авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Основной образовательной программы (ООП)

240901 – Биотехнология.

Дисциплина: «Процессы и аппараты химической техно-

логии».

Факультет Биотехнологии и ветеринарной медицины Орел 2010 год Предисловие Программа составлена в соответствии с Государственным образова тельным стандартом высшего профессионального образования № 321 тех/дс, утвержденного Министерством образования РФ 5.03.2000 года по направле нию 240900 – Биотехнология для специальности 240901 – Биотехнология.

Курс ПАХТ является одной из важнейших дисциплин, изучение ко торой необходимо для подготовки специалистов в области биотехнологии и химической технологии на современном мировом уровне.

Несмотря на определенные различия в научных основах химических технологий и аппаратурного их оформления, имеется целый ряд принципи ально важных общих элементов и подходов. В программу включены сле дующие вопросы: механические, гидромеханические, тепловые и массооб менные технологические процессы и аппараты пищевых производств, осно вы их теории и расчета, пути и методы интенсификации и проектирования;

математическое моделирование технологических процессов и аппаратов, ме тоды их инженерного расчета и оптимизации;

прогрессивные энергоресур сосберегающие технологии и новые виды высокоэффективной техники для проведения технологических процессов пищевых производств;

экологически безопасные технологические процессы и аппараты при переработке пищевых материалов и утилизации отходов производства;

пути совершенствования рабочих органов технологического оборудования, методы и способы их рас чета;

вопросы автоматизации и компьютеризации технологических процес сов и аппаратов различных производств.

Настоящая программа составлена с учетом современных требований, предъявляемых к технологам, специализирующимся в области биотехноло гии. Она включает основополагающие и новейшие сведения по тематике курса с учетом мирового опыта и базируется на знаниях, полученных студен тами при изучении предыдущих курсов.

Авторы: доцент, к.с.-х.н., доцент И.В. Горькова.

(должность, ученая степень, ученое звание, Ф.И.О., личная подпись) Рецензенты: доцент, к.с.-х..н., Гагарина И.Н..

(должность, ученая степень, ученое звание, Ф.И.О., личная подпись) Утверждено Согласовано Декан факультета биотехнологии Декан факультета биотехнологии и ветеринарной медицины и ветеринарной медицины к.б.н., проф, В.Н. Масалов к.б.н., проф, В.Н. Масалов (уч.степень, звание, Ф.И.О., дата, подпись) (уч.степень, звание, Ф.И.О., дата, подпись) Зав.кафедрой биотехнологии.

(наименование вып.кафедры) РП рассмотрена и одобрена:

Председатель УМК факультета биотехнологии и ветеринарной медицины (наименование факультета) к.с.-х.н., доцент И.В. Горькова № 1 от 10 сентября 2010 г (уч.степень, звание, Ф.И.О., подпись) (№ и дата прот.) Зав.кафедрой биотехнологии (наименование кафедры) д.б.н., проф. Павловская Н.Е. № 1 от 1.09.2010 г (уч.степень, звание, Ф.И.О., подпись, № и дата прот.) Содержание Стр.

1. Цели и задачи дисциплины, требования к уровню освоения со- держания дисциплины 1.1 Цель преподавания дисциплины 1.2 Задачи преподавания дисциплины 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины 3. Взаимосвязь с другими учебными дисциплинами 4.Структура дисциплины и распределение часов по семестрам 5. Виды и трудоемкость занятий по темам дисциплины 6. Содержание дисциплины 6.1. Темы дисциплин 6.2. Рабочий план лекционного курса 6.3. Рабочий план лабораторного практикума 6.4. Рабочий план практических занятий 7. Самостоятельная работа студентов, распределение часов по фор- мам работы 8. Перечень тем (заданий) ДКР 9. Перечень тем рефератов 10. Рекомендуемый график самостоятельной, индивидуальной ау- диторной работы и текущей аттестации.

11. Учебно-методический обеспечение дисциплины 11.1.Рекомендуемая литература 11.2. Средства обеспечения освоения дисциплины 11.3. Материально-техническое обеспечение дисциплины 1. Цели и задачи дисциплины, требования к уровню освоения со держания дисциплины.

1.1 Цель преподавания дисциплины состоит в формировании у студен тов знаний и умений в решении профессиональных задач по организации и эффективному осуществлению контроля в вопросах построения технологи ческих процессов и кинетике поэтапного их протекания в области биотехно логии, производственно- технологической и организационно-управленческой деятельности.

1.2 Задачи преподавания дисциплины: курс "Процессов и аппаратов химической технологии" является системообразующим в инженерной подго товке химиков-технологов и имеет своей целью вместе с курсами общей хи мической технологии, химических процессов и реакторов и др. связывать во едино общенаучную (химическую и физико-математическую), общеинже нерную и профилирующую подготовку химиков-технологов. В курсе процес сов и аппаратов даются понимание глубокой физической общности процес сов химической технологии, основы гидромеханики, тепло- и массопередачи, теория и практика базовых процессов, с акцентом на основные закономерно сти и общие принципы анализа, моделирования, расчета и оптимизации этих процессов, их энергообеспечение и аппаратурное оформление. Все это необ ходимо при подготовке химиков-технологов широкого профиля для научно исследовательской, проектной и практической работы на предприятиях.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины Студент должен о проблемах, рассматриваемых в рамках учебной ИМЕТЬ дисциплины, ПРЕДСТАВЛЕ о возможных альтернативных подходах к рас НИЕ:

смотрению проблем курса, об основных сферах применения полученных знаний, о современном состоянии научных знаний, не обходимых для освоения курса, перспективах и на правлении их развития и т.п.

ЗНАТЬ: - базовые закономерности гидромеханических, тепло и массообменных процессов и принципы их модели рования, - основы расчетов аппаратов для осуществления этих процессов ориентироваться в научной и методической литера УМЕТЬ:

туре по тематике курса, критически осмысливать и анализировать материалы по тематике курса, публикуемые в периодической научной и научно-популярной литературе.

проводить расчеты с использованием эксперимен тальных и справочных данных 3. Взаимосвязь с другими учебными дисциплинами Дисциплина «Процессы и аппараты химической технологии» базирует ся на знаниях, полученных при изучении общих, математических и естест веннонаучных дисциплин;

общепрофессиональных и специальных дисцип лин.

Предшествующая Разделы Последующая дисциплина дисциплины дисциплина наименование разделы наименование разделы Математика Статистические Общая химиче- Химические Введение. Ос методы обра- ская технология реакторы: ос новные зако ботки экспери- новные мате номерности ментальных матические мо процессов и данных дели процессов общие прин в химических ципы расчета реакторах аппаратов хи мической тех нологии Физическая Адсорбция и Гидромехани- Механика Сопротивление химия гетерогенный ческие про- материалов катализ цессы и аппа раты химиче ской техноло гии Физическая Основы хими- Тепловые Системы управ- Системы авто химия ческой термо- процессы и ления химико- матического динамики. технологиче- регулирования, аппараты хи Термодинами- скими процес- статические и мической тех ческое описа- нологии сами динамические ние стацио- характеристики нарного со- объектов стояния био- управления технологиче ских систем Физическая Термодинами- Основы проек- Организация Массообмен химия ческие и кине- ные процессы тирования и проектных ра тические фак- и аппараты оборудование бот торы агрега- химической предприятий тивной устой- технологии биотехнологиче чивости;

ми- ской промыш целлообразова- ленности ние 4.Структура дисциплины и распределение часов по семестрам Вид учебной работы Всего ча- Семестр сов 5 6 Часов на семестр Объем трудоемкости дисциплины 323 75 148 1.Аудиторные занятия 154 30 74 1.1.Лекции(Л) 36 8 12 1.2.Практические занятия (ПЗ) 72 12 40 1.3.Лабораторные работы (ЛР) 48 10 24 1.4.Семинарские занятия (С) - - - 1.5.Учебная НИРС - - - 1.6.И (или) другие виды аудиторных - - - занятий.

