Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю icon

Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю


Смотрите также:
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 «утверждаю»...
Учебной дисциплины ф тпу 1 -21/01 утверждаю директор игнд: А. К. Мазуров 2009 г...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 «Утверждаю»...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 21/01 утверждаю...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю...
Рабочая программа учебной дисциплины нф тпу утверждаю...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 «утверждаю»...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1- 21/01 утверждаю...
Рабочая программа учебной ф тпу 1 21/01 дисциплины утверждаю декан факультета...



Загрузка...
скачать

Рабочая программа

учебной дисциплины



Ф ТПУ 7.1-21/01






УТВЕРЖДАЮ


Декан ХТФ

____________ В.М. Погребенков

«___»_______________2008 г.


ДС.Р.3.2 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ

СТЕКЛА И СИТАЛЛОВ


Рабочая программа

по специальности 240304(250800) «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов»

^

Факультет Химико-технологический – ХТФ


Обеспечивающая кафедра – технологии силикатов и наноматериалов – ТСН


Курс 5

Семестр 9

Учебный план набора 2003 г.


Распределение учебного времени

Лекции


54 часа (ауд.)

Практические (семинарские) занятия

18 часов (ауд.)

Лабораторные занятия

54 часов (ауд.)

^ Всего аудиторных занятий

126 часов

Самостоятельная (внеаудиторная) работа

135 часа

^ Общая трудоемкость

261 час

Экзамен в 9 семестре




зачет в 9 семестре






Томск 2008 г.


ПРЕДИСЛОВИЕ


1. Рабочая программа составлена на основе Государственного стандарта дипломированного специалиста по специальности 240304 (250800) «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов» и ОС ТПУ по данной специальности.

.


РАССМОТРЕНА И ОДОБРЕНА на заседании кафедры технологии силикатов « 1» июня 2007 г. протокол № 73


2. Разработчик: доцент кафедры технологии силикатов


__________________О.В. Казьмина



  1. Зав. обеспечивающей кафедрой технологии силикатов


__________________В.И. Верещагин


4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающими кафедрами специальности; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.


Зав. выпускающей кафедрой технологии силикатов


__________________В.И. Верещагин


Дисциплина «Физико-химические основы технологии стекла и ситаллов» относится к элективным дисциплинам специального цикла.

Изучение данной дисциплины проходит на базе знаний, полученных студентами в процессе освоения дисциплин гуманитарного и социально-экономического, естественнонаучного, общепрофессионального и ряда дисциплин специального циклов. Содержание дисциплины согласовано с материалами других дисциплин, таких как: «Минералогия и кристаллография», «Техническая петрография», «Физическая химия тугоплавких неметаллических и силикатных материалов», «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов», «Тепловые процессы и агрегаты в технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов», «Оборудование и основы проектирования», «Технология стекла».


АННОТАЦИЯ


Физико-химические основы технологии стекла и ситаллов

240304 (250800) (с)

Каф. ТС ХТФ

Доцент, к.т.н. Казьмина Ольга Викторовна

Тел. (3822) 563169, Е-mail: kazmina@tpu.ru


^ Цель: формирование у обучающихся знаний и умений в области физики, химии и технологии стеклоизделий.


Содержание: процессы стекловарения, взаимосвязь структуры и свойств материалов из стекла, технологические особенности производства, обработка стеклоизделий, синтез ситаллов.

Курс 5 (9 сем.- зачет, экзамен)

Всего 261 час., в т.ч. аудиторных занятий 126 час: Лк. – 54 ч, Лб. - 54 ч., Пр. -18 ч; самостоятельной работы 135 час.



  1. ^ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СТЕКЛА И СИТАЛЛОВ»


Целью изучения дисциплины “Физико-химические основы технологии стекла и ситаллов” является формирование современного мировоззрения и приобретение практических навыков в области химии и технологии материалов из стекла и ситаллов.

^ Основной задачей дисциплины “Физико-химические основы технологии стекла и ситаллов” является подготовка высококвалифицированных специалистов для выполнения следующих видов профессиональной деятельности:

научно-исследовательской;

проектно-конструкторской;

инженерно-технологической;

производственно-управленческой в области химии и технологии материалов из стекла и ситаллов.

    1. ^

      Цели преподавания дисциплины



Цели преподавания дисциплины предполагают формирование представлений, знаний и умений, которыми должен овладеть инженер, и которые реализованы в квалификационных требованиях.

После окончания изучения курса «Физико-химические основы технологии стекла и ситаллов» студент должен:


иметь представление:

(федеральный уровень)

-об основных теоретических положениях процессов синтеза и применения материалов из стекла и ситаллов;

-об источниках сырья и основных процессах в технологиях стекла и ситаллов;

-об основных физико-химических процессах, происходящих на различных стадиях технологического процесса производства стекла и ситаллов;

-о тенденциях развития современных технологий материалов из стекла и ситаллов;

- о характере влияния стекольного производства на окружающую среду.

(региональный уровень)

-о месторождениях традиционных (кремнезем, карбонат и алюмосодержащих и др.) и нестандартных (отходов различных производств) сырьевых материалов Западной Сибири и перспективах их использования в производстве стекла и ситаллов.

(университетский уровень)

- об истории становления и развития кафедры технологии силикатов ТПУ, о вкладе ее сотрудников в исследование нерудного сырья Томской области и развитие томских предприятий стекольной промышленности.


знать и уметь использовать:

(федеральный уровень)

-принципы теоретического и экспериментального изучения физико-химических основ получения стекла и ситаллов различного назначения;

-стандартизированные методики испытаний важнейших технологических свойств стекла и ситаллов;

-анализ и оценку специфических свойств сырьевых материалов современными физико-химическими методами анализа;

-современные методы входного контроля сырья, текущего контроля стекольной шихты, стекла и параметров отдельных стадий технологического процесса, приемочного контроля готовых изделий;

-методы выполнение инженерно-технологических расчетов в технологиях производства стекла и ситаллов;

-принципы выбора оптимальных технологических решений с учетом специфики свойств исходного объекта;

-организационно-экономические основы деятельности предприятий стекольного профиля;

-методы регулирования действующих технологических процессов производства стекла и ситаллов.

(региональный уровень)

-выбор сырьевых материалов региона и оценка возможности их использования в производстве традиционных и новых видов стекол.

(университетский уровень)

-опыт и накопленные знания ученых ТПУ с целью реализации их в своей профессиональной деятельности.


иметь навыки:

(федеральный уровень )

-экспериментального исследования основных физико-химических и технологических свойств сырья и готовой продукции;

- планирования, постановки и обработки результатов теоретического и экспериментального исследования технологических процессов получения стекла и ситаллов различного назначения.

(региональный уровень)

-оценки качества природного и техногенного сырья Западной Сибири, и применения их в технологии стекла и ситаллов с целью расширения региональной сырьевой базы;

(университетский уровень)

-проведения анализа физико-химических и технологических свойств сырья и определения качества конечных продуктов по методикам, разработанным учеными ТПУ и кафедры технологии силикатов.


    1. ^ Задачи изложения и изучения дисциплины


Изложение дисциплины направлено на совершенствование приёмов познавательной деятельности студента, развитие и формирование творческого подхода к решению профессиональных задач.

^ Для достижения поставленных целей рабочей программой предусмотрен комплекс учебно-методических средств (лекции, учебники, практикумы, методические разработки к проведению лабораторных и практических занятий, индивидуальные и контрольные задания, методические указания и методические разработки к самостоятельной работе студентов по отдельным темам, другие методические разработки кафедры) и организационных мероприятий, обусловленных особенностями студенческой аудитории, учебно-методическим и материально-техническим обеспечением учебного процесса кафедры технологии силикатов. Небольшое количество студентов в учебной группе позволяет использовать индивидуальный подход к их обучению, широко использовать во время занятий специальную литературу из библиотечного фонда кафедры и раздаточный материал.

^ Для закрепления и углубления теоретических знаний, полученных на лекциях, запланировано проведение практических (аудиторных) занятий, выполнение индивидуальных (домашних) заданий каждым студентом; самостоятельное изучение теоретического материала с последующей беседой с преподавателем в форме обсуждения.

Обязательной частью дисциплины является лабораторный практикум, при прохождении которого студентами приобретаются практические навыки владения методами и методиками физико-химических и технологических испытаний объектов технологии стекла и ситаллов.


  1. ^ СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

«ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ

СТЕКЛА И СИТАЛЛОВ» – 54 час.


Для активизации самостоятельной работы студентов теоретический раздел включает 8 модулей.


^ 2.1. Содержание теоретического раздела


Модуль 1. Введение (2 часа)

Содержание и задачи курса. Связь курса с другими дисциплинами химико-технологического профиля. Комментарии по рекомендуемой литературе.

Значение материалов из стекла и ситаллов в человеческом обществе. История возникновения и развития технологии стекла. Вклад отечественных и зарубежных ученых в развитие теоретических основ технологии, в теорию и практику конкретных производств.

Классификация стекол по составу, свойствам, областям применения.

Модуль 2. Современные направления интенсификации процессов стекловарения в печах промышленного действия (4 часа)

Классификация промышленных печей для стекловарения. Технологические параметры работы промышленных печей. Повышение производительности печей за счет температуры варки. Использование дополнительного электроподогрева и барботажа. Совершенствование устройств подачи топлива и качество его сжигания. Утилизация тепла отходящих дымовых газов. Теплообменники для подогрева воздуха, идущего на горение. Новые конструкции стекловаренных печей.

Модуль 3. Технологический режим процесса стекловарения (8 часов)

Температурный режим варки. Способы контроля и регулирования температуры газового пространства и стекломассы. Картограмма зеркала стекломассы. Тепловой режим варки. Теплообмен в ванных печах. Движение стекломассы в печи. Режим давлений в печной установке. Управление процессом стекловарения: проблемы и решения. Гидравлический режим варки. Химический состав и давление дымовых газов.

Модуль 4. Теоретические основы стекловарения и качество стекломассы (10 часов)

Способы подготовки шихты. Режим загрузки шихты в печь. Физико-химические процессы в стекольной шихте при ее нагревании. Факторы, влияющие на кинетику силикато- и стеклообразования. Газы в стекломассе: происхождение и состав газов. Механизм осветления. Условия гомогенизации стекломассы. Влияние окислительно-восстановительных процессов на качество стекломассы. Пороки стекла: камни, свили, пузыри. Диагностика пороков и их устранение.

Модуль 5. Основы формования стекла (6 часов)

Теоретические основы формования стекла. Механические и термические явления при формовании. Основные стадии процесса формования. Роль вязкости и поверхностного натяжения, текучесть стекломассы. Охлаждение и твердение стекломассы. Пороки при формовании стекла. Взаимодействие стекломассы с формой. Тепловой режим форм.

Модуль 6. Обработка стеклоизделий (12 часов)

Классификация способов обработки стекла. Механическая обработка. Теоретические основы процессов шлифовки и полировки стекла. Влияние технологических параметров на эти процессы. Термическая обработка. Классификация способов термической обработки. Отжиг стекла. Возникновение и распределение внутренних напряжений в стекле. Закономерности релаксации напряжений. Температурно-временной режим отжига. Теоретические основы процесса закалки стекла. Влияние закалки на прочность стёкол. Химическая обработка. Теория химического травления стекла и области его применения (полировка, матирование, декорирование, упрочнение). Модифицирование поверхностного слоя стекла путём ионного обмена. Покрытия на стекле. Теоретические основы получения покрытий.

Модуль 7. Теоретические основы синтеза ситаллов (10 часов)

Предшественники ситаллов. Классификация ситаллов по составу, свойствам и назначению. Явления фазового разделения в стёклах. Закономерности процесса кристаллизации стекла. Гомогенная кристаллизация. Катализированная кристаллизация. Требования к катализаторам.

Технология ситаллов. Особенности варки и формования кристаллизующихся стекол. Режим направленной кристаллизации стекла. Технические ситаллы. Стеклокристаллические материалы на основе промышленных отходов и горных пород.

Проектирование ситаллов с заданными свойствами. Выбор состава стекла и катализатора кристаллизации. Определение температурного режима направленной кристаллизации.

Модуль 8. Защита окружающей среды (2 часа)

Экологические аспекты стекольного производства. Характеристика пылевоздушных выбросов и дымовых газов. Очистка отходящих газов и сточных вод. Особенности конструкции пылеулавливающих установок и установок для очистки сточных вод. Рекуперация стеклянного боя.


^ 3. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ


Общий объем (аудиторных) практических и лабораторных занятий по дисциплине составляет 72 часов, в том числе: практических (семинарских) занятий - 18 часов, лабораторных – 54 часа.

Цель практических занятий состоит в формировании у студентов целостных представлений о последовательности выполнения расчетов, необходимых для технологического анализа и оптимизации производственных процессов.


    1. ^ Содержание практических занятий – 18 часов


Тема 1. Способы выражения состава стекла (2 часа)

Пересчёт состава стекла из массовых процентов в молярные и наоборот. Формула стекла. Расчёт молекулярного веса стекла. Расчёт степени связности кремнекислородного каркаса. Структурные формулы силикатных, боратных и фосфатных стёкол.

^ Тема 2. Расчёт вязкости силикатных стёкол (2 часа)

Расчет зависимости вязкости силикатных стёкол от температуры по методу М.В. Охотина.

Тема 3. Расчёт свойств стекла (2 часа)

Расчёт свойств стекла по методу А. А. Аппена (плотность, показатель преломления, средняя дисперсия, линейный коэффициент термического расширения, модули упругости и сдвига, диэлектрическая проницаемость, поверхностное натяжение). Расчёт теплоёмкости стекла по методу Шарпа-Гинтнера.

^ Тема 4. Расчёт состава стекольной шихты для варки стекла (2 часа)

Расчёт состава стекольной шихты по заданному составу стекла. Определение угара и выхода стекла. Расчет расхода шихты в зависимости от количества обратного боя.

^ Тема 5. Расчет расхода тепла на варку стекла (2 часа)

Расчет затрат тепла на образование силикатов по методу Матвеевых – Френкеля. Расчет затрат тепла на нагрев и плавление свободного кремнезема. Расчет расхода тепла на нагрев стеклобоя. Расчет затрат тепла на испарение влаги из шихты. Расчёт влияния количества боя и влажности шихты на расход тепла.

^ Тема 6. Расчет технико-экономических показателей стекловаренных печей (2 часа)

Расчет технико-экономических показателей работы печи (удельный съем стекломассы, удельный расход топлива на варку, удельный расход тепла, коэффициент полезного действия печи).

^ Тема 7. Расчет основных технологических параметров формования стеклоизделий (2 часа)

Расчет сравнительной скорости стеклоформующих машин, температурного интервала формования, индекса кристаллизации стекла, температурной капли стекломассы, подаваемой на формование.

^ Тема 8. Отжиг и закалки изделий из стекла (2 часа)

Расчет температурного режима отжига стеклоизделий. Расчёт высшей и низшей температуры отжига. Расчёт режима отжига плоских и полых стеклоизделий. Расчет температуры закалки стекла.

Тема 9. Экологические проблемы производства стекла (2 часа)

Расчёт объёма дымовых газов, массы пылевидных выбросов, интенсивности пылевыделения.


^ 3.1.2. Банк данных основных типов практических учебных задач


Задача 1: Рассчитать состав шихты для варки листового стекла следующего химического состава (в %): SiO2 - 72; Al2O3 - 2; CaO - 7; MgO - 4; Na2O - 15.

Задача 2: Рассчитать высшую температуру отжига листового стекла следующего состава (в %): SiO2 - 71.8; Al2O3 –1.6; Fe2O3 – 0.15; CaO – 6.44 MgO – 4.3; Na2O – 15.2.

Задача 3. Рассчитать кривую вязкости для сортового стекла следующего состава (масс. %): SiO2 - 72,7; Na2O – 15; CaO – 6,8; MgO – 2; K2O – 2; Fe2O3 – 0,05; Сr2O3 – 0,02; В2О3 – 1; SO3 – 0,5.

Задача 4. Рассчитать суточный выброс пыли, образующийся при обработке сырьевых материалов, если известно, что запыленность воздуха составляет 50 г/м3, количество воздуха 20000 м3/час. Как изменится выброс пыли при установке пылеуловителя со степенью очистки 90 %.

Задача 5. Рассчитать суточный расход песка при производительности печи 30 т/сут, с учетом того, что стеклобоя вводят 50 %, угар шихты 18 %. Состав шихты: песок – 70 %, сода – 20 %, доломит -1 0 %.

Задача 6. Рассчитать фактический удельный расход тепла на варку стекла, если производительность печи 200 т/сут, секундный расход топлива 0,75 м3/сек, Qнр = 36500 кДж/м3.

Задача 7. Рассчитать высшую температуру отжига стекла следующего состава: SiO2 - 75,00 %; Al2O3 - 1,0 %; CaO - 6,0 %; Na2O - 16,0 %; K2O - 2,0 %.

Задача 8. Рассчитать кпд печи, если секундный расход топлива 0,4 м3/сек, производительность печи 200 т/сут, Qтер. = 2400 кДж/кг, Qнр = 36500 кДж/м3.

Задача 9. Рассчитать суточный выброс пыли, образующейся при обработке сырьевых материалов, если известно, что запыленность воздуха составляет 70 г/м3, количество воздуха 1000 м3/час. Как изменится выброс пыли при установке пылеуловителя со степенью очистки 90 %.

Задача 10. Расход природного газа на отопление печи составляет 0,9 м3сек. Рассчитать как изменится объем дымовых газов в сутки, если кпд печи увеличился с 15 % до 20 % при той же производительности.

Задача 11. Рассчитать длительность отжига стеклянной пластины толщиной 10 мм, Тв=560 0С.

Задача 12. Установить необходимость очистного сооружения в производстве листового стекла при заданной производительности печи 90 т/сут и кпд 30 %. Исходные данные к расчету: Qтер. = 2400 кДж/кг, Qнр = 36500 кДж/м3, принять, что 1 м3 топлива дает 11,3 м3 дымовых газов. В 1 м3 дымовых газов допускается 200 мг пыли.


ПРИМЕЧАНИЕ. Полный перечень задач приводится в приложении к методическим указаниям по организации самостоятельной работы студентов по данной дисциплине.


^ Перечень лабораторных работ - 54 часа


Цель лабораторных занятий состоит в формировании у студентов практических навыков экспериментальной и исследовательской работы. Содержание лабораторного практикума соответствует основным темам теоретического раздела (лекций), в каждую из лабораторных работ введены элементы научных исследований, повышающие интерес студентов и их познавательную активность.

^ Вводная беседа. Правила техники безопасности при работе в химической лаборатории. – 1 час.

Тема 1. Характеристика сырьевых материалов. Критерии оценки пригодности их для технологии стекла.

Лабораторная работа № 1 – 10 часов:

Целью работы является комплексное исследование физико-механических, физико-химических свойств песков по стандартизованным методикам и оценка их пригодности для технологии стекла. Проведение эксперимента, написание и защита отчета. Сдача коллоквиума № 1.

^ Тема 2. . Определение ХПК сырьевых материалов и шихты

Лабораторная работа № 2 – 6 часов:

Целью работы является исследование окислительно-восстановительных свойств сырьевых материалов и стекла; расчёт окислительно-восстановительного потенциала и химической потребности в кислороде шихты.

^ Сдача коллоквиума № 2.

Тема 3. Комплексная работа: "Определение свойств стекла" Лабораторная работа № 3 – 12 часов:

Целью работы является исследование влияние химического состава на свойства стекла; определение плотности стекла; определение химической стойкости стекла; определение термостойкости стеклоизделий; определение показателя преломления стекла; определение светопропускания стекла. Сдача коллоквиума № 3.

^ Тема 4. Пороки стекла.

Лабораторная работа № 4 – 10 часов:

Целью работы является классификация и исследование причин образования пороков стекла; минеральный состав кристаллических включений; методы определения природы стекловидных и кристаллических включений. Сдача коллоквиума № 4.

^ Тема 5. Декорирование стекла.

Лабораторная работа № 5 – 8 часов:

Целью работы является отработка режимов декорирования стеклоизделий способом матирования. Сдача коллоквиума № 5.

Тема 6. Получение декоративных материалов из отходов стекла

Лабораторная работа № 6 – 8 часов:

Целью работы является получение материалов с применением стеклобоя. Сдача коллоквиума № 6.


^ 4. ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ


Организация самостоятельной познавательной деятельности студента способствует развитию творческого мышления и направлена на: закрепление, углубление и расширение знаний студентов в области химии и технологии вяжущих и изделий на их основе; формирование, развитие и закрепление навыков конспектирования, реферирования, обобщения и структуризации технической информации; умение осуществлять патентную проработку по конкретной теме профессиональной деятельности; приобретение опыта по оформлению технической документации в соответствии с установленными правилами.

^ Программой предусмотрены 126 час. совместной (аудиторной) и 135 часов самостоятельной (внеаудиторной) познавательной деятельности студента по данной дисциплине.

^ Самостоятельная (внеаудиторная) работа студентов слагается из следующих видов деятельности:

- работы над лекционным материалом – 54/54 час.;

- подготовки к лабораторным занятиям и сдаче теоретических коллоквиумов (текущий контроль) по рекомендуемой литературе перед лабораторными занятиями – 54/27 час;

- подготовки к практическим занятиям и выполнения ^ 3 индивидуальных расчетных заданий (домашних) – рубежный контроль - 18/9 час;

- подготовки и написания реферата по физико-химическим основам технологии вяжущего или отдельного вида изделий на основе вяжущих веществ – 0/20 час;

- подготовки к итоговому экзамену – 0/25 час.

ПРИМЕЧАНИЕ. Над чертой указаны часы совместной (аудиторной) работы, под чертой - самостоятельной (внеаудиторной).


^ 4.1. Рекомендации к самостоятельной работе

над лекционным материалом,

практическими и лабораторными занятиями


При внимательном домашнем прочтении лекционных конспектов, записей практических (семинарских) занятий и методических указаний к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Физико-химические основы технологии стекла и ситаллов» рекомендуется отмечать возникающие (непонятные) вопросы и обсуждать их в часы аудиторных занятий или консультаций ведущего преподавателя.


^ 4.2. Основные требования к содержанию и оформлению

расчетной работы


Индивидуальные расчетные задания выполняются на листах формата А 4 в полном соответствии с правилами оформления учебной документации, изложенными в стандартах ТПУ.

Структура работы:

  • титульный лист;

  • содержание с указанием страниц;

  • номер варианта и тема работы, основное содержание;

  • список использованной литературы.


Тематика индивидуальных расчетных заданий


Индивидуальная работа № 1:

Расчет состава шихты для производства стекла.


Индивидуальная работа № 2:

Расчет состава шихты для производства ситалла по заданным технологическим параметрам.


Индивидуальная работа № 3:

Решение задач по основным темам теоретического раздела дисциплины.


^ 4.3. Основные требования к содержанию научного реферата


Целесообразность подготовки и написания научного реферата обусловлена современными тенденциями в подготовке специалистов, ориентированными на увеличение доли самостоятельной (индивидуальной) познавательной деятельности студентов. Тематика рефератов неразрывно связана с содержанием дисциплины и призвана активизировать процесс достижения целей преподавания дисциплины в части овладения теоретическими знаниями. Выдача темы научного реферата проводится на первой-третьей неделе обучения, а сдача законченного варианта реферата студентом производится на шестнадцатой-восемнадцатой неделях. Своевременность и качество выполнения оценивается в баллах (рейтинг ). За задержку выполнения реферата и его недостаточный уровень снижается общий балл (до 10 и 30 баллов соответственно).

Реферативные задания (объемом до 20 страниц) выполняются на листах формата А 4 в полном соответствии с правилами оформления учебной и научно-исследовательской документации, изложенными в стандартах ТПУ.

Структура реферата:

  • титульный лист;

  • содержание с указанием страниц;

  • тема, основное содержание;

  • краткое резюме по теме реферата (для сообщения на занятии);

  • список использованной литературы.


Темы рефератов:

  • - история стеклоделия;

  • - эффективные теплоизоляционные стекломатериалы;

  • - способы интенсификации процесса варки стекла;

  • - нетрадиционные сырьевые материалы в стекловарении;

  • - гранулирование стекольной шихты;

  • - отделочные материалы из стекла;

  • - высокопрочные стёкла;

  • - особенности технологии лазерных, фото- и полихромных стекол;

  • - стеклоприпои и стеклоцементы;

  • - вторичное использование стекла;

  • - утилизация тепла отходящих дымовых газов.


ПРИМЕЧАНИЕ. Темы, выносимые на самостоятельную работу студента, темы научных рефератов и индивидуальных заданий могут дополняться и изменяться.

Материалы контрольных средств в виде банка данных теоретических вопросов, рекомендуемых к рассмотрению при подготовке к сдаче текущего, рубежного контроля и итогового экзамена, а также в виде банка данных тестовых заданий, назначение которых сводится к организации текущего самоконтроля студентами степени усвоения теоретического материала в процессе организации самостоятельной работы, приведены в приложении.


  1. ^ ТЕКУЩИЙ, РУБЕЖНЫЙ И ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ

РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

«Физико-химические основы технологии стекла и ситаллов»


Входной контроль выполняется с целью определения остаточных знаний студентов по специальным дисциплинам при подготовке бакалавра: «Физическая химия тугоплавких неметаллических и силикатных материалов», «Оборудование и основы проектирования», «Тепловые процессы и агрегаты в технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов», «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов» в форме собеседования на практических и /или/ лабораторных занятиях.

Текущий контроль усвоения студентами теоретического материала и оценка уровня практических навыков и умений, приобретаемых и усваиваемых каждым студентом при изучении дисциплины, включает сдачу пяти коллоквиумов по темам лабораторных работ.

Рубежный контроль предполагает выполнение по изучаемой дисциплине трех индивидуальных расчетных заданий.

Итоговый контроль осуществляется на экзамене с использованием билетов.

Материалы входного, текущего и рубежного контроля знаний студентов в семестре по дисциплине «Физико-химические основы технологии стекла и ситаллов» в виде банка данных теоретических вопросов, рекомендуемых к изучению при подготовке к сдаче коллоквиумов, расчетных заданий и экзамена, приведены в приложении.

Контроль результатов изучения дисциплины проводится по рейтинговой системе оценки знаний студентов.

Целью внедрения рейтинговой системы является повышение качества подготовки специалистов путем создания условий для систематической работы студентов в течение семестра, усиления мотивации в приобретении знаний, стимулирования учебной деятельности студентов, объективного самоконтроля студента в процессе обучения.

Максимальная рейтинговая оценка (общий рейтинг ОР) дисциплины составляет 1000 баллов.

Если оценка экзамена менее 100 баллов, то экзамен считается не сданным и студент теряет рейтинг семестра.


^ Образец экзаменационного билета


Экзаменационные билеты включают три вопроса: два по теоретической части дисциплины и расчетное задание (задача), ниже приведён образец экзаменационного билета.


Томский

Политехнический

Университет

факультет

курс

^ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1

по дисциплине «Физико-химические основы технологии стекла и ситаллов»

Химико-технологический

5


1. Основные направления интенсификации процессов стекловарения.

2. Осветление стекломассы и меры, способствующие этому процессу. Особенности сульфатного осветления.

3. Рассчитать суточный выброс пыли, образующийся при обработке сырьевых материалов, если известно, что запыленность воздуха составляет 50 г/м3, количество воздуха 20000 м3/час. Как изменится выброс пыли при установке пылеуловителя со степенью очистки 90 %.


Составил _________________________________


Утверждаю: Зав. кафедрой ТС __________Верещагин В.И.

«_______»__________200 г.


РЕЙТИНГ-ЛИСТ
^

по дисциплине «Физико-химические основы технологии стекла и

ситаллов»

Девятый семестр



Плановый объем учебной нагрузки

Лекции 54 часа

Практические занятия 18 часов


Лабораторные работы 54 часа


Виды выполняемых работ и их значение в баллах


1. Лекции: 27 лекций х 10 бал.= 270 бал.

2. Практические занятия: 9 занятий х 15 бал. = 135 бал.

3. Лабораторные работы:

- работа (10 бал. за 4-х часовую работу) 13 занятий х 10 бал. = 130 бал.

- представление и защита отчетов (10 бал за 1 отчет) 5 х 10 = 50 бал.

-сдача 5-х коллоквиумов 5 х 20 баллов = 100 бал.

4. Индивидуальные расчетные задания:

- три расчетных домашних работы 3 х 15 бал. = 45 бал.

5. Представление и защита реферата 70 бал.

6. Экзамен 200 бал.

--------------------------------------------------------------------------------------------------

И Т О Г О: 1000 бал.


Контрольные точки, объемы работ и максимальное количество

баллов к указанному сроку


Вид работ

8-я неделя

12-я неделя

17-я неделя

Лекции

80

160

270

Практические занятия

60

90

135

Лабораторные занятия

100

200

280

Индивидуальные задания, реферат

35

75

115

Итого

275

525

800



Составил: доцент Казьмина О.В.


^ 6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


Для изучения дисциплины «Физико-химические основы технологии стекла и ситаллов» преподавателями кафедры технологии силикатов создан комплект учебно-методического обеспечения, который включает набор видеофильмов, набор демонстрационного материала в виде плакатов, иллюстрирующий принципиальные технологические схемы производства различных видов стеклоизделий, устройство и принцип действия соответствующего оборудования, комплект наглядных пособий в виде натурных образцов сырьевых материалов, полуфабрикатов и готовых изделий, а также методических указаний к проведению лабораторных и практических занятий по данной дисциплине.


^ 6.1. Перечень учебных видеофильмов


  1. Производство стекла и стеклоизделий на ОАО «Саратовский институт стекла» – длительность 15 мин (рекламный видеофильм).

  2. Выставка стекла и стеклоизделий в Дюссельдорфе (Германия) – длительность 60 мин.



^

6.2. Демонстрационный плакатный материал





  1. Подготовка сырьевых материалов:

а) машины для дробления сырьевых материалов (молотковые, щековые, валковые, конусные дробилки, бегуны);

б) машины для помола сырьевых материалов (дезинтеграторы, барабанная, трубная мельницы);

  1. Оборудование для сортировки и обогащения (барабанный грохот-бурат, виброгрохот).

  2. Оборудование для дозирования (ящичный, винтовой, тарельчатый, секторный дозаторы).

  3. Оборудование для приготовления стекольной шихты (тарельчатый смеситель).

  4. Оборудование для формования стеклоизделий.

  5. Оборудование для отжига и закалки стеклоизделий.
^

6.3. Перечень методических указаний
к выполнению лабораторных работ





  1. Э.Н. Беломестнова, О.В. Казьмина. Окислительно-восстановительный потенциал стекольных шихт.- Томск: Изд. ТПУ, 1997. -20 с.

  2. Э.Н. Беломестнова, О.В. Казьмина. Расчеты по химии и технологии стекла.

  3. .- Томск: Изд. ТПУ, 2000. -20 с.

  4. О.В. Казьмина. Охрана окружающей среды в стекольном производстве. - Томск: Изд. ТПУ, 2003. – 20 с.

  5. О.В. Казьмина. Отжиг и закалка изделий из стекла.-Томск: Изд. ТПУ, 2003.-12 с.

  6. О.В. Казьмина. Термодинамический анализ реакций силикатообразования. - Томск: Изд. ТПУ, 2003. - 12 с.

  7. О.В. Казьмина. Окрашивание стекла. - Томск: Изд. ТПУ, 2004. - 12 с.

  8. О.В. Казьмина. Декоративно-облицовочные материалы на основе стекла. - Томск: Изд. ТПУ, 2004. - 24 с.

  9. О.В. Казьмина Технический контроль качества сырья и шихты. - Томск: Изд. ТПУ, 2004. - 16 с.

  10. О.В. Казьмина. Уплотнение стекольных шихт методом окатывания. - Томск: Изд. ТПУ, 2004. - 12 с.

  11. О.В. Казьмина. Уплотнение стекольных шихт методом прессования. - Томск: Изд. ТПУ, 2004. - 12 с.

  12. О.В. Казьмина. Варка стекла в промышленных печах непрерывного действия. Изд. ТПУ, 2005. - 18 с.

  13. О.В. Казьмина. Варка Циклический способ формования стеклоизделий. Изд. ТПУ, 2005. – 20 с.

  14. О.В. Казьмина. Исследование песка с целью определения его пригодности для стекловарения. Изд. ТПУ, 2007. - 20 с.

  15. Е.А. Кулинич, О.В. Казьмина. Декорирование стекла методом травления. Изд. ТПУ, 2007. - 12 с.


^ 6.4. Перечень рекомендуемой литературы


Студентам рекомендуется использовать для самостоятельной работы литературные источники библиотеки ТПУ и кафедры технологии силикатов.


^ 6.4.1. Основная литература


Основная


1. Химическая технология стекла и ситаллов. Под ред. Н. М. Павлушкина. -М : Стройиздат, 1983. - 432с.

2. Аппен А.А. Химия стекла. -Л., Химия, 1970.-315с.

3. Виды брака в производстве стекла. Под ред. Г. Иебсена-Мардвеля. -М., 1986.

4. Павлушкин Н.М. Основы технологии ситаллов. -М : Стройиздат, 1970. -320с.

5. М. А. Матвеев, Г. М. Матвеев, Б. Н. Френкель. Расчёты по химии и технологии стекла. -М : Стройиздат, 1972. - 238с.

6. Павлушкин Н.М., Сентюрин Г.Г., Ходаковская Р.Я. Практикум по технологии стекла и ситаллов. -М : Стройиздат, 1970. -512с.

7. Демкина Л.И. Физико-химические основы производства оптического стекла. – Л.: Химия, 1976. – 456 с.

8. 10. Бутт Л.И., Поляк В.В. Технология стекла. – М.: Стройиздат, 1971. – 386 с.

9. Парюшкина О.В., Мамина Н.А., Панкова Н.А., Матвеев Г.М. Стекольное сырье России. – М.: АО «Силинформ», 1995. – 84 с.

10. Шапилова М.В., Барышников Ю.А.. Охрана труда в производстве стеклянной тары и сортовой посуды. – М.: Легпромбытиздат, 1989. – 202 с.

11. Панкова Н.А., Михайленко Н.Ю. Стекольная шихта и практика ее приготовления. – М.: РХТУ, 1997. – 80 с.

12. Мелконян Р.Г., Казьмина О.В., Беломестнова Э.Н. Строение и свойства стекла. – Томск.: ТПУ, 2004. – 116 с.

Дополнительная


1. Справочник «Стекло» // МХТИ им. Менделеева / Под ред. Н. М. Павлушкина. – М.: Стройиздат, 1973. – 487 с.

2. Справочник по производству стекла // ГИС / Под ред. И. И. Китайгородского и С.И. Сильвестровича. – М.: Госстройиздат, 1983. – Т. 1. – 815 с.

3. Волгина Ю.М. Технологическое оборудование стекольных заводов. - М : Стройиздат, 1974. -307с.

4. Тыкачинский И.Д. Проектирование и синтез стекол и ситаллов с заданными свойствами. -М : Стройиздат, 1977. -145с.

5. Мазурин О.В. и др. Явление ликвации в стеклах. -Л.: Наука, 1974.

6. Ф.Г.Солинов. Производство листового стекла. -М : Стройиздат, 1976. -286с.

7. Шульц М.М., Мазурин О.В. Современные представления о строении стекол и их свойства. – Л.: Наука, 1988. – 198 с.

8. Гулоян Ю.А. Выработка выдувных изделий из стекла. – М.: Стройиздат, 1988. – 254 с

9. Гулоян Ю.А. Эффективность технологиченских процессов в производстве стеклянных изделий. – М.: Легкая и пищевая пром., 1982. – 167 с.

10. Мелконян Р.Г. Аморфные горные породы и стекловарение. – М.: «НИА Природа», 2002. – 263 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

к рабочей программе дисциплины «Физико-химические основы

технологии стекла и ситаллов»


Материалы контрольных средств для организации текущего, рубежного и итогового контроля результатов изучения дисциплины


    1. Банк данных теоретических вопросов для организации

текущего контроля

(при подготовке к сдаче коллоквиумов)


Коллоквиум № 1. Характеристика сырьевых материалов. Критерии оценки пригодности их для технологии стекла.


  1. В чем различие между главными и вспомогательными сырьевыми материалами?

  2. Требования к пескам по содержанию SiO2 и красящим примесям.

  3. Как влияет на соотношение катионов Fe 2+ и Fе3+ температура, количество щелочных оксидов, добавка окислителей?

  4. Назовите наиболее крупные месторождения кварцевых песков.

  5. Каков характер требований к дисперсности кварцевых песков?

  6. Какие материалы используют для введения в состав стекла Na2O?

  7. Чем отличается искусственная сода от природной?

  8. С какой целью сульфат натрия вводится в состав шихты?

  9. Каким образом вводят в состав стекла K2O?

  10. Перечислите материалы, используемые в качестве красителей.

  11. Какие вещества используются для глушения стекол?

  12. Каково назначение осветлителей?

  13. Перечислите соединения, используемые в качестве осветлителей и обесцвечивателей.

  14. Соединения, используемые в качестве физических обесцвечивателей?

  15. Соединения, используемые в качестве химических обесцвечивателей.

  16. Назначение окислителей. Соединения, используемые в качестве окислителей. Их свойства.

  17. Соединения, используемые в качестве восстановителей?

  18. Ускорители варки стекла?

  19. Что такое шихта? От каких факторов зависит качество шихты?

  20. Охарактеризуйте зерновой состав компонентов шихты.

  21. Почему соду, сульфат, мел пропускают через самые крупные сита?

  22. Как осуществляется увлажнение шихты?

  23. Как контролируется степень однородности шихты?

  24. Из каких отделений состоит цех составления шихты?

  25. Основные операции подготовки главных сырьевых материалов.


Коллоквиум № 2 и 3. Теоретические основы стекловарения и формования стекла.

Общие теоретические вопросы

  1. Основные этапы процесса варки стекла.

  2. Физико-химические процессы, протекающие в шихте при ее нагревании.

  3. Факторы, влияющие на кинетику силикато- и стеклообразования.

  4. Происхождение и состав газов в стекломассе.

  5. Условия гомогенизации стекломассы.

  6. Варка стекла в газопламенных печах.

  7. Режим загрузки шихты в печь.

  8. Тепловой режим работы газопламенных печей.

  9. Движение стекломассы в печи.

  10. Режим давлений в печной установке.

  11. Управление процессом стекловарения: проблемы и решения.

  12. Качество стекломассы. Пороки стекла: камни, свили, пузыри. Диагностика пороков и их устранение.

  13. Механические и термические явления при формовании.

  14. Основные стадии процесса формования.

  15. Способы формования стекла.

  16. Взаимодействие стекломассы с формой. Тепловой режим форм.


Коллоквиум № 4. Обработка стеклоизделий


Общие теоретические вопросы

  1. Классификация способов обработки стекла.

  2. Механическая обработка. Теоретические основы процессов шлифовки и полировки стекла. Влияние технологических параметров на эти процессы.

  3. Термическая обработка. Классификация способов термической обработки.

  4. Отжиг стекла. Возникновение и распределение внутренних напряжений в стекле. Закономерности релаксации напряжений. Температурно-временной режим отжига.

  5. Теоретические основы процесса закалки стекла. Степень закалки, критерий БИО. Влияние закалки на прочность стёкол.

  6. Химическая обработка. Теория химического травления стекла и области его применения (полировка, матирование, декорирование, упрочнение).

  7. Модифицирование поверхностного слоя стекла путём ионного обмена.

  8. Покрытия на стекле. Теоретические основы получения покрытий.


Коллоквиум № 5. Теоретические основы синтеза ситаллов


Общие теоретические вопросы

  1. Предшественники ситаллов.

  2. Классификация ситаллов по составу, свойствам и назначению.

  3. Явления фазового разделения в стёклах. Закономерности процесса кристаллизации стекла.

  4. Гомогенная кристаллизация.

  5. Катализированная кристаллизация.

  6. Требования к катализаторам.

  7. Особенности варки и формования кристаллизующихся стекол.

  8. Режим направленной кристаллизации стекла.

  9. Технические ситаллы.

  10. Стеклокристаллические материалы на основе промышленных отходов и горных пород.

  11. Проектирование ситаллов с заданными свойствами.

  12. Выбор состава стекла и катализатора кристаллизации.

  13. Определение температурного режима направленной кристаллизации.


Коллоквиум № 6. Экологические проблемы стекольного производства.


Общие теоретические вопросы

  1. Экологические аспекты стекольного производства.

  2. Характеристика пылевоздушных выбросов и дымовых газов.

  3. Очистка отходящих газов и сточных вод.

  4. Особенности конструкции пылеулавливающих установок и установок для очистки сточных вод.

  5. Рекуперация стеклянного боя.




    1. Банк данных теоретических вопросов для организации

рубежного контроля

(при выполнении и подготовке к защите

индивидуальных расчетных заданий)


Индивидуальная работа № 1


1. В таблице 1 приведены составы промышленных стекол заданные в мас. %. Индивидуальное задание предполагает выполнение следующих расчетов для заданных составов.

  • Составить полное название стекла и записать его молекулярную формулу.

  • Рассчитать степень связности кремнекислородного каркаса.

Таблица 1

Составы промышленных стекол, масс %

N

Вид стекла, завод

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

Na2O

K2O

SO2




Листовое стекло:

























1

Борский

71,20

1,360

0,120

7,760

4,000

15,14

-

0,380

2

Им. Дзержинского

71,92

1,380

0,130

7,890

3,150

14,90

-

0,500

3

«Автостекло»

72,22

1,580

0,100

7,160

3,590

14,90

-

0,520

4

Гомельский

71,62

2,000

0,080

6,700

4,100

14,60

0,500

0,400

5

Львовский

72,37

1,690

0,130

7,830

3,630

13,82

-

0,490

6

Салаватский

72,00

1,610

0,090

6,600

4,100

14,60

0,500

0,500

7

Саратовский

72,54

0,990

0,130

8,470

3,540

13,79

-

0,620

8

США

71,50

1,900

-

9,700

2,800

14,80

-

0,450

9

Херсонский

73,00

2,300

0,200

6,600

3,400

14,40

-

0,200

10

Им. 9 Янв. обесцв.

73,10

2,450

0,050

5,900

3,800

14,20

-

0,500

11

Прессованное

75,00

1,000

-

6,000

-

16,00

2,000

-

12

Выдувное

73,20

0,005

0,005

7,300

2,000

15,00

2,000

0,500

13

С-96 -12

72,10

1,500

0,120

5,800

3,800

16,10

1,200

-


Индивидуальная работа № 2


  1. Пользуясь данными табл. 1 и 2, выполнить следующее задание.

  • Подобрать сырьевые материалы для варки стекла заданного состава.

  • Рассчитать состав шихты по заданному составу сырьевых материалов и составу стекла.



Таблица 2

Составы сырьевых материалов, масс. %

Сырьевые материалы

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

Na2O

K2O

ВаO

mпр

Песок Ташлинский

99,28

0,16

0,1

0,06

0,03

0,14

-

0,23

Доломит Заиграевск.

2,82

0,22

0,28

30,84

21,10

-

-

-

42,74

Содопоташная смесь

0,10

0,15

-

-

-

55,97

-

43,78

Глинозем Ачинск.

0,10

98,45

0,05

-

-

0,50

-

0,90

Селитра калиевая

-

-

-

-

-

0,10

51,64

-

48,26

Сода

-

-

0,003

-

-

58,42




-

41,577

Поташ

-

-

0,002

-

-




68,10

-

31,898

Барий углекислый

-

-

0,005

-

-







76,80

23,195


^ Индивидуальная работа № 3


Расчет температурного режима отжига стеклоизделий. Расчёт высшей и низшей температуры отжига.

  • Рассчитайте высшую температуру отжига стекла заданного состава (табл. 1).

  • Рассчитайте длительность отжига стеклянной трубы с толщиной стенки (5, 4, 3, 2) мм, температура трубы, поступающей в печь 100 оС, температура отжига 550 оС.

  • Рассчитайте длительность отжига пластины стекла толщиной (5, 4, 3, 2) мм, температура отжига 540 оС.


1.3. Банк данных для организации

итогового контроля

(при подготовке к сдаче экзамена)


1. Физико-химические основы варки стекла Основные стадии стекловарения.

2. Способы формования стеклоизделий, основные достоинства и недостатки.

3. Технология подготовки сырьевых материалов и шихты. Увлажнение шихты.

4. Режим отжига стекол.

5. Пороки стекла – пузыри.

6. Стекловидные включения – вид пороков стекломассы.

7. Кристаллические включения в стекле.

8. Технологические особенности варки стекла в печах непрерывного действия.

9. Распределение температуры в печи.

10. Движение стекломассы.

11. Картограмма зеркала стекломассы.

12. Получение и области применения золо и петро ситаллов.

13. Твердые включения в стекле, классификация и причины образования.

14. Получение и применение шлакоситаллов.

15. Электрофизические свойства стекла, полищелочной эффект.

16. Виды пленочных покрытий на стекле, способы их нанесения.

17. Виды технических ситаллов, области их применения.

18. Сущность ионного обмена в поверхностном слое стеклоизделий.

19. Определение режима термообработки стекла с целью получения ситалла.

20. Химическое травление поверхности стеклоизделий. С какой целью производится данный способ обработки стекла.

21. Основные этапы проектирования ситаллов.

22. Механизм упрочнения стекол с помощью процесса закалки.

23. Осветление стекломассы, осветлители.

24. Особенности сульфатного осветления.

25. Классификация огнеупорных материалов, применяемых для кладки стекловаренных печей. Требования к огнеупорам. Меры, принимаемые для уменьшения коррозии огнеупоров.

26. Газовые включения в стекломассе, причины их образования.

27. Применение дополнительного электроподогрева. Размещение электродов в бассейне печи, материалы для изготовления электродов.

28. Окислительно-восстановительные характеристики стекломассы и сырьевых материалов. Способы их определения.

29. Основные направления интенсификации процессов стекловарения.

  1. Осветление стекломассы и меры, способствующие этому процессу.



РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по дисциплине «Физико-химические основы

технологии стекла и ситаллов» для студентов 5 курса специальности 240304 (250800) «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов».


Составитель: к.т.н., доцент кафедры технологии силикатов О.В. Казьмина





Скачать 373,19 Kb.
оставить комментарий
Дата03.10.2011
Размер373,19 Kb.
ТипРабочая программа, 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

Рейтинг@Mail.ru
наверх