkowe operacje fizykochemiczne 
Operacje dyfuzyjne i fizykochemiczne – dyfuzyjne są to operacje podlegające prawom przenikania i wymiany masy natomiast fizykochemiczne na zmianie stanu skupienia substancji.
Zaliczamy do nich:

• Ekstrakcja – rozdzielenie mieszaniny różnych składników poprzez wprowadzenie rozpuszczalnika wtórnego w celu rozpuszczenia jednego składnika mieszaniny

• Sorpcja – polega na zwiększeniu lub zmniejszeniu stężenia na granicy faz albo na pochłanianiu substancji i równomiernym rozprowadzeniu

• Desorpcja – usuwanie cząsteczek adsorbenta, adsorbatu z powierzchni adsorbenta / z całej powierzchni adsorbatu

• Emulgowanie – proces łączenia dwóch substancji, które z natury się nie mieszają

• Suszenie – oddzielenie nadmiaru wody poprzez podwyższenie temperatury, gaz przepuszczany przez kolumny, oddestylowanie

28. Podstawowe jednostkowe operacje chemiczne 
Chemiczne – przebiegają z dodatkiem reagenta chemicznego bez dodatku czynnika biologicznych.
Zaliczamy do nich:

• Hydroliza – rozkład związków pod wpływem wody

• Neutralizacja – zobojętnianie : kwas+ zasada= sól + woda, pH=7

• Nitrowanie – wprowadzanie grupy nitrowej do cząsteczki związku (N0₂), poprzez kwas azotowy HN0₃

• Chlorowanie – reakcje związane z wprowadzeniem chloru Cl do cząsteczki związku

• Synteza – łączenie substancji w związki proste i złożone

29. Surowce podstawowe, dodatkowe, oraz materiały pomocnicze 
SUROWCE – materiały, względnie substancje, które w trakcie procesu technologicznego są przetwarzane w produkty

Na jakość surowca składa się wiele elementów np.:

• Skład chemiczne surowca, a zwłaszcza zawartość w tym surowcu składnika stanowiącego właściwy surowiec dla przemysłu np. zawartość tłuszczu w mleku

• Czystość mikrobiologiczna z podaniem dopuszczalnych ilości zanieczyszczeń mikrobiologicznych i chemicznych

• Właściwości fizyczne i fizykochemiczne

Podział surowców:

Surowce dzielimy:

• Ze względu od roli jaką pełnią

• Ze względu na pochodzenie

• Ze względu na ilość przetwarzania

 Ze względu na rolę w procesie technologicznych surowce dzielimy na:

• Podstawowe – dodawana w dużych ilościach i dostarczają składników wchodzących w skład gotowego wyrobu

• Dodatkowe – surowce, które w produkcji określonych wyrobów są stosowane w niewielkich ilościach, a ich dodatek powoduje ułatwienie lub przyspieszenie procesu technologicznego

• Pomocnicze – elementy procesu technologicznego, które nie wchodzą w skład wyrobu gotowego i są dodawane w trakcie trwanie procesu. Umożliwiają przeprowadzenie poszczególnych operacji i procesów jednostkowych.

Ze względu na pochodzenie surowce dzielimy na:

• Surowce naturalne – będące w stanie naturalnym lub wstępnie przygotowany. Mogą być pochodzenia mineralnego(woda, kopaliny), roślinnego(zboże), zwierzęcego(zwierzęta hodowlana)

• Surowce przetworzone – syntetyczne, powstałe w wyniku przetworzenia surowców naturalnych, przy czym proces ten powoduje zmianę struktury chemicznej

Ze względu na pochodzenie surowce dzielimy na:

• Surowce naturalne – będące w stanie naturalnym lub wstępnie przygotowany. Mogą być pochodzenia mineralnego(woda, kopaliny), roślinnego(zboże), zwierzęcego(zwierzęta hodowlana)

• Surowce przetworzone – syntetyczne, powstałe w wyniku przetworzenia surowców naturalnych, przy czym proces ten powoduje zmianę struktury chemicznej

30. Własności materiałów: mechaniczne i technologiczne 
Własności mechaniczne – zespół cech określających zdolność materiałów do przeciwstawiania się na działaniu na nie sił zewnętrznych. Własności te decydują o wymiarach przekroju elementów, gabarycie.

