Программа учебной дисциплины «процессы и аппараты химической технологии» Направление подготовки icon

Программа учебной дисциплины «процессы и аппараты химической технологии» Направление подготовки


Смотрите также:
Программа учебной дисциплины «механические процессы химической технологии» Направление...
Рабочая программа дисциплины «Специальное оборудование» для специальности 240801 «Машины и...
Рабочая программа дисциплины «процессы и аппараты химической технологии» для специальности 17...
Рабочая программа дисциплины «процессы и аппараты химической технологии» для специальности 17...
Процессы и аппараты химической технологии...
Образовательный стандарт специальность: 170500 [240801] «Машины и аппараты химических...
Образовательный стандарт специальность: 170500 «Машины и аппараты химических производств»...
Образовательная программа: Специальность: 170500 Машины и аппараты химических производств...
Программа курса «Процессы и аппараты химической технологии»...
Рабочая программа по дисциплине "Основные процессы и аппараты химической технологии" для...
Рабочая программа дисциплины «Технология машиностроения» для специальности 170500 «Машины и...
Рабочая программа дисциплины «основы и элементы гидравлического привода» для специальности...



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


«ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ»


Направление подготовки: 240100 Химическая технология


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

^ Форма обучения: очная


Составители: заведующий каф. ПТПЭ Н.М. Теляков

доцент каф. ПТПЭ С.Н.Салтыкова

ассистент каф. ПТПЭ Д.В.Горленков


САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012

1.Цели и задачи дисциплины

Учебная дисциплина "Процессы и аппараты химической технологии" является одной из основных профилирующих дисциплин в системе подготовки бакалавров. Основной целью дисциплины является ознакомление слушателей с основами конструкций химического оборудования, привитие навыков выполнения расчетов, использования критериальных зависимостей в процессе решения задач тепло- и массообмена при выборе тех или иных агрегатов. Основными обобщёнными задачами дисциплины (компетенциями) являются приобретение необходимых знаний по основным технологическим процессам и оборудованию; овладение методами расчета материального и теплового балансов основных переделов химико-технологических процессов; формирование навыков выполнения расчета основных агрегатов; по сбору и анализу информационных исходных данных для проектирования технологических установок; в разработке проектной и рабочей технической документации.

^ 2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО

Дисциплина «Процессы и аппараты химической технологии» относится к профессиональному циклу основной образовательной программы и входит в его базовую часть. 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 профессиональной деятельности. Изучение и успешная аттестация по данной дисциплине, наряду с другими дисциплинами, являются необходимыми для освоения специальных дисциплин, прохождения учебной и производственной практик. Дисциплина является предшествующей для изучения последующих дисциплин цикла Б.3 (профессиональные дисциплины) в базовой части – Моделирование химико-технологических процессов (8-й семестр), Химические реакторы (7-ой семестр), Системы управления химико-технологическими процессами (8-й семестр), в вариативной части – Высокотемпературные процессы химической технологии (7-8-й семестры).

^ 3. Требования к результатам освоения дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих Профессиональных компетенций:

  • способен осуществлять технологический процесс в соответствии с регламентом и использовать технические средства для измерения основных параметров технологического процесса, свойств сырья и продукции (ПК-7);

  • способен разрабатывать проекты ( в составе авторского коллектива) (ПК-26);

  • способен проектировать технологические процессы с использованием автоматизированных систем технологической подготовки производства (в составе авторского коллектива) (ПК-28).


В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

  • конструкции основных аппаратов химико-технологических процессов, принципы их работы и возможности их применения;

  • основы теории теплопередачи;

  • основы теории массопередачи в системах со свободной и неподвижной границей раздела фаз;

  • методы расчета тепло-и массообменной аппаратуры;

  • основы теории процесса в химическом реакторе, методологию исследования взаимодействия процессов химических превращений и явления переноса на всех масштабных уровнях,

  • методику выбора реактора и расчета процесса в нем;

  • основные реакционные процессы и реакторы химической и нефтехимической технологии.

