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 130400 декан ГФ проф. | _______________________ И. о. зав. кафедрой ОПИ, доц. |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ТеРМОДИНАМИКА»
Направление подготовки: 130400 Горное дело
Специализация: №6 Обогащение полезных ископаемых
Квалификация (степень) выпускника: специалист, специальное звание "горный инженер"
Составитель: ассистент кафедры ОПИ
Санкт-Петербург
2012
1. Цель и задачи дисциплины
Обогатительные технологии включают: рудоподготовку и собственно процессы обогащения. Последние сепарируют минеральное сырье на концентраты и хвосты. Термодинамика и динамика таких рудоподготовительных и сепарационных (обогатительных) процессов имеет целью выявить и количественно оценить общие закономерности описывающие ход названных процессов в производственных условиях. Дополнительно к классической термодинамике, которая изучается в физике (а также дополнительно к химической и технической термодинамике), для студентов-обогатителей вводятся новые разделы связанные с динамикой технологических процессов. Динамика технологических процессов исследует поведение процессов обогащения полезных ископаемых во времени, вовлекая в рассмотрение статические и динамические характеристики главных обогатительных объектов. Это представляет значительный теоретический и практический интерес для специалистов технологов на обогатительных фабриках, а также в проектных и научных организациях.
Данный курс является важным теоретическим курсом для студентов-обогатителей обобщающим другие специальные дисциплины.
Задачами дисциплины является изучение следующих составных частей:
· классическая термодинамика (кратко о физической, химической и технической термодинамике),
· динамика материального потока и запаса в схемах обогащения,
· кинетика и динамика процессов периодического дробления и измельчения,
· статические характеристики и переходные процессы для потоков и запасов в типовых схемах дробления и измельчения,
· динамика смешивания материалов в аппаратах технологических схем обогащения,
· динамика сепарационных процессов в схемах обогащения руд,
· динамика теплопередачи (в процессах сушки и др.),
· динамика электропривода обогатительных машин,
· динамика замкнутого водооборота на обогатительных фабриках.
·
Изучаемая дисциплина базируется на общетехнических курсах "Математика", "Физика", "Теоретическая и прикладная механика" и связана со специальными курсами "Флотация", "Гравитационные методы обогащения полезных ископаемых", "Магнитная сепарация", "Опробование, контроль и автоматизация процессов обогащения".
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате освоение дисциплины “Термодинамика ” студент должен:
· иметь представление о классической термодинамике и о современном состоянии и методах статики и динамики обогащения полезных ископаемых и путях их развития на перспективу; об основных научно-технических проблемах динамики процессов обогащения; о месте термодинамики и динамики в общей структуре обогащения полезных ископаемых;
· знать математические, физические и физико-химические законы для главных разделов динамики аппаратов и технологических схем обогащения полезных ископаемых;
· уметь по заданным статическим и динамическим характеристикам аппаратов и схем обогащения прогнозировать их поведение во времени; рассчитать показатели обогащения, выбирать оптимальные режимы работы аппаратов и технологической схемы в условиях работы обогатительной фабрики.
· владеть теоретической терминологией; навыками составления и отладки компьютерных программ для решения уравнений динамики, использования базы данных для накопления и переработки производственной и научно-технической информации в области динамики обогащения полезных ископаемых.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
Общая трудоемкость дисциплины | 119 | 6 |
Аудиторные занятия | 68 | |
Лекции | 34 | |
Практические занятия (ПЗ) | 17 | |
Семинары (С) | ||
Лабораторные работы (ЛР) | 17 | |
и (или) другие виды аудиторных занятий | ||
Самостоятельная работа, в том числе: | 51 | |
Курсовой проект (работа) | ||
Расчетно-графические работы | ||
Реферат | ||
и (или) другие виды самостоятельной работы | ||
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | Экзамен | 6 |
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№ пп. | Раздел дисциплины | Лекции, час. | ПЗ (или С), час. | ЛР, час. |
1 | Классическая термодинамика (кратко о физической, химической и технической термодинамике) | 5 | 1 | 4 |
2 | Динамика материального потока и запаса в схемах обогащения | 5 | 4 | |
3 | Кинетика и динамика процессов периодического дробления и измельчения | 3 | 2 | |
4 | Статические характеристики и переходные процессы для потоков и запасов в типовых схемах дробления и измельчения | 4 | 4 | |
5 | Динамика смешивания материалов в аппаратах технологических схем обогащения | 3 | 3 | |
6 | Динамика сепарационных процессов в схемах обогащения руд | 4 | 4 | |
7 | Динамика теплопередачи | 4 | 4 | |
8 | Динамика электропривода обогатительных машин | 3 | 4 | |
9 | Динамика замкнутого водооборота на обогатительных фабриках | 3 | 4 |
4.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Классическая термодинамика (кратко о физической, химической и технической термодинамике),
Основные задачи термодинамики. Основные законы (начала) и уравнения классической термодинамики. Уравнение Менделеева-Клайперона для идеального газа. Внутренняя энергия, энтальпия и энтропия. Диаграммы P-V. Типовые процессы для идеальных газов (изохорный V = const, изобарный P = const, изотермический T = const, адиабатный - без обмена теплотой c окружающей средой, политропный C = const). Второе начало термодинамики и цикл Карно. Закон Гесса для термохимии.
Раздел 2. Динамика материального потока и запаса в схемах обогащения
Основные задачи динамики технологических процессов. Процессы с сосредоточенными и распределенными параметрами. Статические и динамические характеристики. Дифференциальные уравнения и передаточные функции. Поток и запас минеральных материалов в аппаратах и технологических схемах. Естественно и искусственно зависимые потоки. Нелинейные сборники (аккумуляторы) материала. Уравнения линеаризации сборников. Цепи сборников. Динамика потока и запаса в технологических схемах.
Раздел 3. Кинетика и динамика процессов периодического дробления и измельчения
Загустина. Функции отбора и разрушения. Кинетика и динамика периодического дробления и измельчения. Открытые и замкнутые циклы дробления и измельчения. Экспериментальное определение динамических характеристик открытых и замкнутых циклов дробления и измельчения.
Раздел 4. Статические характеристики и переходные процессы для потоков и запасов в типовых схемах дробления и измельчения
Нелинейные статические характеристики типовых схем рудоподготовки. Составление уравнений динамики для типовых схем дробления и измельчения. Аналитическое и компьютерное. Решение уравнений динамики и нахождение типовых переходных процессов. Нахождение численных коэффициентов уравнений.
Раздел 5. Динамика смешивания материалов в аппаратах технологических схем обогащения
Контактные и идеальные смесители. Соединения смесителей в цепи. Динамика поведения концентраций флотационных реагентов в флотомашинах. Диффузионное перемешивание. Перемешивание минеральных материалов.
Раздел 6. Динамика сепарационных процессов в схемах обогащения руд
Составление уравнений сепарационного массопереноса. Упрощение уравнений динамики к уравнению типа Фоккера-Планка. Задача о переходных процессах в рабочих зонах сепарационных обогатительных аппаратов. Численные (компьютерные) методы решения уравнений динамики сепарации минеральных частиц.
Раздел 7. Динамика теплопередачи (и процессов с химическими реакциями)
Уравнение теплопроводности Фурье. Типы теплообменников. Теплообменник с идеальной теплоизоляцией. Теплообменник с потерей тепла в окружающую среду. Теплообменник с запасанием тепла в стенках. Горение топлива. Скорость химических реакций. Роль химических реакций в динамике перемешивания и массопереноса. Учет теплоты химических реакций в уравнениях динамики.
Раздел 8. Динамика электропривода обогатительных машин,
Входные (манипулируемые) и выходные (контролируемые) величины. Составление уравнений динамики электропривода обогатительных машин. Уравнения динамики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Двигатели переменного тока.
Раздел 9. Динамика замкнутого водооборота на обогатительных фабриках
Схемы водооборота. Потоки и запасы воды и компонентов в схемах водооборота. Составление прогнозирующих уравнений динамики. Решение типовых задач водооборота на ОФ.
5. Лабораторный практикум
№ пп. | № раздела дисциплины | Наименования лабораторных работ |
1. | 3 | Кинетика процессов периодического дробления и измельчения |
2. | 4 | Статические характеристики дробления и измельчения |
3. | 5 | Динамика смешивания материалов в аппаратах технологических схем обогащения |
4. | 6 | Определение статических сепарационных характеристик аппаратов и расчет технологических показателей обогащения |
5. | 6 | Динамика сепарационных процессов в аппаратах для обогащения руд |
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1. Рекомендуемая литература
Основная литература
1. Термодинамика: Учебник для вузов – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Изд-во МГТУ им. , 2000 – 416 с.
2. , , Техническая термодинамика; Учебник. – 4-е изд., перераб.-М.: Энергоатомиздат, 1983.–416 с.
3. Сборник задач по технической термодинамике: Учебное пособие/, , – 4-е изд. перераб. – М.: Издательство МЭИ, 2000. – 356 с.
4. , , Практикум по технической термодинамике: Учеб. пособие для вузов – 3-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1986 – 304с.
5. , , Теплотехника: Учебник для вузов. изд. 2-е перер. – М.:Высшая школа, 2000. – 671 с.
Дополнительная литература
6. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник/Под общ. ред. , . – 2 изд., перераб.- М.: Энергоатомиздат, 1989,- 550 с.
7. , Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. – М.: Энергия, 1984
Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы отсутствуют.
6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
Имеются товарные компьютерные программы для расчета в части динамики схем обогащения, программы для расчета конечных скоростей падения частиц различной крупности:
1. Моделирующий компьютерный пакет JK SimMet.
2. Операционные системы Microsoft Windows.
3. Стандартные офисные программы Microsoft Office и OpenOffice
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Имеются лаборатории сепарационных методов обогащения оснащенные современным лабораторным оборудованием и приборами для измерения основных физических параметров. Имеется компьютерная техника.
Разработчик:
Горный университет ассистент
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