2.Индивидуальные аудиторные - - - занятия студентов с преподавателем (ИЗ) 3.Самостоятельная работа студентов 169 45 74 3.1. Курсовой проект (работа) 32 - 32 3.2.Расчетно-графические работы, 24 - 12 типовые расчеты 3.3.Реферат 18 6 6 3.4.Контроль работы (АКР, ДКР) 34 10 12 3.5.Подготовка к ЛР, ПЗ,С, 25 9 6 коллоквиумам, к текущей аттестации, к выполнению УНИРС 3.6.Самостоятельное изучение 36 20 6 теоретического материала.

3.7.И (или) другие виды самостоятельной работы студентов Вид итогового контроля Экзамен Экзамен Экзамен 5. Виды и трудоемкость занятий по темам дисциплины № Название раздела Количество часов п/п Всего Л ЛР СРС Введение. Основные закономерности процес- 21 2 4 сов и общие принципы расчета аппаратов хи мической технологии Гидромеханические процессы и аппараты хи 2 54 6 18 мической технологии 3 150 12 64 Тепловые процессы и аппараты химической технологии Массообменные процессы и аппараты химиче 4 100 16 34 ской технологии Всего 323 36 120 6. Содержание дисциплины 6.1. Темы дисциплин 1. Основные закономерности процессов и общие принципы расчета ап паратов химической технологии Непрерывные и периодические процессы;

их характеристики и области рационального применения в химической промышленности.

Стационарные и нестационарные процессы. Поля скоростей, темпера тур, концентраций в установившихся и неустановившихся условиях. Локаль ные и конвективные изменения параметров процессов в потоках. Переходные (динамические) характеристики процессов.

Теория явлений переноса - основа анализа механизмов, моделирования и разработки обобщенных методов расчета гидромеханических, тепловых и массообменных процессов и аппаратов. Аналогия между переносом импуль са (количества движения), теплоты и массы. Особенности явлений переноса в потоках газов, жидкостей и в твердых телах. Молекулярный и турбулентный перенос. Общие закономерности гидродинамики, теплопередачи и массопе редачи. Взаимосвязь и взаимовлияние этих процессов в промышленной ап паратуре. Роль явлений переноса при химических превращениях. Лимити рующие стадии процессов.

Основные принципы составления математических описаний, анализа и расчета процессов и аппаратов. Уравнения сохранения импульса, теплоты и массы. Дифференциальные уравнения, описывающие поля скоростей, темпе ратур и концентраций. Методы анализа этих уравнений. Материальные и энергетические (тепловые) балансы;

определение массовых потоков и энер гетических затрат. Условия равновесия и определение направления процес сов переноса. Общий вид уравнений скорости процессов;

движущие силы и кинетические коэффициенты. Методы воздействия на лимитирующие ста дии. Влияние распределения потоков в аппаратах на ход процессов. Характе ристика структуры потоков по распределению времени их пребывания в про точных аппаратах;

дифференциальная и интегральная функции распределе ния времени пребывания;

типовые модели структуры потоков: модели иде ального вытеснения и идеального смешения, диффузионная, ячеечная и др.

модели, определение их параметров и оценка адекватности модели объекту.

Методы учета влияния структуры потоков на скорости процессов. Принципы организации потоков в аппаратах. Гидравлическое моделирование. Проект ный и поверочный расчет аппаратов Методы исследования процессов и аппаратов химической технологии.

Место и роль теоретических и экспериментальных исследований, вычисли тельного эксперимента с использованием компьютеров. Системный подход к изучению и созданию новых процессов и аппаратов. Исследование процессов на микро- и макроуровнях.

Использование методов получения обобщенных переменных. Принци пы подобия и анализа размерностей;

их применение при постановке опытов на модельных системах и установках, обработке и обобщении эксперимен тальных результатов. Физический смысл безразмерных обобщенных пере менных - критериев подобия. Сочетание математического и физического мо делирования для решения химико-технологических задач.

Технико-экономическая оптимизация при сопоставлении и выборе со ответствующих процессов и аппаратов, определении условий проведения процессов, проектировании и расчете аппаратов.

2. Гидромеханические процессы и аппараты химической технологии 2.1. Основы гидромеханики Общие сведения;

предмет гидромеханики.

Гидростатика и гидродинамика. Капельные и упругие жидкости. Пред ставление о жидкостях как о сплошных средах. Действие в них сил тяжести, сил давления, вязких сил;

силы межфазного натяжения. Понятие об идеаль ной жидкости. Ньютоновские и неньютоновские жидкости.

Гидростатика. Дифференциальное уравнение равновесия и распределе ние давления в покоящихся средах. Практические приложения основного уравнения гидростатики (закона Паскаля).

Гидродинамика;

ее внутренняя, внешняя и смешанная задачи.

Описание полей скоростей в стационарных и нестационарных потоках.

Выражения субстанциональных производных скорости и ее составляющих.

Гидродинамические режимы течения - ламинарный и турбулентный.

Критерий Рейнольдса и его критические значения. Механизмы ламинарного и турбулентного течений. Основные характеристики турбулентности. Пуль сационные и осредненные во времени составляющие (квазистационарная мо дель турбулентного потока). Представления о гидродинамическом погранич ном слое при течении по трубам и каналам и при обтекании тел. Структура турбулентного пограничного слоя;

вязкий подслой.

Основные уравнения гидродинамики. Применение к сплошным средам законов сохранения массы, энергии и импульса. Уравнение неразрывности (сплошности) потока. Уравнения Эйлера для движения идеальной и Навье Стокса - для движения реальной жидкости.

Течение в трубах и каналах. Определяющий поперечный размер потока в каналах произвольной формы: гидравлический радиус, эквивалентный диаметр. Уравнение постоянства расхода.

Распределение скоростей по сечению прямой круглой трубы при лами нарном и турбулентном течениях.

Уравнение Бернулли для идеальной и для реальной жидкостей с учетом повода механической энергии извне. Практические приложения уравнения Бернулли. Принципы измерения скоростей и расходов жидкости дроссель ными приборами и пневматическими трубками. Определение расходов при истечении жидкостей через отверстия или насадки.

Гидравлическое сопротивление при течении жидкостей. Расчет потерь на трение (уравнение Дарси-Вейсбаха) в гладких и шероховатых трубах и на местные сопротивления. Зависимости между расходом и перепадом давления на единицу длины трубопровода при ламинарном (уравнение Гагена Пуазейля) и турбулентном течениях. Расчет потребного напора для переме щения жидкостей через систему трубопроводов и аппаратов.

Подобие течений в трубах и каналах. Приведение эмпирических зави симостей для расчета коэффициента гидравлического трения к безразмерно му виду. Безразмерные переменные - критерии гидродинамического подобия (Эйлера, Рейнольдса, Фруда, гомохронности), их физический смысл;

пара метрические критерии.

Проектный расчет диаметра трубопроводов или аппаратов;

выбор оп тимальных значений скоростей потоков.

Перемещение жидкостей и газов по трубопроводам и сетям с помощью машин, повышающих давление.

Классификация машин по принципу действия: объемные (поршневые, ротационные и др.) и динамические (лопастные — центробежные и осевые, машины трения и др.) насосы и компрессоры. Перемещение жидкостей насо сами. Их основные параметры: производительность, напор, мощность, к.п.д..

Расчет напора и потребляемой мощности;

подбор двигателя к насосу. Опре деление допустимой высоты всасывания;

Явление кавитации и его предот вращение. Особенности работы, сопоставление и области применения основ ных типов насосов - центробежных, поршневых (плунжерных) и др. Связь напора, мощности и к.п.д. с производительностью (характеристики насосов).

Работа насосов на сеть и их подбор;

регулирование производительности.

Компрессорные машины и вакуум-насосы. Особенности работы и преимуще ственные области применения основных типов компрессоров, газодувок и вентиляторов.

Движение тел в жидкостях (обтекание их сплошной средой). Силы, действующие на обтекаемое тело. Ламинарное обтекание. Возникновение турбулентности. Сопротивление движению при различных гидродинамиче ских режимах;

зависимость коэффициентов сопротивления от критерия Рей нольдса и от формы тела (осаждающейся твердой сферической частицы, ло пасти вращающейся мешалки).

Основы теории осаждения. Расчет скоростей свободного и стесненного осаждения твердых частиц шарообразной и отличных от нее форм в поле си лы тяжести. Осаждение капель и пузырей.

Вращательное движение жидкости. Распределение давления во вра щающейся жидкости. Принцип действия центробежных насосов, циклонов и гидроциклонов, центрифуг. Расчет скорости осаждения частиц в центробеж ном поле;

фактор разделения, его выражение для циклонов (гидроциклонов) и центрифуг.

2.2. Течение жидкостей и газов в аппаратах химических производств.

Течение через неподвижные зернистые слои. Значение гидродинамики зернистых слоев в процессах фильтрования, тепло- и массообмена, гетеро генного катализа и др. Основные характеристики этих слоев: дисперсность, удельная поверхность, порозность, эквивалентный диаметр каналов. Расчет гидравлического сопротивления слоя. Гидравлическое сопротивление слоев насадок промышленных массо- и теплообменных аппаратов.

Гидродинамика псевдоожиженных (кипящих) слоев. Роль псевдоожи жения для интенсификации промышленных процессов теплообмена, сушки, адсорбции, гетерогенного катализа, обжига и др. Основные характеристики псевдоожиженного состояния. Гидравлическое сопротивление. Расчет скоро стей псевдоожиженияи свободного витания, высоты псевдоожиженного слоя.

Однородное и неоднородное псевдоожижение. Особенности псевдоожиже ния полидисперсных слоев. Пневмо- и гидротранспорт зернистых твердых материалов.

Пленочное гравитационное течение жидкости по твердой поверхности;

режимы течения пленки: ламинарные - безволновой и волновой, турбулент ный. Профиль локальных скоростей при установившемся безволновом лами нарном течении;

расчет толщины и скорости стекания пленки при этих усло виях. Влияние противо- и прямотока газа на характеристики течения пленки.

Режимы течения потоков в насадочных колоннах. Гидравлическое со противление насадочных колонн. Явления подвисания, захлебывания и ин версии фаз и расчет соответствующих скоростей. Работа колонн в эмульга ционном режиме.

Барботаж в системах газ (пар)-жидкость и движение капель одной жид кости в другой. Методы диспергирования газов и жидкостей. Удельные со держание дисперсной фазы и поверхность контакта фаз, средний поверхно стно-объемный диаметр пузыря или капли, методы их экспериментального определения. Потоки в контактных устройствах тарельчатых колонн;

слагае мые гидравлического сопротивления и их суммарная величина;

унос капель жидкости и захлебывание тарельчатых аппаратов.

Гидравлическое сопротивление теплообменников.

Перемешивание в жидких средах. Использование процессов перемеши вания для образования гетерогенных систем и интенсификация процессов тепло- и массообмена. Промышленные способы получения смесей жидкостей с твердыми частицами, газами и другими жидкостями. Методы оценки эф фективности и интенсивности перемешивания. Устройство аппаратов для механического перемешивания и основные типы мешалок: лопастные, про пеллерные, турбинные. Расчет затрат энергии на перемешивание. Принципы моделирования перемешивающих устройств.

2.3. Разделение гетерогенных смесей.

Классификация жидких и газовых гетерогенных систем: суспензии, эмульсии, пены, пыли туманы. Использование гидромеханичаских процессов их разделения для технологических целей. Значение этих процессов для ре шения экологических проблем в различных отраслях промышленности.

Основные принципы, на которых базируются методы разделения гете рогенных систем: осаждение и фильтрование. Материальный баланс перио дических и непрерывных процессов разделения. Оценка эффективности, со поставление и преимущественные области применения различных процессов и аппаратов для разделения гетерогенных смесей.

Процессы отстаивания и устройство отстойников для суспензий, эмульсий и пылей, работающих под действием силы тяжести. Расчет поверх ности осаждения и производительности. Устройство и действие циклонов (простых и батарейных), гидроциклонов, отстойных центрифуг;

сепараторы для отделения брызг жидкости от газа. Принципы осаждения пылей и тума нов в электрическом поле;

устройство и действие электрофильтров.

Фильтрование суспензий и очистка газов от пылей на фильтрах. Спе цифика поведения осадков как зернистых слоев: сжимаемые и несжимаемые осадки. Виды фильтровальных перегородок. Факторы, влияющие на скорость фильтрования. Фильтрование при постоянной скорости фильтрования. Экс периментальное определение констант уравнений фильтрования. Обработка осадков на фильтрах. Классификация и устройство основных типов непре рывно и периодически работающих фильтров. Схемы фильтровальных уста новок. Принципы устройства и действия фильтрующих центрифуг.

Мокрая очистка газов от пылей и туманов;

назначение и принцип ме тода, устройство и действие аппаратов.

3. Тепловые процессы и аппараты химической технологии Основные тепловые процессы в химической технологии: нагревание и охлаждение, конденсация паров и испарение жидкостей. Расход теплоноси телей;

тепловой баланс как частный случай энергетического баланса.

3.1. Основы теплопередачи Стационарный и нестационарный перенос теплоты. Основные понятия и определения: температурное поле, градиент температуры и тепловой поток;

теплопередача и теплоотдача;

сочетание механизмов переноса теплоты (теп лопроводности, конвекции, излучения) при теплоотдаче и теплопередаче.

Теплопроводность и температуропроводность твердых материалов, жидкостей и газов. Дифференциальное уравнение теплопроводности (урав нение Фурье) в установившихся и неустановившихся условиях. Расчет ста ционарного переноса теплоты теплопроводностью через плоские и цилинд рические стенки (одно- и многослойные) аппаратов.

Конвективный перенос теплоты (совместно- теплопроводностью и кон векцией). Механизмы продольного и поперечного конвективного переноса в ламинарном и турбулентном потоках. Температурный пограничный слой;

взаимосвязь профилей температуры и скоростей в потоках. Дифференциаль ное уравнение стационарного и нестационарного переноса теплоты в потоке (уравнение Фурье-Кирхгофа). Его решение для ламинарного течения пленки жидкости. Уравнения теплоотдачи;

коэффициенты и движущая сила тепло отдачи. Тепловое подобие;

безразмерные переменные -критерии теплового подобия (Нуссельта, Пекле, Прандтля, Грасгофа, Фурье), их физический смысл. Моделирование процессов конвективного теплообмена. Расчет коэф фициентов теплоотдачи при вынужденной и естественной конвекции в пря мых и изогнутых трубах, при обтекании одиночных труб и их пучков, в ап паратах с механическим перемешиванием и др. Расчет теплообмена при из менении агрегатного состояния - для конденсации паров и для кипения жид костей.

Радиантный теплоперенос, его роль в химической технологии. Особен ности излучения веществ в конденсированном и газообразном состояниях.

Взаимное излучение тел. Радиантно-конвективный перенос теплоты. Расчет потерь теплоты аппаратами в окружающую среду и термоизоляции аппара тов. Теплоотдача при обогреве топочными и технологическими газами.

3.2. Теплопередача в аппаратах химических производств Теплопередача в поверхностных теплообменниках через плоские и ци линдрические (одно- и многослойные) стенки. Коэффициенты теплопереда чи;

аддитивность термических сопротивлений. Средняя движущая сила теп лопередачи;

влияние взаимного направления движения теплоносителей (про тиво- и прямоток, смешанный, перекрестный ток).

Учет структуры потока (продольного перемешивания) при расчете ско рости теплопередачи. Теплообмен при непосредственном соприкосновении теплоносителей.

3.3. Промышленые способы подвода и отвода теплоты в химической аппаратуре Классификация способов подвода и отвода теплоты. Требования, предъявляемые к теплоносителям, их сравнительные характеристики и об ласти применения.

Нагрев водяным паром и парами высокотемпературных органических теплоносителей (ВОТ), водой и высококипящими жидкостями (ВОТ, мине ральными маслами и др.);

схемы установок. Нагревание топочными газами.

Рациональность энерготехнологических решений проблем промышленного теплообмена;

использование технологических потоков в качестве теплоноси телей. Способы электрообогрева.

Отвод теплоты водой, воздухом и низкотемпературными теплоносите лями. Водооборотные циклы химических производств. Тенденция к расши рению применения воздуха в качестве хладоагента в химической аппаратуре.

3.4. Теплообменные установки и аппараты Теплообменные аппараты;

их классификация. Основные типы поверх ностных теплообменников (трубчатых, пластинчатых, с оребренными по верхностями и др.). Теплообменные устройства химических реакторов. Сме сительные (контактные) теплообменники: градирни, конденсаторы смеше ния, аппараты с барботажем пара и газа, с погружными горелками. Неста ционарныцй теплообмен в регенеративных теплообменниках. Сравнительные характеристики, принципы выбора и преимущественные области применения теплообменных аппаратов различных конструкций. Основные тенденции со вершенствования конструкций теплообменников. Расчет основных размеров теплообменных аппаратов и оптимальных режимов их работы. Проектный и поверочный расчет;

использование компьютеров при оптимальном проекти ровании.

Выпаривание растворов. Назначение и технические методы выпарива ния (под вакуумом, при атмосферном и избыточном давлении, выпаривание с кристаллизацией). Способы экономии тепловой энергии: многокорпусное выпаривание и выпаривание с термокомпрессией вторичного пара (с «тепло вым насосом»);

их сопоставление и преимущественные области применения;

отбор и использование экстрапара. Схемы выпарных установок. Материаль ный и тепловой балансы однокорпусного и многокорпусного выпаривания.

Общая и полезная разности температур. Расчет температур кипения в аппа ратах с циркуляцией и без циркуляции раствора, скорости теплопередачи в них;

оценка влияния структуры потока (продольного перемешивания). Опти мизация числа корпусов и выбор рабочих условий в аппаратах. Расчет мно гокорпусных установок методом последовательных приближений;

использо вание компьютеров при оптимальном проектировании выпарных установок и аппаратов.

Классификация и основные конструктивные типы выпарных аппаратов.

Аппараты с направленной (естественной и принудительной) и неупорядо ченной циркуляцией раствора, с кипением его в трубах и в выносной зоне;

пленочные и роторные аппараты. Сравнительная характеристика и принципы выбора конструкции выпарных аппаратов.

4. Циклы тепловых двигателей Наиболее распространенные массообменные процессы химической технологии: абсорбция и десорбция, дистилляция, жидкостная экстракция, сушка твердых материалов, адсорбция и ионный обмен, растворение и экст рагирование из твердого (выщелачивание), кристаллизация, мембранное раз деление жидких и газовых смесей. Роль этих процессов на разных стадиях химических производств. Их сопоставление и преимущественные области применения. Роль ряда массообменных процессов при решении экологиче ских проблем в различных отраслях промышленности.

Классификация процессов массообмена. Основные понятия и опреде ления. Процессы с непосредственным соприкосновением фаз (со свободной и фиксированной границей) и с разделяющей фазы перегородкой (мембрана ми). Процессы разделения с межфазным переносом одного или нескольких компонентов. Распределяющие (носители) и распределяемые вещества;

вы ражение концентраций в системах с носителями и без них.

4.1. Основы массопередачи Физико-химические основы массобменных процессов. Равновесные условия и определение направления переноса вещества из фазы в фазу. По нятие о массопередаче и массоотдаче.

Концентрационное поле, градиент концентрации, общий и удельный поток массы. Молекулярная диффузия в жидкостях, газа (парах) и твердых телах;

расчет коэффициентов диффузии при отсутствии экспериментальных данных. Конвективный массоперенос_(диффузия в потоках). Механизмы продольного и поперечного конвективного переноса массы в ламинарном и турбулентном потоках. Диффузионный пограничный слой;

взаимосвязь про филей концентрации и скоростей в потоках. Дифференциальное уравнение стационарного и нестационарного конвективного переноса массы в бинарных средах. Коэффициенты массоотдачи и ее движущие силы. Простейшие слу чаи массоотдачи: в стекающей пленке, от медленно осаждающихся (всплы вающих) капель и пузырей;

основные модельные представления о механизме массоотдачи. Диффузионное (массообменное) подобие;

безразмерные пере менные - критерии массообменного подобия (диффузионные критерии Нус сельта, Пекле, Прандтля, Фурье и др.) их физический смысл, аналогии и раз личия с тепловым подобием применительно к газам и жидкостям. Моделиро вание конвективного массообмена. Расчет коэффициентов массоотдачи в ап паратах различных типов по уравнениям с безразмерными переменными.

Массопередача между двумя фазами. Коэффициент массопередачи, движущая сила;

их физический смысл;

соотношение между коэффициентами массопередачи и массоотдачи - аддитивность диффузионных сопротивлений.

Принципы выбора модельных систем для экспериментального определения коэффициентов массоотдачи в аппаратах и их лабораторных и полупрмыш ленных моделях. Интенсификация массопередачи путем гидродинамических воздействий на лимитирующую стадию.

Моделирование и расчет массообменных процессов и аппаратов для систем с одним распределяемым компонентом.

Фазовые равновесия;

коэффициенты распределения, селективность и обратимость процессов. Влияние условий (температуры, давления, концен траций) на направление массопереноса на примерах абсорбции или жидкост ной экстракции;

принципы выбора абсорбентов и экстрагентов.

4.2. Массообмен в аппаратах химических производств Материальный баланс непрерывного установившегося процесса при различных способах выражения составов фаз и их расходов;

уравнения рабо чих линий.

Рациональный выбор взаимного направления движения фаз и органи зации потоков в массообменных аппаратах. Аппараты с непрерывным и сту пенчатым контактом фаз.

Предельные концентрации распределяемого компонента в отдающей и извлекающей фазах для противоточных процессов. Максимально возможная степень извлечения, минимальный и оптимальный расходы извлекающей фа зы.

Расчет потребного поперечного сечения (диаметра) колонны;

предель но допустимая и экономически оптимальная скорости сплошной фазы.

Анализ процессов и расчет высоты аппаратов с непрерывным контак том и числа ступеней в аппаратах со ступенчатым контактом фаз с помощью уравнения массопередачи. Основное уравнение массопередачи и средняя движущая сила массопередачи. Определение средней движущей силы при произвольном и линейном характере равновесной зависимости. Влияние структуры потоков фаз (продольного перемешивания) на среднюю движу щую силу. Факторы, влияющие на величину межфазной поверхности в пле ночных аппаратах и в аппаратах с диспергированием одной из фаз;

экспери ментальные подходы к определению поверхности контакта фаз. Различные модификации основного уравнения массопередачи.

Расчет высоты аппаратов с непрерывным контактом фаз с использова нием объемных коэффициентов массопередачи или метода единиц переноса.

Расчет числа ступеней аппаратов со ступенчатым контактом на основе коэф фициентов массопередачи, отнесенных к единице поперечного сечения, или числа единиц переноса на одну ступень;

использование эффективности (к.п.д.) ступени по Мерфи, соотношения между к.п.д. ступени и локальным к.п.д.. Численный расчет методом «от ступени к ступени», его графическая интерпретация с использованием «кинетической линии». Методы учета структуры потоков фаз при расчете массопередачи. Использование данных о распределении времени пребывания потоков в аппарате или на его ступени.

Анализ массообменных процессов и расчет аппаратов методом «теоре тических ступеней». Определение (численное и графоаналитическое) числа теоретических ступеней;

использование понятий высоты, эквивалентной тео ретической ступени, среднего коэффициента полезного действия ступени при расчетах аппаратов с непрерывным и ступенчатым контактом фаз соответст венно.

Сопоставление и место обоих рассмотренных методов расчета в про ектной практике. Использование компьютеров при расчетах.

Основные методы интенсификации массообмена в системах со свобод ной границей раздела фаз: создание оптимальных гидродинамических режи мов и повышение интенсивности массоотдачи, увеличение удельной поверх ности контакта фаз, снижение продольного перемешивания в потоках фаз.

4.3. Массообменные процессы и аппараты 4.3.1. Абсорбционные и экстракционные аппараты и установки Общие принципы устройства и классификация аппаратов для массооб менных процессов в системах "газ(пар)-жидкость" и "жидкость-жидкость".

Особенности конструкций абсорберов и экстракторов.

Основные типы абсорберов: насадочные и тарельчатые колонны, аппа раты со сплошным и секционированным барботажным слоем, аппараты с разбрызгиванием жидкости.

Особенности подходов к конструированию массообменных аппаратов для взаимодействия фаз, разделенных свободной поверхностью, примени тельно к работе с системами жидкость-жидкость. Основные типы экстракто ров: гравитационные колонны (полые, насадочные, тарельчатые) и экстрак торы с подводом внешней энергии (аппараты с мешалками смеси-тельно отстойных экстракторов, роторные, пульсационные и вибрационные, центро бежные).

Области применения, сравнительные характеристики и выбор аппара тов различных конструкций. Основные тенденции их совершенствования.

Схема абсорбционно-десорбционных установок: одноступенчатые и многоступенчатые;

с рециркуляцией (для обеспечения внешнего теплосъема) и без рециркуляции;

с выделением извлеченного компонента и регенерацией абсорбента (десорбцией при повышенной температуре, понижением давле ния, отдувкой инертным носителем).

Схемы экстракционных установок: одно- и многоступенчатые сме сительно-отстойные;

противо- и перекрестноточные;

с регенерацией экст рагента (реэкстракцией, ректииификацией и др.) Дистилляция. Разделение дистилляцией жидких гомогенных смесей и сжиженных газов;

области применения и особенности проведения процессов при различных давлениях.

Парожидкостное равновесие для систем с полной и ограниченной вза имной растворимостью и его влияние на возможность разделения компонен тов дистилляционными методами. Расчет равновесия для идеальных бинар ных смесей.

Простая и фракционная перегонка;

перегонка с дефлегмацией. Матери альный баланс, расчет выхода продукта и его среднего состава пр перегонке бинарных смесей. Перегонка с водяным паром, ее температура, расчет расхо да пара. Схемы установок. Тепловые балансы и расчет расходов теплоноси телей для этих процессов. Принципы молекулярной дистилляции и устройст ва соответствующих аппаратов.

Ректификация. Физико-химические основы и особенности условий проведения процессов. Схемы установок для непрерывной и периодической ректификации бинарных и многокомпонентных смесей. Особенности уст ройства аппаратов (насадочных и тарельчатых колонн) и выбора режимов их работы при ректификации по сравнению с абсорбцией;

специфика аппаратурного оформления при ректификации термолабильных веществ под вакуумом. Особенности устройства и варианты работы кипятильников и де флегматоров.

Моделирование и расчет процессов и аппаратов при непрерывной рек тификации бинарных сиситем. Основы численного и графоаналитического методов. Материальный баланс. Уравнения линий изменения рабочих кон центраций (рабочих линий) в колоннах с непрерывным и ступенчатым кон тактом. Определение минимального и рабочего флегмового числа. Тепловой баланс и расчет расходов теплоносителей. Принципы технико экономической оптимизации при расчете рабочего флегмового числа, разме ров аппаратуры и энергетических затрат. Расчет тарельчатых и насадочных ректификационных колонн с использованием методов, изложенных выше.

Особенности условий массопередачи при ректификации по сравнению с рас смотренными процессами с одним распределяемым компонентом;

влияние сильного изменения физико-химических свойств и термических эффектов на удельную поверхность контакта фаз и на кинетику массопередачи.

Принципы анализа и расчета периодической ректификации бинарных систем.

Физико-химические основы, области применения, особенности прове дения и схемы установок для экстрактивной и азеотропной ректификации.

4.3.2. Массообменные процессы с участием твердой фазы Элементы массопередачи в системах с твердой фазой. Физические мо дели и механизмы переноса массы в пористых твердых телах и обтекающем их потоке;

внутреннее и внешнее сопротивления массопереносу («внутрен няя и внешняя диффузия»). Нестационарность массопереноса в твердых те лах;

уравнение массопроводности, коэффициент массопровод-ности. Диффу зионные критерии Био и Фурье для массопередачи с твердой фазой. Расчет скорости процесса;

его лимитирующие стадии и способы интенсификации массопередачи.

Сушка твердых материалов. Общая характеристика процесса и области его применения. Состояние высушиваемых материалов;

формы связи влаги с материалами и методы удаления влаги из них. Равновесие между паром и жидкостью во влажном материале. Изотермы сушки;

влажное и гигроскопи ческое состояние материала. Направление и движущая сила массопередачи при сушке и увлажнении.

Методы сушки: конвективная, контактная, специальные.

Принципиальные схемы установок для конвективной сушки горячим воздухом, топочными и технологическими газами. Параметры влажного воз духа и их изменение в процессе сушки. Материальный и тепловой балансы, определение расхода сушильного агента и затрат теплоты на конвективную сушку - аналитически или с использованием диаграммы состояния воздуха.

Основные варианты проведения конвективной сушки, их анализ, сравни тельные характеристики и рациональные области применения.

Материальный и тепловой балансы контактной (кондуктивной) сушки;

расчет потребного расхода теплоносителя.

Сопоставление конвективной и контактной сушки и преимуществен ные области их применения.

Тепло-массообмен при сушке. Стадии удаления влаги: массопровод ность (влагопроводность внутри влажного материала и испарение с поверх ности («внутренняя и внешняя диффузия»);

понятие о термодиффузии. Типо вые кинетические кривые (кривые сушки и скорости сушки);

периоды посто янной и падающей скоростей сушки. Методы воздействия на лимитирующие стадии процесса и интенсификация массопередачи при сушке. Использова ние уравнения массопередачи и представлений о напряжении объема или по верхности по влаге при определении размеров сушилок.

Основные конструкции конвективных и контактных сушилок для суш ки штучных, кусковых и сыпучих, пастообразных материалов, для получения сыпучих продуктов непосредственно из растворов.

Сушка инфракрасными лучами (радиационная), токами высокой часто ты, сублимацией;

основные принципы устройства соответствующих аппара тов.

Преимущественные области применения, сравнительные характери стики и выбор сушилок различных конструкций. Основные тенденции их со вершенствования.

Краткие сведения о промышленном проведении процессов адсорбции газов и растворенных веществ, ионного обмена, растворения и экстрагирова ния из твердой фазы (выщелачивания), кристаллизации из растворов и рас плавов и о принципах устройства соответствующей аппаратуры.

4.3.3. Мембранные процессы и аппараты Общие сведения о мембранных процессах (баромембранных, дифу зионномембранных, электромембранных) и рациональных областях их при менения. Типы мембран. Основные представления о механизмах мембранно го разделения. Кинетика мембранных процессов. Явление концентрационной поляризации и методы снижения его отрицательного влияния на скорость процессов. Подготовка смесей перед мембранным разделением. Методы очи стки (регенерации) мембран. Моделирование и расчет мембранных процес сов и аппаратов. Пути интенсификации процессов раз-деленияс помощью пористых и непористых мембран. Основные конструкции (плоскокамерные, рулонные, трубчатые, половолокнистые) мембранных аппаратов, их сопос тавление и выбор.

6.2. Рабочий план лекционного курса № Наименование Содержание Объем темы темы темы в часах 1 2 3 Введение. Основные закономерности процессов и общие принципы расчета ап паратов химической технологии Классификация ХТП. Модели гидродинамической структуры пото ков. Общие принципы анализа и расчта ХТП. Теоретические основы процессов хими ческой технологии (закон сохранения и пере носа массы, энергии, закон термодинамиче ского равновесия). Кинетические закономер ности основных процессов химической тех нологии.

Гидромеханические процессы и аппараты химической технологии Основы гидравлики. Капельно-жидкое и парофазное состояние вещества. Гидростатика. Гидростатическое 0, давление. Дифференциальные уравнения рав новесия Эйлера. Основное уравнение гидро статики. Закон Паскаля. Давление жидкости на дно и стенки сосуда.

Гидродинамика. Скорость протекания и расход жидкости.

Вязкость, сила внутреннего трения, закон 0, внутреннего трения Ньютона. Режимы дви жения жидкости. Критерий Рейнольдса. Гид равлический радиус и эквивалентный диа метр. Уравнение неразрывности потока.

Дифференциальные уравнения движения Эй лера.

Уравнение Бернулли для Дифференциальные уравнения движения вяз 4 реальной и идеальной кой жидкости Навье-Стокса. Оператор Лапла жидкости. са.

Моделирование ХТП. Физическое и математическое моделирова 5 0, ние. Условия однозначности. Виды подобия:

геометрическое, временное, физическое, на чальных и граничных условий. Инварианты, симплексы, константы, критерии подобия.

Преобразование диффе- Критерий Ньютона. Основные модифициро 6 0, ренциальных уравнений ванные и сложные критерии гидродинамиче методми теории подобия. ского подобия.

Гидравлическое сопро- Общее уравнение сопротивления. Коэффици 7 тивление трубопрово- енты сопротивления. Коэффициенты сопро дов. тивления трения и местных сопротивлений Гидродинамика зерни- Движение потока через неподвижные зерни 8 стых материалов. стый слой. Характеристика зернистого мате риала. Псевдоожижение тврдого зернистого материала. Гидродинамическая сущность процесса псевдоожижения. Высота псевдо ожиженного слоя. Скорости начала псевдо ожижения, уноса, фактор формы.

1 2 3 Перемешивание в жид 9 Интенсивность и эффективность перемеши кой среде. вания. Модифицированные критерии. Крите рий мощности.

Тепловые процессы и аппараты химической технологии Тепловые процессы.

10 Способы передачи тепла. Теплопередача. Те пловые балансы. Теплопроводность. Темпе ратурное поле, температурный градиент. За кон Фурье. Коэффициент теплопроводности.

Дифференциальное 11 Коэффициент температуропроводности. Теп уравнение теплопровод- лопроводность плоской и цилиндрической ности Фурье. стенки. Тепловое излучение. Законы Стефана Больцмана, Кирхгофа. Взаимное излучение двух тврдых тел.

Передача тепла конвек 12 Закон теплоотдачи. Дифференциальное урав цией. нение конвективного переноса тепла (уравне ние Фурье-Кирхгофа). Подобие процессов те плоотдачи.

Уравнение теплопереда 13 Коэффициент теплопередачи. Теплопередача чи при постоянных тем- при переменных температурах теплоносите пературах для плоской и лей. Направления тока теплоносителей. Урав цилиндрической стенок. нение теплопередачи при прямотоке теплоно сителей. Выбор взаимного направления дви жения теплоносителей.

Определение температу 14 Промышленные способы подвода и отвода ры стенок. теплоты в химической аппаратуре.

Выпаривание.

15 Сущность однократного и многократного вы паривания. Выпаривание с тепловым насосом.

Материальный и тепловой балансы однократ ного выпаривания.

Многократное выпари 16 Схемы прямоточные, противоточные и с па вание. раллельным питанием. Материальный и теп ловой балансы многокорпусной выпарной ус тановки.

Температурные потери 17 Общая полезная разность температур в мно тепловой установки. гокорпусной выпарной установке и е рас пределение по корпусам. Предельное и опти мальное число корпусов в многокорпусной выпарной установке. Факторы, влияющие на производительность и интенсивность работы выпарной установки.

1 2 3 Массообменные процессы и аппараты химической технологии Основы массопередачи. Классификация процессов массопередачи. Равновесие 18 между фазами. Материальный баланс процессов мас сопередачи. Уравнение рабочей линии. Движущая сила массопередачи.

19 Молекулярная диффузия. Закон Фика. Дифференциальное уравнение конвектив- ного переноса массы. Второй закон Фика.

Уравнение массоотдачи.

20 Диффузионные критерии подобия. Скорость массопе редачи. Уравнение массопередачи. Связь коэффициен тов массопередачи и массоотдачи.

Основы расчта массо 21 Расчт диаметра аппарата. Расчт высоты аппарата.

обменных аппаратов. Число единиц переноса. Высота единицы переноса.

Ступень изменения концентрации, е определение графическим методом.

Абсорбция.

22 Равновесие в системах жидкость-газ. Закон Генри.

Расход абсорбента. Материальный и тепловой балан сы. Принципиальнее схемы абсорбции: прямоточная, противоточная, с рекуперацией жидкости и газа.

Перегонка жидкостей:

23 простая перегонка (дис- Физическая сущность процесса. Равновесие в системах тилляция) и ректифика- жидкость-пар. Закон Рауля. Диаграммы x-y, t-x,y.

ция.

Непрерывная ректифи 24 Схема процесса. Материальный баланс. Уравнения ли кация. ний рабочих концентраций укрепляющей и исчерпы вающей частей колонны. Построение на диаграмме x-y рабочих линий процесса. Минимальное и рабочее флегмовое число.

Тепловой баланс ректи 25 Периодическая ректификация бинарных смесей. Рек фикации. тификация многокомпонетных смесей. Азеотропная и экстрактивная ректификация.

Экстракция. Физическая сущность. Равновесие в системах жид- кость-жидкость. Изображение процессов смешения на треугольной диаграмме. Правило рычага. Кривая рав новесия на треугольной диаграмме.

Выбор экстрагента. Материальный баланс экстракции. Принципиальные схемы экстракции. Их изображение на треугольной диаграмме.

1 2 3 Сушка.

28 Сущность процесса. Виды сушки. Ос новные параметры влажного газа. Ма териальный и тепловой балансы сушки.

Теоретическая сушка.

29 Диаграмма J-x состояния влажного воздуха. Определение удельного рас хода воздуха и тепла в теоретической сушилке на J-x диаграмме. Изображе ние на J-x диаграмме процесса в дейст вительной сушилке.

Скорость сушки.

30 Изменение температуры материала в процессе сушки. Схемы сушильных процессов.

Кристаллизация.

31 Физические основы процесса. Способы кристаллизации. Материальный и теп ловой балансы кристаллизации. Суб лимация. Основные понятия, движущая сила процесса. Адсорбция. Основные понятия, виды адсорбентов. Статиче ская и динамическая активность. Мате риальный баланс.

32 Равновесие при адсорбции. Изотерма адсорбции. Десорбция. Принципиальные схемы адсорбцион ных процессов. Мембранные процессы разделения. Физическая сущность про цессов. Основные характеристики ме тодов. Обратный осмос.

Ультрафильтрация, испа 33 0, Основные понятия. Мембраны. Кине рение через мембрану, тика процессов мембранного разделе диализ, электродиализ, ния. Влияние различных факторов на диффузионное разделение процессы мембранного разделения.

газов. Методы очистки мембран.

34 Растворение и экстрагиро- Физико-химические основы процесса. 0, вание в системе тврдое Основной закон кинетики растворения.

тело-жидкость. Способы экстрагирования и растворе ния.

6.3. Рабочий план лабораторного практикума № те- Наименование Объем мы темы в часах 1 2 Изучение кинетики гравитационного осаждения 1. Изучение работы фильтрующей аппаратуры 2. Гидродинамика псевдоожиженного слоя 3. Определение расхода энергии на перемешивание 4. в жидких средах механическими мешалками 5. Изучение процесса выпаривания в вакуум-выпарной уста- новке.

6. Определение теплопроводности материалов. 7. Определение расхода энергии при перемешивании жидко- стей в аппарате с мешалкой.

8. Изучение процесса фильтрования суспензии. 9. Изучение гидродинамики псевдоожиженных слоев зерни- стых материалов.

10. Изучение кинетики сушки в воздушной циркуляционной сушилке.

11. Изучение массопередачи при адсорбции в аппарате с не- подвижным слоем адсорбента.

12. Определение коэффициентов массоотдачи в газовой фазе при испарении жидкости в воздушный поток в насадочной колонне.

6.4. Рабочий план практических занятий № те- Наименование Объем мы темы час Построение диаграмм по уравнению Бернулли для идеаль- 1.

ной и реальной жидкостей Определение расчетных потерь напора движущейся жидко- 2.

сти в трубопроводах Определение расчетной мощности на привод мешалки 3.

Определение производительности отстойника 4.

Определение расчетной поверхности теплопередачи для 5.

теплообменных аппаратов Определение расчетной поверхности теплопередачи в мно- 6.

гокорпусной выпарной установке Определение числа теоретических тарелок в ректификаци- 7.

онной колонне непрерывного действия Определение расходных параметров сушильного агента и 8.

энергозатрат процесса конвективной сушки 7. Самостоятельная работа студентов, распределение часов по формам работы Вид учебной работы Всего ча- Семестр сов 5 6 Часов на семестр 1. Курсовой проект (работа) 32 - 32 2.Расчетно-графические работы, 24 - 12 типовые расчеты 3.Реферат 18 6 6 4.Контроль работы (АКР, ДКР) 34 10 12 5.Подготовка к ЛР, ПЗ,С, 25 9 6 коллоквиумам, к текущей аттеста ции, к выполнению УНИРС 36 20 6 6.Самостоятельное изучение теоретического материала.

7.И (или) другие виды самостоятельной работы студен тов Итого 169 45 74 8. Перечень тем (заданий) ДКР Содержание темы (задания) Рекомендуемая литература Название темы Вопросы темы, (содержание зада (задания) ния) Перемещение жид- Особенности работы, сопоставление 1, костей и газов по и области применения основных трубопроводам и типов насосов - центробежных, сетям с помощью поршневых (плунжерных) и др.

машин, повышаю- Связь напора, мощности и к.п.д. с щих давление. производительностью (характери стики насосов). Работа насосов на сеть и их подбор;

регулирование производительности.

Циклы тепловых Наиболее распространенные массо- 1,5,7, двигателей обменные процессы химической технологии. Роль этих процессов на разных стадиях химических произ водств. Их сопоставление и пре имущественные области примене ния. Роль ряда массообменных про цессов при решении экологических проблем в различных отраслях про мышленности.

Распределяющие (носители) и рас пределяемые вещества;

выражение концентраций в системах с носите лями и без них.

Течение жидкостей Барботаж в системах газ (пар)- 4, и газов в аппаратах жидкость и движение капель одной химических произ- жидкости в другой. Методы диспер водств. гирования газов и жидкостей.

Удельные содержание дисперсной фазы и поверхность контакта фаз, средний поверхностно-объемный диаметр пузыря или капли, методы их экспериментального определе ния. Потоки в контактных устрой ствах тарельчатых колонн;

слагае мые гидравлического сопротивле ния и их суммарная величина;

унос капель жидкости и захлебывание тарельчатых аппаратов.

9. Перечень тем рефератов Наименование темы Рекомендуемая литература 1. Материальные и энергетические (тепловые) балансы;

1,3, определение массовых потоков и энергетических за трат.

2. Характеристика структуры потоков по распределе- 2,6, нию времени их пребывания в проточных аппаратах.

3. Методы учета влияния структуры потоков на скоро- 3,6, сти процессов.

4. Принципы организации потоков в аппаратах. 1,5, 5. Методы воздействия на лимитирующие стадии. 7,8,9, 6. Влияние распределения потоков в аппаратах на ход 2,5, процессов.

7. Гидравлическое моделирование. 8,5, 8. Классификация машин по принципу действия: объ- 4,5, емные (поршневые, ротационные и др.) и динамиче ские (лопастные — центробежные и осевые, машины трения и др.) насосы и компрессоры.

9. Пленочное гравитационное течение жидкости по 1, твердой поверхности;

режимы течения пленки: лами нарные - безволновой и волновой, турбулентный.

10. Мокрая очистка газов от пылей и туманов;

назначе- 5,8,9, ние и принцип метода, устройство и действие аппара тов.

11. Перемещение жидкостей и газов по трубопроводам и 7,8,9, сетям с помощью машин, повышающих давление.

12. Профиль локальных скоростей при установившемся 1,2, безволновом ламинарном течении;

расчет толщины и скорости стекания пленки при этих условиях.

13. Влияние противо- и прямотока газа на характеристи- 4,5, ки течения пленки.

14. Перемещение жидкостей насосами. Их основные па- 7,8, раметры: производительность, напор, мощность, к.п.д..

15. Технико-экономическая оптимизация при сопостав- 3,5,7, лении и выборе соответствующих процессов и аппа ратов, определении условий проведения процессов, проектировании и расчете аппаратов.

16. Расчет напора и потребляемой мощности;

подбор 2,5,8, двигателя к насосу.

17. Радиантный теплоперенос, его роль в химической 1,4, технологии.

18. Рациональный выбор взаимного направления движе- 3,6, ния фаз и организации потоков в массообменных ап паратах.

19. Излучения веществ в конденсированном и газообраз- 2,5, ном состояниях.

20. Радиантно-конвективный перенос теплоты. 6,7, 21. Теплоотдача при обогреве топочными и технологиче- 1,3, скими газами.