Уметь:

  • проводить анализ, сопоставлять между собой различные переделы и грамотно выбирать оформление тех или иных технологических схем;

  • выявлять возможные элементы моделирования технологических процессов и на этой основе выполнять расчет и выбор основных аппаратов;

  • выполнять технологические расчеты основных аппаратов и на основе этих расчетов делать выбор стандартного оборудования при проектировании технологических схем цепи аппаратов;

  • использовать ЭВМ для выполнения расчетов процессов и аппаратов технологического оборудования;

  • определять основные характеристики процессов тепло-и массопередачи;

  • рассчитывать параметры и выбирать аппаратуру для конкретного химико-технологического процесса;

  • рассчитывать основные характеристики химического процесса;

  • произвести выбор типа реактора и произвести расчет технологических параметров для заданного процесса.

Владеть:

  • навыками работы с современными программными средствами подготовки конструкторско-технологической документации;

  • методами анализа технологических процессов и их влияния на качество получаемых изделий;

  • методами определения оптимальных и рациональных технологических режимов работы оборудования;

  • методами расчета и анализа процессов в химических реакторах.


^ 4. Объём дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 13 зачетных единиц

^ Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

IV

V

VI

VII

VIII

^ Аудиторные занятия (всего)

193

36

17

18

68

54

В том числе:



















Лекции

105

18

17

18

34

18

Практические занятия (ПЗ)

54

18










36

Семинары (С)



















Лабораторные работы (ЛР)

34










34

18

^ Самостоятельная работа (всего)

264

90

34

36

68

36

В том числе:



















Курсовой проект (работа)

18













18

Расчетно-графические работы

96

24

24

24

24




Реферат



















^ Другие виды самостоятельной работы

150

66

10

12

44

18






















Вид промежуточной аттестации: экзамен, зачет

экзамен, зачет

зачет

экзамен

экзамен

экзамен

зачет

Общая трудоемкость, час

зач. ед.

457

126

51

54

136

90

13

3,5

1,5

1,5

4

2,5


^ 5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины


п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела

1

2

3



Введение

Основная задача и содержание курса. Основные принципы выбора и конструирования технологической аппаратуры.



Процессы выщелачивания, основные конструкции выщелачивателей


Процессы выщелачивания. Варианты аппаратурного оформления. Проточное (перколяционное), агитационное, смешанное – агитационно-перколяционное. Основные аппараты и аппаратурно-технологические схемы процесса выщелачивания. Принцип расчета и выбора аппаратов различного типа.

Конструкции реакторов для агитационного выщелачивания. Принцип организации процесса выщелачивания. Перемешивание и выбор перемешивающих устройств для реакторов. Назначение перемешивания в жидкой среде. Основные факторы при выборе мешалок. Типы механических мешалок, их конструкционные особенности и области их применения (лопастные мешалки, пропеллерные, турбинные, цепные, специальные). Определение рабочей мощности мешалки. Моделирование механических мешалок для процессов растворения твердых веществ. Принцип расчета. Категории гидродинамического подобия для процесса перемешивания. Мешалки с пневматическим перемешиванием, барботажное и аэролифтное перемешивание. Расчет потребного количества и давления воздуха (газа), необходимого для пневматического перемешивания. Автоклавы и их расчет. Основные типы автоклавов: с поверхностным нагревом и механическим перемешиванием, с применением острого пара для нагрева и перемешивания. Расчет производительности автоклава. Расход пара на нагрев и перемешивание. Проверочный расчет прочности стенки аппарата. Схема непрерывно действующих реакторов различного типа. Техника безопасности при работе реакторов. Антикоррозионная защита аппаратов. Расчет производительности реакторов.



Разделение пульп, основные аппараты для этих процессов

Способы разделения пульп и суспензий. Классификация пульп. Разделение пульп гравитационным способом, путем фильтрации и за счет центробежных сил. Процессы отстаивания. Конструкции отстойников, их расчет, принцип выбора аппарата. Зависимость скорости отстаивания от различных факторов. Степень уплотнения сгущенного продукта. Теоретическая скорость осаждения твердой частицы в неподвижной среде. Значение коэффициента сопротивления. Определение скорости осаждения частиц по методу Стокса и методу Лященко. Поправочные коэффициенты, зависящие от формы частиц. Определение площади и высоты отстойника. Расчет содержания растворимых веществ, увлекаемых шламом. Типы сгустителей и их конструкции. Схемы непрерывной противоточной декантации. Способы антикоррозионной защиты. Технико-экономическое сравнение различных типов отстойников.Процессы фильтрации. Классификация фильтрующих перегородок. Факторы, влияющие на выбор фильтров. Фильтры периодического действия: нутч-фильтры, фильтр-пресс, мешочный фильтр, свечевые и пальчиковые фильтры и др. Фильтры непрерывного действия: барабанный и дисковый вакуум-фильтры, ленточные фильтры, барабанные фильтры, работающие под давлением, другие виды фильтров. Основное управление фильтрации. Определение констант фильтрации, скорости фильтрации и скорости промывки осадка. Содержание сухого вещества в осадке и концентрация твердого в пульпе. Расчет поверхности фильтрации и принцип выбора фильтра.Процессы центрифугирования. Фильтрация, отстаивание и осветление с помощью центрифуг. Классификация центрифуг по фактору разделения. Устройство центрифуг. Периодически действующие центрифуги, непрерывно действующие центрифуги, сверхцентрифуги.Расчет фактора разделения при центрифугировании. Расчет допустимого числа оборотов центрифуг.



Процессы теплообмена, аппаратура для этих процессов


Процессы теплообмена. Способы нагрева и охлаждения. Выбор теплоносителя или охлаждающего агента. Типовые группы теплообменных устройств: нагрев паром, жидкостями, газами и электрическим током. Охлаждающие агенты. Выбор теплообменных аппаратов. Классификация теплообменных аппаратов по способу передачи тепла. Поверхностные теплообменники (оросительные, погруженные, «труба в трубе», кожухотрубные и др.). Теплообменники смешения, основные конструкции и устройство. Регенеративные теплообменные аппараты. Сравнение теплообменных аппаратов. Принцип расчета поверхностных теплообменников. Нахождение средней поверхности для цилиндрической стенки. Уравнение теплопередачи Ньютона-Фурье для плоской и цилиндрической стенки. Нахождение коэффициента теплопередачи. Значение критериев подобия при передаче тепла конвекцией. Определение значения коэффициента теплоотдачи. Принцип расчета и выбора теплообменных аппаратов. Процессы выпаривания. Аппаратура для выпаривания. Выпаривание при различных давлениях. Факторы, влияющие на производительность и интенсивность работы выпарных аппаратов. Устройство выпарных аппаратов. Аппараты со свободной циркуляцией (змеевиковые, рубашечного типа и с горизонтальными трубами). Аппараты с естественной циркуляцией (с центральной циркуляционной трубой, с подвесной греющей камерой, с выносным кипятильником). Аппараты с принудительной циркуляцией. Пленочные аппараты.

Многокорпусные выпарные установки. Схемы с прямоточным, с противоточным и с параллельным питанием. Расчет количества выпариваемой воды и расхода пара. Определение теплоты парообразования жидкости. Антикоррозионная защита и защита от инкрустации теплообменных поверхностей.



Процессы массопередачи, аппаратура для массообменных процессов


Аппаратура для кристаллизации. Основные понятия растворимости. Насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы. Способы перевода растворов в неустойчивое состояние. Типы и основы конструкции кристаллизаторов. Кристаллизаторы с водяным охлаждением (со встроенными змеевиками или рубашками, горизонтальные кристаллизаторы непрерывного действия с выносным холодильником). Кристаллизаторы с воздушным охлаждением; барабанный вращающийся кристаллизатор непрерывного действия. Вакуум-кристиаллизаторы. Непрерывно действующие схемы. Принцип выбора аппаратов для кристаллизации. Уравнение для определения количества образовавшихся кристаллов. Тепловой баланс для случая кристаллизации. Определение теплоты образования кристаллов .Аппаратура для процессов сорбции, экстракции и ректификации. Основные виды аппаратов, их устройство, конструктивные особенности и принцип работы. Основы технологического расчета и выбор аппаратов для процессов массопередачи.


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


№ п/п

Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин

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

1

2

3

4

5

1.

Моделирование химико-технологических процессов




+

+

+

+

2.

Химические реакторы

+

+

+

+

+

3.

Системы управления химико-технологическими процессами



+

+

+

+

4.

Оборудование высокотемпературных производств




+

+

+

+


^ 5.3. Разделы дисциплин и виды занятий


п/п

Наименование раздела

дисциплины

Лек-

ций

Практ.

зан.

Лаб.

зан.

Семи-наров

СРС

Всего

часов

  1. 1

Введение

9

10







52

71

  1. 2

Процессы выщелачивания, основные конструкции выщелачивателей

24

10

8




53

95



Разделение пульп, основные аппараты для этих процессов

24

10

8




53

95



Процессы теплообмена, аппаратура для этих процессов

24

10

9




53

96



Процессы массопередачи, аппаратура для массообменных процессов

24

14

9




53

100


^ 6. Лабораторный практикум


п/п

раздела

дисциплины

Наименование лабораторных работ

Трудоемкость

(час.)

1.

4

Определение удельной площади сгущения

4

2.

4

Определение гранулометрического состава мелкодисперсных порошков методом весовой седиментации

4

3.

4

Аппаратурное оформление и конструкция ротора центробежного экстрактора

4

4.

2,3

Исследование влияния силикатных бактерий на кварцсодержащие материалы

4

5.

2

Определение пористости кварцсодержащего материала (на примере обработки кварца силикатными бактериями)

4

6.

3

Изучение закономерностей распределения осевых составляющих скорости течения газа по поперечному сечению потока

5

7.

3

Определение констант процесса фильтрации

4

8.

3,5

Изучение гидродинамики псевдоожиженного слоя

5


^ 7. Практические занятия (семинары)


п/п

раздела дисциплины

Наименование практических занятий


^ Трудоемкость (час.)

1

2

3

4

1.

2,3

Общие сведения о паре и нагреве. Теплопередача.

6

2.

2,3,4

Переход теплоты за счет теплопроводности

6

3.

2,3,4

Передача теплоты лучеиспусканием

6

4.

2,3

Расчет поверхностных конденсаторов

6

5.

3,5

Расчет многокорпусной выпарки

6

6.

2,3,5

Расчет ректификационной колонны

6

7.

2,3,5

Расчет мешалок

6

8.

2,3,5

Расчет сушилок

6

9.

4,5

Расчет печей

6


^ 8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)

  1. Определить основные размеры пенного газопромывателя для очистки от пыли 20000м3/ч газа при температуре 40 0С.

  2. Рассчитать теплообменный аппарат для охлаждения 1,1 кг/с диэтилового эфира рассолом.

  3. Рассчитать кожухотрубчатый холодильник диаметром 159 мм с трубами 25X2 мм (ГОСТ 15120—79).

  4. Рассчитать кожухотрубчатый холодильник диаметром D = 273 мм трубами 25X2 мм (ГОСТ 15120—79).

  5. Рассчитать кожухотрубчатый аппарат D = 400 мм одноходовый (ГОСТ 15122—79).

  6. Рассчитать кожухотрубчатый холодильник диаметром 325 мм с трубами 25X2 мм двухходовой (ГОСТ 15120—79).

  7. Рассчитать кожухотрубчатый аппарат диаметром 400 мм с трубами 20X2 мм двухходовой.

  8. Рассчитать горизонтальный кожухотрубчатый теплообменный аппарат для нагрева 20 т/ч толуола. Турбулентное течение толуола в трубном пространстве.

  9. Рассчитать горизонтальный кожухотрубчатый теплообменный аппарат для нагреза 20 т/ч толуола. Ламинарное течение толуола в трубном пространстве.

  10. Рассчитать кожухотрубчатый теплообмен­ник для охлаждения в меж­трубном пространстве 1240 мэ/ч (считая при нормальных усло­виях) азота.

  11. Рассчитать теплообменный аппарат типа "труба в трубе".

  12. Рассчитать вынесенную греющую камеру выпарного аппарата.

  13. Рассчитать змеевик для периодического нагрева ксилола в баке.

  14. Рассчитать батарейный циклон для очистки от пыли 7800 м3/ч газа при температуре 310 0С.

  15. Рассчитать трехкорпусную прямоточную выпарную установку с естественной циркуляцией раствора для концентрирования 5 т/ч 12% водного раствора азотнокислого натрия.

  16. Рассчитать ректификационную колонну непрерывного действия с ситчатыми тарелками для разделения под атмосферным давлением 10 т/ч жидкой смеси, содержащей 50% (масс.) бензола и 50 % (масс.) толуола.

  17. Расчет сушилки кипящего слоя для сушки хлористого калия.

  18. Расчет аппарата кипящего слоя для сушки коксика.

  19. Определение основных размеров двухвальцовой сушилки для сушки пасты углекислого никеля производительностью 80 кг/ч пасты.

  20. Рассчитать трубчатый рекуператор.

  21. Рассчитать радиационный рекуператор, работающий в системе комбинированного радиационного-конвективного рекуператора.

  22. Рассчитать игольчатый рекуператор.

  23. Рассчитать рекуператор из односторонне-игольчатых труб длиной 880 мм из серого чугуна.

  24. Рассчитать и спроектировать ректифтикационную установку для непрерывного разделения смеси толуола- СCl4.

25. Рассчитать и спроектировать установку для охлаждения изоамилацетата рассолом.

^ 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература

  1. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Учебник: В 2 кн./ В.Г. Айнштейн, М.К. Захаров, ГА. Носов и др.; Под ред. В.Г. Айнштейна. М.: Логос; Высшая школа. 2003. Кн. 1. 912 с.: ил.

  2. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Учебник: В 2 кн./В.Г. Айнштейн, М.К. Захаров, Г.А. Носов и др.; Под ред. В.Г. Айнштейна. М.: Логос; Высшая школа. 2003. Кн. 2. 872 с.: ил.

  3. Телегин А.С., Швыдкий B.C., Ярошенко Ю.Г. Тепломассоперенос: Учебник для вузов: 2-е изд., перераб. и доп. / Под редакцией Ю.Г. Ярошенко. М.: ИКЦ «Академкнига». 2002. 455 с.

  4. Шервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопередача. М.: Химия. 1982. 696 с.


б) дополнительная литература

  1. Калицун В.И. и др. Основы гидравлики и аэродинамики: 2-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат. 2002. 296 с.

  2. Ламб Г. Гидродинамика. Том I. Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». 2003. 452 с.

  3. Ламб Г. Гидродинамика. Том II. Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». 2003. 482 с.


в) программное обеспечение

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


г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

Операционные системы Windows, стандартные офисные программы.


^ 10.Материально-техническое обеспечение дисциплины

Лабораторные работы проводятся в специализированных лабораториях, в которых смонтированы лабораторные стенды, позволяющие выполнять работы по определению тех или иных параметров, необходимых при расчетах для выбора химико-технологических агрегатов и для изучения принципа работы и эксплуатации различных аппаратов. Представлены установки, позволяющие определять физико-химические параметры сред, перерабатываемых в химической промышленности и необходимые для расчета и выбора аппаратуры.

Специализированная лаборатория.

Для реализации лабораторного практикума по дисциплине кафедра располагает лабораторией, оснащённой следующими приборами:

  1. Печь для определения коэффициента теплоотдачи

  2. Стенд для определения коэффициентов трения и местных сопротивлений

  3. Установка для исследования процесса фильтрации

  4. Измерительные приборы для контроля технологических параметров процесса.


^ 11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

Преподавание дисциплины основано на организации внутри дисциплины и междисциплинарных образовательных модулей, представляющих совокупность теоретических представлений и практических навыков по каждой дидактический единице во взаимосвязи с последующими и смежными дисциплинами, целью которых является приобретение студентом компетенций, знаний и умений, установленных ФГОС ВПО для направления 240100 «Химическая технология».

Текущий контроль успеваемости и промежуточная аттестация является совокупностью данных по успешности выполнения студентом требований ФГОС ВПО, учебного плана, примерной учебной программы (посещение теоретических и лабораторных занятий, своевременное выполнение лабораторного практикума, заданий по самостоятельной работе).

Примерная программа предусматривает возможность обучения в рамках традиционной поточно-групповой системы обучения. При этом обучение рекомендуется проводить в течение пяти семестров (для бакалавров — с 4 по 5-й семестры).


Разработчики:

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Заведующий кафедрой печных технологий и переработки энергоносителей, профессор

Н.М.Теляков

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Доцент кафедры печных технологий и переработки энергоносителей,

С.Н.Салтыкова

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Ассистент кафедры печных технологий и переработки энергоносителей,

А.В.Смирнов




Скачать 255,72 Kb.
оставить комментарий
Дата28.09.2012
Размер255,72 Kb.
ТипПрограмма, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
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

наверх