Программа учебной дисциплины «моделирование химико-технологических процессов» Направление подготовки icon

Программа учебной дисциплины «моделирование химико-технологических процессов» Направление подготовки


Смотрите также:
Рабочая учебная программа дисциплины Моделирование химико-технологических процессов Направление...
Программа учебной дисциплины «процессы и аппараты химической технологии» Направление подготовки...
Рабочая программа учебной дисциплины «математическое моделирование» Цикл...
Рабочая программа дисциплины моделирование химико-технологических процессов направление...
Рабочая учебная программа дисциплины Математическое моделирование технологических процессов...
Программа учебной дисциплины «автоматизация технологических процессов в металлургии» Направление...
Программа учебной дисциплины «пирометаллургическое оборудование» Направление подготовки...
Рабочая программа учебной дисциплины «Правоведение» Направление подготовки...
Программа учебной дисциплины «гидроаэромеханика и тепломассообмен» Направление подготовки...
Программа учебной дисциплины «пирометаллургическое оборудование» Направление подготовки...
Программа учебной дисциплины «экономика и управление производством» Направление подготовки...
Программа учебной дисциплины «русский язык и культура речи» Направление подготовки...



Загрузка...
скачать


ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»




Согласовано

Утверждаю


___________________

Руководитель ООП

по направлению 240100

проф. Н.М. Теляков


_______________________

Зав.кафедрой ПТПЭ

проф. Теляков Н.М.



^ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ


«МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ»


Направление подготовки: 240100 Химическая технология


Квалификация (степень) выпускника: бакалавр, специальное звание «бакалавр техники и технологий»

^ Форма обучения: очная


Составители: заведующий каф. ПТПЭ Н.М. Теляков

ассистент каф. ПТПЭ А.А.Дарьин


САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012


1.Цели и задачи дисциплины:

Учебная дисциплина "Моделирование химико-технологических процессов" — обязательная дисциплина федеральных государственных образовательных стандартов всех направлений первого уровня высшего профессионального образования (бакалавриата) и специалитета.

Основной целью образования по дисциплине освоение студентами специальности 240100 - «Химическая технология» вопросов моделирования и оптимизации сложных химико-технологических процессов, которые в свою очередь формируют профессиональный уровень специалиста по данной специальности.

Задачей изучения дисциплины является подготовка студентов к творческому применению полученных знаний при создании новых и совершенствованию действующих технологических процессов.

^ Основными обобщёнными задачами дисциплины (компетенциями) являются:

  • овладение знаниями в области моделирования процессов и аппаратов химической технологии, составления и оптимизации математических моделей, использования современных математических программных пакетов в моделировании.

  • формирование: профессиональных навыков моделирования химико-технологических процессов, организации и проведения эксперимента, анализу и обработке данных с использованием современных информационных технологий.



^ 2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО по направлению подготовки 240100 - «Химическая технология»

Дисциплина «Моделирование химико-технологических процессов» относится к профессиональному циклу основной образовательной программы.

Содержание дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин естественнонаучного и профессионального циклов, а знания, умения и навыки, полученные при её изучении, будут использованы в процессе освоения специальных дисциплин, при курсовом и дипломном проектировании, в практической профессиональной деятельности.

^ 3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих профессиональных компетенций (ПК) выпускника:

а) общекультурными (ОК)

  • владеть культурой мышления, обобщать и анализировать информацию, поставить

  • цель и выбрать пути ее достижения (ОК-1);

  • самостоятельно приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-4)

  • владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации (ОК-10);

  • использовать компьютер, как средство управления информацией (ОК-11);

б). профессиональными:

- производственно-технологическая деятельность:

способен выявлять объекты для улучшения в технике и технологии (ПК-11).

- научно-исследовательская деятельность:

  • способен выбирать методы исследования, планировать и проводить необходимые эксперименты, интерпретировать результаты и делать выводы (ПК-19);

  • способен использовать основные понятия, законы и модели термодинамики, химической ки-нетики, переноса тепла и массы (ПК-21);

  • способен выбирать и применять соответствующие методы моделирования физических, химических и технологических процессов (ПК-22);


В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

  • системный метод анализа технологических процессов;

  • современные методы моделирования технологических процессов;

  • методы оптимизации технологических процессов;

  • методы дифференциального и интегрального исчислений, теорию дифференциальных уравнений для построения и анализа математических моделей явлений и технологических процессов;

  • методы статистического анализа;

  • основы информационных технологий;

  • технические и программные средства.