Do najważniejszych własności mechanicznych zaliczamy:

• Własności wytrzymałościowe – charakteryzujące się zdolnością do przenoszenia naprężeń, granicą sprężystości, wytrzymałością oraz twardością

• Własności plastyczne – charakteryzujące podatność materiału na odkształcenia, pojęcia związane to: granica plastyczności, wydłużenie, przewężenie, twardość

 Wytrzymałość jest to zdolność przenoszenia naprężeń bez naruszania spójności materiału. Zależy od rodzaju wiązania, typu struktury krystalicznej, naprężeń własnych i stanu powierzchni oraz od temperatury.

W zależności od rodzaju obciążenia wyróżnia się:

• Wytrzymałość statyczną – odporność na obciążenia statyczne

• Wytrzymałość udarową – odporność na uderzenia

• Wytrzymałość na pełzanie – odporność na długotrwałe wydłużenia materiału w podwyższonej temperaturze pod niezmiennym obciążeniem

• Wytrzymałość zmęczeniowa – odporność na cykliczne zmiany obciążania.

Granica sprężystości – max naprężenie, przy którym nie następuje odkształcenie trwałe

Granica plastyczności – naprężenie po osiągnięciu którego występuje wyraźny wzrost wydłużenia rozciąganej próbki bez wzrostu lub nawet spadku obciążenia.

Wydłużenie względne – procentowy przyrost długości przerwanej próbki

Twardość – odporność materiału na działanie obciążenia skupionego na bardzo małej powierzchni. Zależy od charakteru wiązania, typu struktury.

Udarność – odporność na uderzenia. Zdolność próby na przeciwstawienie się uderzeniom. Zależy od rodzaju materiału, temp., kształtu próby. 

Własności technologiczne materiałów to:

• Skrawalność – podatność materiału do obróbki skrawaniem

• Ścieralność – podatność materiału do zużywania się wskutek tarcia

• Właściwości plastyczne – zdolność materiału do trwałych odkształceń plastycznych na: zginanie. kucie, tłoczenie

• Lejność – zdolność materiału do wypełniania form, następnie skurcz materiału podczas stygnięcia oraz jednorodność składu chemicznego w całej masie odlewu.

• Spawalność – podatność materiału na obróbkę spawaniem

31. Stopy żelaza z węglem 

• Surówka (półprodukt: stop żelaza z węglem, o zawartości ponad 2% węgla + inne składniki: krzem, mangan, fosfor i siarka)

  • surówka biała (zawiera węgiel w postaci związanej: cementytu (węglik żelaza Fe₃C) - do dalszej przeróbki na stal

  • surówka szara (zawiera węgiel w postaci wolnej: grafitu (C)) - do dalszej przeróbki na żeliwo

  • surówka pstra - połowiczna

• Żeliwo (stop żelaza z węglem o dużej zawartości węgla: ponad 2% do 3% węgla) - uzyskiwane jest poprzez przetopienie surówki szarej z dodatkiem złomu żeliwnego
  Charakterystyczne cechy żeliwa:

  • dobre właściwości odlewnicze

  • wytrzymałość na ściskanie

  • odporność na ścieranie

  • zła obrabialność (żeliwo białe), dobra obrabialność (żeliwo szare)

  • zdolność do tłumienia drgań

  • zła spawalność

Rodzaje żeliwa:

-- żeliwo białe (węgiel w postaci węglika żelaza (Fe_3>C) - cementytu) - kruche, twarde, nieobrabialne - jest zwykle półproduktem do produkcji żeliwa ciągliwego (po długotrwałym wyżarzaniu).
-- żeliwo szare (węgiel w postaci węgla czystego - grafitu) - do produkcji odlewów, ma dużą wytrzymałość na ściskanie i małą odporność na uderzenia.
-- żeliwo szare sferoidalne powstaje przez dodanie do ciekłego żeliwa: magnezu i/lub ceru, co powoduje wydzielenie się grafitu w postaci kulkowej. Żeliwo szare sferoidalne jest ciągliwe, ma dobrą lejność i obrabialność.
-- żeliwo ciągliwe (otrzymywane po długotrwałym wyżarzaniu odlewów z żeliwa białego) - jest stosowane do wyrobu części armatury wodociągowej, kanalizacyjnej i gazowej, niektórych części maszyn rolniczych.
-- żeliwo modyfikowane (przykładowe modyfikatory: stop krzemu z wapniem, żelazokrzem, stop żelazokrzemu z aluminium, magnez, stopy magnezu z miedzią i niklem) ma zwiększoną odporność na ścieranie i korozję
-- żeliwo stopowe - żeliwo z dodatkiem np. chromu, niklu, aluminium, molibdenu, manganu, miedzi lub tytan celem zwiększenia odporności na np. ścieranie, korozję, wysoka temperaturę lub działanie różnego rodzaju chemikaliów.
-------żeliwo chromowe
------ żeliwo wysokomanganowe
------- żeliwo niklowe

staliwo: stop żelaza z węglem o małej zawartości węgla - do 2%, odlewany do form odlewniczych, nie obrabiany plastycznie
stal: stop żelaza z węglem o małej zawartości węgla - do 2%, plastycznie obrobiony: stal dostarczana jest w postaci wyrobów hutniczych (np. blachy, pręty, rury, profile: płaskowniki, kątowniki, ceowniki, teowniki, dwuteowniki)

32. Przykłady form energii 

• Energia mechaniczna

  • Energia kinetyczna

  • Energia potencjalna

• Energia cieplna

• Energia elektryczna

• Energia chemiczna

• Energia jądrowa

• Energia potencjałów termodynamicznych

Energia mechaniczna - suma energii kinetycznej i potencjalnej. Jest postacią energii związaną z ruchem i położeniem obiektu fizycznego (układ punktów materialnych, ośrodka ciągłego itp.) względem pewnego układu odniesienia.

W sensie technicznym używa się tego terminu jako zdolności wytworzenia oraz przekazania napędu (momentu na wale, siły na cięgnie itp.) przez maszynę.

Energia termiczna, zwana też energią cieplną to ta część energii wewnętrznej układu, która może być przekazywana innemu układowi w formie ciepła. Ciepło, podobnie jak praca jest wielkością związaną z przekazywaniem energii, a nie formą energii jako taką.

Energia elektryczna pojęcie o kilku znaczeniach: Energia elektryczna prądu elektrycznego to energia, jaką prąd elektryczny przekazuje odbiornikowi wykonującemu pracę lub zmieniającemu ją na inną formę energii.

Właściwości energii elektrycznej:

• łatwość:

  • transportu,

  • rozdziału,

  • regulacji - przekształcania do parametrów niezbędnych do wykorzystania;

• nie zanieczyszczanie środowiska,

• wysoka sprawność przetwarzania w formy energii użytecznej.

Energia wiązania chemicznego - najmniejsza energia potrzebna do rozerwania wiązania chemicznego. Energię wiązań wyraża się najczęściej w jednostkach kJ/mol.

Energia wiązania substancji AB jest to energia wymieniana między układem a otoczeniem podczas rozpadu 1 mola AB na atomy A i B lub podczas tworzenia się 1 mola AB z atomów A i B. Łączna energia wiązań jest sumą wszystkich wiązań między A i B z uwzględnieniem ich krotności.

Na podstawie energii wiązań można oszacować entalpię reakcji, przy założeniu cyklu przemian polegających na rozpadzie wiązań w cząsteczkach substratów, a następnie na tworzeniu z atomów wiązań w cząsteczkę produktu.