10 Перечень тем курсовых проектов № Раздел курса ПАХТ Основные аппараты, рекомендуемые на конструктивную разработку 1 Гидромеханические про- Фильтрующее оборудование:

(фильтр-прессы камерные, ФПАКМ, бара цессы банные вакуум-фильтры) Центрифуги (отстойные и фильтрующие, шнековые, сверхцентрифуги, тарельчатые сепараторы) 2 Тепловые процессы Многокорпусные выпарные установки (с естественной и принудительной циркуля цией раствора различного исполнения и типов) Роторные выпарные аппараты 3 Массообменные (диф- Абсорбционные установки (пленочные, та рельчатые, насадочные, роторные) фузионные) процессы Ректификационные установки для разде ления бинарных смесей (тарельчатые с разным типом тарелок, насадок и др.) Экстракционные установки (распылитель ные, насадочные, тарельчатые, пульсаци онные, центробежные) Сушильные установки (барабанные, рас пылительные, спиральные, с псевдоожи женным слоем, пневматические) Кристаллизаторы (изогидрические, изо термические, вакуумные, с классификацией кристаллов) Адсорберы (с неподвижным, движущимся и псевдоожиженным зернистым материа лом) Сублиматоры Вспомогательные аппараты:

Батарейные циклоны (Г : Т) Гидроциклоны (Ж : Т) Газожидкостные сепараторы (Г(П) : Ж) Отстойники непрерывного действия (Ж : Т, Ж : Ж) Пылевые центробежные сепараторы (Г : Т) Батарейные фильтры (Г : Т) Электрофильтры (Г : Т) Конденсаторы поверхностного типа Конденсаторы смешения Теплообменники различного типа (холодльники, подогреватели, испарители) 10. Рекомендуемый график самостоятельной, индивидуальной аудитор ной работы и текущей аттестации Семестр Формы самостоятель- Разбивка часов по учебным неделям ной работы № рабочей недели теоретических за нятий 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Количество часов в неделю Реферат * * Домашняя контрольная 9 * работа Аудиторная контроль- АКР АКР ная работа СНИРС По индивидуальным графикам студен тов Текущая аттестация * * * 11. Учебно-методический обеспечение дисциплины 11.1.Рекомендуемая литература Основная литература 1. Айнштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. Общий курс процессов и аппа ратов химической технологии. М.: Университетская книга;

Логос;

Физ маткнига, 2006. В 2 томах.

2. Захарова А.А. Процессы и аппараты химической технологии: учебник. – Академия, 2006.

3. Касаткин А.Г. - Основные процессы и аппараты химической технологии.

9-е изд. М.: Химия, 2003. 750 с.

4. Дытнерский Ю.И. - Процессы и аппараты химической технологии, т. 1,2.

М.: Химия, 2010.

Дополнительная литература 1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. - Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. 10-е изд. Л.: Химия, 1987.

560с.

2. Основные процессы и аппараты (пособие по проектированию)/ Под. ред.

Ю.И. Дытнерского, 2-е изд. М.: Химия, 2002. 272с.

5. Берд Р., Стьюарт В., Лайтфут Е. - Явления переноса. М.: Химия, 2004.

688с.

6. Коган В.Б. - Теоретические основы типовых процессов химической тех нологии. Л.: Химия, 2007. 592 с.

7. Плановский А.Н., Николаев П.И. - Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии, 3-е изд. М.: Химия, 2007. 496 с.

8. Кафаров В.В. - Основы массопередачи, 3-е изд. М.: Высшая школа, 2009.

439с.

9. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. - Теория и расчет. М. Хи мия, 2006.272с.

10. Дытнерский Ю.И., Брыков В.П., Каграманов Г.Г. Мембранное разделение газов. М.: Химия. 2001. 360с.

11. Перри Дж. - Справочник инженера-химика. Л.: Химия. 2009. 640 с.

Пособия и справочники для курсового проектирования 1. Основные процессы и аппараты химической технологии:

2. Пособие по курсовому проектированию. / Под ред. Ю.Н.

3. Дытнерского. – М.: Химия, 2003. – 272 с.

4. Романков П.Г., Носков А.А. Сборник расчетных диаграмм по 5. курсу процессов и аппаратов химической технологии. – 2-е изд.

6. – М.-Л.: Химия, 2007. – 24 с.

7. Справочник химика. / Под ред. Б.П. Никольского. – 2-е изд. Т. I– 8. V. – М.-Л.: Химия, 1962–1966.

9. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М.: Наука, 2002. – 720 с.

10. Рид Д., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. / Под ред. А.Н. Планов ского. – М.: Гостоптехиздат, 2004. – 344 с.

11. Рид Д., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Пер. со 2-го англ. изд. – Л.: Химия, 2001. – 702 с.

12. Перри Дж. Справочник инженера-химика: Пер. с 4-го англ. изд. / Под ред. Н.М. Жаворонкова и П.Г. Романкова. Т. I, II. – М.-Л.: Химия, 2009. – 640 с. и 504 с.

13. Бретшнайдер С. Свойства жидкостей и газов: Пер. с польск. /Под ред.

П.Г. Романкова. – Л.: Химия, 2006. – 636 с.

14. Цедерберг Н.В. Теплопроводность газов и жидкостей. – Л.:Госэнергоиздат, 2003. – 408 с.

15. Краткий справочник физико-химических величин. / Под ред. К.П. Ми щенко, А.А. Равделя. – 7-е изд. исправ. – Л.: Химия,2004. – 200 с.

16. Столяров Е.А., Орлова Н.Г. Расчет физико-химических свойств жидко стей. – Л.: Химия, 2006. – 112 с.

17. Викторов М.М. Методы вычисления физико-химических величин и при кладные расчеты. – Л.: Химия, 2007. – 360 с.

18. Теплотехнический справочник. / Под ред. В.Н. Юренева, П.Д. Лебедева. – 2-е изд. Т. 2. – М.: Энергия, 2006. – 896 с.

19. Гусев Ю.И., Карасев И.Н., Кольман-Иванов Э.Э. и др. Конструирование и расчет машин химических производств. –М.: Машиностроение, 2005. – 408 с.

20. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: Спра вочник. – Л.: Машиностроение, 2001. – 382 с.

21. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета хи мической аппаратуры: Справочник. – Л.:Машиностроение, 2000. – 752 с.

22. Карелин В.Я., Минаев А.В. Насосы и насосные станции. – 2-е изд. – М.:

Стройиздат, 2006. – 320 с.

23. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. – М.: Энергоатом издат, 2004. – 416 с.

24. Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М., Курочкина М.И.Методы рас чета процессов и аппаратов химической технологии.– СПб.: Химия, 2003.

– 496 с.

25. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление:

Справочное пособие. – М.: Энергоатомиздат,1990. – 367 с.

26. Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. Кн 1–2. – М.-Л.: Наука, 2006.

27. Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии. Т. 1, 2.– М.:

Мир, 2009. – 664 с.

28. Соломахова Т.С., Чебишев К.В. Центробежные вентиляторы:Справочник.

– М.: Машиностроение, 1980. – 175 с.

29. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. В 3-х томах. – Ка луга: Изд. Н. Бочкаревой, 2003.

30. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета технологического и природоохранного оборудования:

31. Справочник. В 3-х томах.– 2-е изд. – Калуга: Изд. Н. Бочкаревой, 2002.

11.2. Средства обеспечения освоения дисциплины Обучающие, контролирующие и расчетные комьютерные программы.

Информационные банки данных: государственные стандарты, отраслевые стандарты, технические условия, технологические инструкции.

11. 3. Материально-техническое обеспечение дисциплины Специализированная лаборатория и филиалы на предприятиях.

Сушильный шкаф, муфельная печь, весы аналитические и технические, лабораторная посуда, установки для титрования, фотоэлектроколориметры, спектрофотометры, микробиологический бокс, микроскопы, пипетки, бюксы, фильтры.

Лаборатория гидромеханических и массообменных процессов.

Лаборатория теплообменных процессов.

Установки и приборы для определения режимов перемещения жидко стей и сопротивления трубопроводов и аппаратуры;

коэффициентов тепло обмена и теплоотдачи;

коэффициентов массоотдачи и массопередачи, уста новки по ректификации, перегонке, адсорбции, обратного осмоса.



 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.