уметь:

  • применять основные положения системного метода для анализа и математического описания технологического процесса;

  • правильно выбирать тот или иной метод моделирования в конкретных условиях;

  • производить анализ модели с целью оптимизации параметров исследуемого процесса;

  • применять методы моделирования для описания закономерностей технологических процессов;

  • применять методы дифференциального исчисления для решения экстремальных задач, исследования поведения функций и решения нелинейных уравнений;

  • применять интегральное исчисление для вычисления геометрических и физических характеристик объектов;

  • строить и анализировать математические модели тепломассопереноса,

  • разрабатывать алгоритмы и программы с использованием структурного подхода;

  • использовать основные численные методы для решения инженерных задач;

  • осуществлять корректное математическое описание физических и химических явлений технологических процессов;

  • применять современное физическое оборудование и приборы при решении практических задач;

  • выполнять термохимические расчеты, расчеты химического равновесия, равновесия в растворах;

  • анализировать фазовые равновесия на основе диаграмм состояния;

  • использовать справочную литературу для выполнения расчетов;

  • описывать, рассчитывать и анализировать процессы переноса тепла и массы; выделять факторы, определяющие их интенсивность.

владеть:

    • методами анализа и численными методами, вычислительной техникой при решении;

    • прикладных задач в области профессиональной деятельности;

    • методами работы в среде Windows, используя все ее приложения;

    • методами работы на основных физических приборах;

    • основными физико-химическими расчетами химико-технологических процессов.

^ 4. Объём дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

VII










^ Аудиторные занятия (всего)

98

98










В том числе:
















Лекции

42

42










Практические занятия (ПЗ)

56

56










Семинары (С)
















Лабораторные работы (ЛР)

36

36










^ Самостоятельная работа (всего)

10

10










В том числе:
















Курсовой проект (работа)
















Расчетно-графические работы
















Реферат
















^ Другие виды самостоятельной работы


































Вид промежуточной аттестации: зачет

зач.

зач.










Общая трудоемкость час

зач. ед.

108

108










3

3











^ 5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела



Методы моделирования и области их применения

Основные понятия и определения. Предмет дисциплины. Значение моделирования в научных исследованиях и промышленной практике. Содержание дисциплины. Роль теоретических и экспериментальных методов в исследованиях. Виды подобия, модели и моделирование. Физическое и математическое моделирование. Адекватность моделей. Моделирование на ЭВМ.



Основные понятия и определения

Основы классификация методов исследований. Кибернетика. Управление. Система, объект, процесс. Составление и решению дифференциальных уравнений, описывающих процессы химической технологии. Структурные схемы объектов химической технологии.



Общие принципы и этапы построения математической модели.

Общие принципы анализа типовых технологических процессов. Общие принципы построения модели процесса. Системный анализ процессов химической технологии Блочный принцип описания объекта исследований. Классификация математических моделей. Схема построения математических моделей процессов химической техно­логии. Методы проверки адекватности модели и объекта и ее коррекция.



Математическое описание процессов химического превращения (кинетические модели)

Основные понятия химической кинетики. Особенности гетерогенных химических процессов. Методы определения кинетических характеристик химических реакций. Построение кинетических моделей.



Математическое описание процессов перемещения веществ (гидро­динамические модели)

Модели структуры потоков. Модель идеального перемешивания. Модель идеального вытеснения. Диффузионная модель. Передаточная функция объекта с полузамкнутым каналом и структурой потока, соответствующей диффузионной модели. Ячеечная модель. Комбинированные модели.



Математические модели химических реакторов


Характеристика химических реакторов. Математические модели химических реакторов идеального перемешива­ния и идеального вытеснения. Сравнение химических реакторов идеального перемешивания и идеаль­ного вытеснения. Математическая модель каскада реакторов идеального перемешивания.



Математические модели некоторых теплообменных и абсор­бционных аппаратов

Математические модели простейших типов теплообменных аппаратов. Математическая модель противоточного теплообменника с сосредото­ченными параметрами. Математическая модель противоточного абсорбционного аппарата.



Статистические математические модели

Классификация и общий вид уравнений статистических моделей. Статистические модели объектов на основе пассивного и активного эксперимента (пол­ный и дробный факторный эксперимент). Статистические модели области оптимума объекта исследования.



Оптимизация химико-технологических процессов.

Понятие об оптимизации. Критерий оптимальности. Методы решения оптимальных задач. Математические модели как основа оптимизации технологических процессов. Оптимизация методом дифференциального исчисления. Поиск оптимума численными методами. Экспериментальный поиск оптимума. Частные задачи оптимизации химических реакторов.



^ 5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п

Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин

№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1.

Металлургические технологии

+






















+

^ 5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лек-

ций

Практ.

зан.

Лаб.

зан.

Семи-наров

СРС

Всего

часов



Методы моделирования и области их применения

4

8

4




10

26



Основные понятия и определения

4

4










8



Общие принципы и этапы построения математической модели.

10




14







24



Математическое описание процессов химического превращения (кинетические модели)

4













4



Математическое описание процессов перемещения веществ (гидро­динамические модели)

12

8

18




32

70



Математические модели химических реакторов

6

8










14



Математические модели некоторых теплообменных и абсор­бционных аппаратов

4

4










8



Статистические математические модели

6













6



Оптимизация химико-технологических процессов.

4

4







12

20


^ 6. Лабораторный практикум

№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименования лабораторных работ

Трудо-емкость

(час.)