Energia jądrowa to energia uzyskiwana na drodze kontrolowanych przemian jądrowych. Uzyskiwana jest głównie w wyniku rozszczepienia ciężkich jąder atomowych w niewielkim stopniu w wyniku rozpadów promieniotwórczych, trwają prace nad kontrolowanym przeprowadzaniem reakcji fuzji lekkich jąder atomowych.

Potencjały termodynamiczne - wielkości fizyczne związane z układem termodynamicznym mające wymiar energii. Potencjały termodynamiczne mogą być również użyte do oszacowania całej ilości energii możliwej do uzyskania z układu termodynamicznego przy odpowiednio określonych stałych parametrach przemiany.

Energia wewnętrzna jest potencjałem termodynamicznym i w zamkniętym układzie termodynamicznym o stałej entropii osiąga najmniejsza wartość.

Jest funkcją stanu układu proporcjonalną do ilości materii w układzie.

33. Nośniki energii 
Medium za pomocą których możemy magazynować i przenosić energię.

Nośniki energii dzielimy na:

• Nośniki energii chemicznej – paliwa

• Nośniki energii cieplnej – para wodna, gorąca woda, gorące gazy

• Nośniki energii mechanicznej – sprężone powietrze, olej pod ciśnieniem

• Nośniki innych rodzajów energii – energii elektryczna.

Paliwa jako nośnik energii są charakteryzowane następującymi parametrami, które stanowią jednocześnie kryteria ich wyboru:

• Wartość cieplna – wyraża ilość energii cieplnej jaką uzyskuje się po całkowitym spaleniu określonej masy paliwa

• Zawartość składników palnych – węgla, wodoru, siarki

• Zawartość składników niepalnych – w tym zawartość popiołu i wilgoci

• Stan skupienia

• Dostępność.

Paliwo ciekłe jest stosowane ponieważ:

• Zdecydowanie polepsza stan higieniczny produkcji energii cieplnej

• Podwyższa sprawność kotła

• Umożliwia łatwą regulację zużycia paliwa

• Obniża koszty transportu i magazynowania paliwa

• Ułatwia prowadzenie pomiarów i automatyzację pracy kotła.

Paliwa jako nośnik energii są charakteryzowane następującymi parametrami, które stanowią jednocześnie kryteria ich wyboru:

• Wartość cieplna – wyraża ilość energii cieplnej jaką uzyskuje się po całkowitym spaleniu określonej masy paliwa

• Zawartość składników palnych – węgla, wodoru, siarki

• Zawartość składników niepalnych – w tym zawartość popiołu i wilgoci

• Stan skupienia

• Dostępność.

Paliwo ciekłe jest stosowane ponieważ:

• Zdecydowanie polepsza stan higieniczny produkcji energii cieplnej

• Podwyższa sprawność kotła

• Umożliwia łatwą regulację zużycia paliwa

• Obniża koszty transportu i magazynowania paliwa

• Ułatwia prowadzenie pomiarów i automatyzację pracy kotła.

Para wodna jest produktem odparowania wody w instalacji kotłowej. Wśród nośników energetycznych odznacza się największa pojemnością cieplną

Rodzaje pary wodnej:

• Para nasycona mokra – znajduje się w równowadze z wodą, z  której powstała w danej temperaturze i ciśnień

• Para nasycona sucha – występuje w temperaturze nasycenia, tj. temperaturze wrzenia wody

• Para przegrzana – para sucha ogrzana powyżej temperatury nasycenia.

Właściwości pary wodnej:

• Stopień suchości – wyraża ilość wody w postaci kropelek w 1kg mieszaniny paru i wody

• Pojemność cieplna – ilość energii cieplnej zawartej w 1kg pary

• Temperatura

• Ciśnienie

• Objętość właściwa

• Zdolność oddawania ciepła – określona jest pojęciem współczynnika przejmowania ciepła, który wyraża ilość ciepła jaką może oddać para do jednostki powierzchni w ciągu godziny przez różnicy temperatury

• Właściwości hydrodynamiczne – wyrażone są wartością współczynnika oporu przepływu.

Powietrze jest nośnikiem energii wykorzystywanej w przemyśle, zwłaszcza w operacji suszenia.

Przy charakteryzowaniu powietrze podaje się następujące parametry:

• Temperaturę

• Ciśnienie

• Stopień wilgotności

• Entalpię

• Objętość właściwą

• Gęstość

Powietrze może być nasycone lub nienasycone parą wodną. Sprężone powietrze jest również nośnikiem energii mechanicznej i jest wykorzystywane do napędu narzędzi oraz transportu materiałów. 

34. Urządzenia do przetwarzania energii 

Termin technika cieplna to określenie zbiorcze dla wielu dziedzin, jak ciepłownictwo chłodnictwo, kriotechnika (kriogenika), klimatyzacja, wentylacja, ogrzewnictwo oraz pochodne zastosowań jak silniki spalinowe i wiele innych dziedzin powiązanych z przetwarzaniem energii.

Podstawowe rodzaje to:

- przetwarzanie różnych rodzajów energii w energię mechaniczną (silnik), - zamiana energii mechanicznej na pracę użyteczną (maszyny robocze)

między innymi urządzenie cieplne - urządzenie służące do zamiany energii mechanicznej na energię wewnętrzną. Współczesne urządzania cieplne najczęściej są nierozerwalnie połączone z silnikami elektrycznymi, które przekazują im energię mechaniczną.

Sprężarka – maszyna energetyczna, której zadaniem jest podwyższenie ciśnienia gazu lub wymuszenie jego przepływu (nadanie energii kinetycznej).

Chłodziarka to maszyna robocza, której zadaniem jest obniżenie temperatury środowiska chłodzonego, kosztem doprowadzonej energii

Urządzenia do wytwarzania pary wodnej

Urządzenia do wytwarzania pary są podstawą wielu procesów produkcyjnych.

Podstawowymi narzędziami stosowanymi do produkcji pary wodnej są kotły parowe i wytwornice pary.

Kocioł parowy jest to urządzenie ciśnieniowe służące do wytwarzania pary wodnej o ciśnieniu wyższym od ciśnienia atmosferycznego. Wytwarzana para wykorzystywana jest na zewnątrz kotła jako nośnik energii w turbinach parowych oraz dla celów grzewczych w wielu przemysłowych procesach technologicznych i w gospodarce komunalnej

--elektrownie geotermiczne

Turbina jest silnikiem przepływowym, który wykorzystuje energię kinetyczną lub potencjalną przepływającego płynu do nadanie ruchu obrotowego wirnikowi.

Generator jest to urządzenie, które w elektrowniach przekształca energię mechaniczną i energię elektryczną.

Elektrownie wiatrowe produkują energie elektryczną wykorzystując do tego celu turbiny wiatrowe. Turbiny są napędzane dzięki wiejącemu wiatru(jego min. prędkość musi wynosić 4m/s). Z turbin energia mechaniczna kierowana jest do generatora i zamieniana w energię elektryczną. Energia uzyskana w ten sposób jest ekologicznie czysta, gdyż nie wiąże się ze spalaniem żadnego paliwa.  

Elektrownie słoneczne Opierają się na konwersji promieniowania słonecznego na inną formę energii. Wśród metod konwersji można wyróżnić:

35. Woda w procesach produkcyjnych 
Woda wykorzystywana jest do celów bytowo-gospodarczych, komunalnych i przemysłowych oraz innych potrzeb. W trakcie używanie ulega  zanieczyszczeniu.

Zastosowanie:

• Do picia

• Składnik żywności, pasz i nawozów

• Surowiec do otrzymywania wodoru, tlenu, gazu wodnego

• Środowisko reakcji chemicznych

• Rozpuszczalnik substancji organicznych i nieorganicznych

• Nośnik energii cieplnej w operacjach ogrzewania i chłodzenia

• Materiał pomocniczy w operacjach jednostkowych takich jak filtracja, rozdzielenie

• Środek myjący i odprowadzający odpady i zanieczyszczenia w postaci ścieków

• Specyficzny środek do transportu surowców np. buraków w cukrowniach, owoców

Wymagania dla wody do zasilane kotłów i do celów technologicznych.

Woda do celów technologicznych jest używana do transportu surowca, mycia, obróbki oraz wchodzi w skład produktu. Woda technologiczna w przemyśle spożywczym musi odpowiadać warunkom wody do picia i celów gospodarczych. Musi też odpowiadać dodatkowym wymaganiom np. w przemyśle piwowarskim – niska zawartość azotynów i azotanów; w przemyśle wódek – woda bardzo miękka; w przemyśle mleczarskim – duża czystość mikrobiologiczna ze względu na łatwość zakażenia surowców i produktów mlecznych. Kotły zasila się przede wszystkim skroplinami pary tzw. kondensatem, wytworzonej uprzednio przez te same kotły i wykorzystywanej w urządzeniach grzejnych i napędowych. Straty uzupełnia się wodą dodatkową. Mieszanina skroplin i wody dodatkowej stanowi wodę zasilającą kocioł. Wymagania dla niej:

• Musi być miękka by nie osadzał się kamień

• Nie powinna powodować korozji

• Nie powinna tworzyć osadów

W zakładach przemysłowych stosuje się następujące układy wodne:

• Układ otwarty

• Układ zamknięty

• Układ szeregowy

• Układ mieszany

Zasada otwartego układu wodnego polega na jednokrotnym użyciu wody do celów produkcyjnych. Może być użyty z oczyszczalnią lub bez. Układ taki może być stosowany przy nadmiarze zasobu wody.

Zalety:

• Prosty układ sieci, urządzeń wodociągowych i kanalizacyjnych

• Tania eksploatacja.

Wady:

• Jednokrotne użycie wody do celów produkcyjnych

• Brak większego zapasu wody w zakładzie przy przerwie w pompowaniu wody z ujęcia

• Duży koszt pompowania wody przy większej odległości zakładu od ujęcia.

Zasada zamkniętego układu wodnego to ciągłe krążenie wody w zamkniętym obiegu. Woda stale powraca i spełnia dane zadanie produkcyjne.

Zalety:

• Zabezpieczenie ciągłości pracy dzięki zmagazynowaniu wody w zbiornikach przy instalacji chłodniczej nawet przy przerwie w dostawie

• Gdyby nie ubytki wodne można by pobrać tylko raz.

Wady:

• Wysoki koszt eksploatacji

• Skomplikowane i dłuższe sieci wodociągowe i kanalizacyjne

• Wyższe temperatury chłodzenia.

W układzie szeregowym woda pobrana z ujęcia przekazywana jest z działu do działu. Jest wykorzystywana przez kilka działów. Woda może trafiać do oczyszczalni lub do kolejnego działu w zależności od zanieczyszczenia jej. Musi przejść przez co najmniej dwa działy.

W układzie zamkniętym woda pobrana z ujęcia może być wykorzystana tylko raz, może przechodzić przez kilka działów i potem odprowadzona, a może również być ciągle pobierana i oddawana, przechodzić przez kilka działów, ale jednocześnie krążyć w zakładzie jak to ma miejsce w przypadku systemu zamkniętego. Układ ten łączy w całość układ otwarty, zamknięty i szeregowy. 

36. Przetwarzanie energii w procesach i operacjach jednostkowych 
W procesach i operacjach jednostkowych zużywa się różne rodzaje energii

Energia w postaci „ciepła” – podgrzewanie, rozparzanie, gotowanie, sterylizacja

Energia w postaci „zimna” – chłodzenie, oziębianie

• Energię mechaniczna – rozdrabnianie, mieszanie, czyszczenie

• Energia sprężonego powietrza – transport pneumatyczny, klimatyzacja, pakowanie

• Energia elektryczna – do przemian elektronicznych, oporowych, elektrodowych, polegają na wytworzeniu ciepła w środowiskach poddawanych obróbce termicznej.