3, 5, 6

Определение параметров модели идеального перемешивания.

8



3, 5, 6

Определение параметров ячеечной модели из n аппаратов идеального перемешивания (n=2).

6



3, 5, 6

Определение параметров ячеечной модели из n аппаратов идеального перемешивания (n=3).

6



3, 5, 6

Определение параметров ячеечной модели из n аппаратов идеального перемешивания (n=4).

6



3, 5, 6

Определение параметров комбинированной модели.

10


^ 7. Практические работы



п/п

№ раздела дисциплины

Тематика

Трудо-емкость

(час.)



1, 2

Составление модели проведения химического эксперимента

4



5, 6

Составление модели реактора идеального перемешивания при использовании дифференциального уравнения.

4



5, 6

Составление модели перемешивания твердых частиц в аппарате КС при использо­вании дифференциального уравнения с частными производными.

4



7

Применение метода конечных разностей для решения тепловых химико-технологических задач.

4



1

Основные сведения о Mathcad: Алгебраические вычисления. Дифференцирование, Интегрирование

4



1

Нелинейные алгебраические уравнения.

Линейная алгебра. Системы линейных уравнений

4



1, 3, 5, 6

Обыкновенные дифференциальные уравнения: динамические системы. Дифференциальные уравнения в частных производных. Статистика Интерполяция и регрессия. Спектральный анализ.

4



1, 3, 5, 6

Основы графической визуализации вычислений в MatLab. Пользовательский интерфейс MatLab. Обычная графика MatLab. Специальная графика. Операторы и функции. Специальные математические функции.

4



9

Решение задачи об оптимизации химико-технологического процесса

4



^ 8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)

Курсовые проекты (работы) не предусмотрены.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература

  1. Т. Н. Гартман, Д. В. Клушин. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов. / Учеб. пособие для вузов — М. : ИКЦ «Академкнига», 2006. - 416 с.

  2. Гринин А.С., Орехов Н.А., Новиков В.Н. Математическое моделирование в экологии: Учеб. пособие для вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. 269 с.

  3. Очков В.Ф. Mathcad 14 для студентов и инженеров. / - СПб.: Изд. «БХВ-ПЕТЕРБУРГ», 2009, - 512 с.

  4. С.В. Поршнев. MATLAB 7. Основы работы и программирования. М.: Издательство: «Бином-Пресс», 2010 г. – 320 c.

  5. Математическое моделирование и методы реализации математических моделей. /Холоднов В.А., Иванова Е.Н., Кирьянова Л.С., Князьков В.М., Белоглазов И.Н.. - СПб.: Издательский дом «Руда и металлы», 2002. 170с.

  6. Методы исследований и организация экспериментов / под ред. проф. К. П. Власова. X.: Издательство «Гуманитарный Центр», 2002.—256 с.

  7. Абиев Р.Ш. Вычислительная гидродинамика и тепломассообмен. Введение в метод конечных разностей: Учебное пособие. СПб.: Изд-во НИИХимии СПбГУ. 2002. 576 с.

б) дополнительная литература

  1. Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов. М.: Химия. 1982. 287 с.

  2. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В.. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. М.: Высшая школа. 1985. 327 с.

  3. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. М.: Химия, 1969. - 564с.

  4. Бондарь А.Г. Математическое моделирование в химической технологии. Киев.: Высшая школа. 1973. 274 С.

  5. Кафаров В.В., Глебов М.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств. М.: Высшая школа. 1991. 400 с.


в) программное обеспечение

Электронные версии учебников, пособий, методических указаний, рекомендаций по всем видам учебной работы, предусмотренных рабочей программой вуза, находящиеся в свободном доступе для обучающихся в вузе студентов.

Операционные системы Windows, стандартные офисные программы. Пакеты Mathcad и Mathlab для выполнения математических и технических расчетов.

^ 9.Материально-техническое обеспечение дисциплины

Использование материалов и приборов лаборатории кафедры печных технологий и переработки энергоносителей. Использование студентами для самостоятельной работы учебников и учебных пособий, разработанных на кафедре.

Для реализации лабораторного практикума по дисциплине кафедра располагает следующим оборудованием:

  1. Установка каскада аппаратов перемешивания.

  2. Контрольно-измерительные приборы.

  3. Компьютерный класс кафедры печных технологий и переработки энергоносителей для обработки экспериментальных данных, моделирования и составления отчетов.

^ 10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

Примерная программа предусматривает возможность обучения в рамках традиционной поточно-групповой системы обучения. При этом обучение рекомендуется в течение одного семестра: для бакалавров — в VII семестре.

Разработчики:

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»


Заведующий кафедрой печных технологий и переработки энергоносителей, профессор

Н.М.Теляков

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»


Ассистент кафедры печных технологий и переработки энергоносителей,

А.А.Дарьин




Скачать 212,39 Kb.
оставить комментарий
Дата26.09.2012
Размер212,39 Kb.
ТипПрограмма, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

хорошо
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх