Процессы и аппараты

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ

ИМЕНИ ИВАНА ФЕДОРОВА»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

______________

«_____» ___________2011 г.

рабочая программа

По дисциплине " Процессы и аппараты»

По специальности 261201.65– Технология и дизайн упаковочного производства

Факультет Принтмедиа технологий

Кафедра «Материаловедение»

Индекс по учебному плану	Цикл	Компонент
Федеральный	Национально-региональный (вузовский)	Элективный
СД.05	Общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины
Общие математические и естественнонаучные дисциплины
Общепрофессиональные дисциплины
Специальные дисциплины		·
Дисциплины специализации

Форма обучения	курс	семестр	Трудоемкость дисциплины в часах	Форма итогового контроля
Всего часов	Аудиторных часов	Лекции	Семинарские (практически) занятия	Лабораторные занятия	Курсовая работа	Курсовой проект	Самостоятельная работа
Очная	3	5	157	85	34	17	34			72	экзамен
Очно-заочная
Заочная

Москва — 2011 г

Составитель: __ктн, доцент

Рецензент: __дтн, снс

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Материаловедение»

(дата) 18 июня 2009 г, протокол

Зав. кафедрой ____________________/ /

Одобрена Советом факультета

(дата) 23 июня 2009 г, протокол

Председатель_________________ //

1. Цели и задачи дисциплины, требования к знаниям и умениям

1.1.Цель и задачи изучения дисциплины

Назначение дисциплины – изучение теории процессов и аппаратов с целью определения режимов их работы. Дисциплина является специальной.

1.2.Требования к знаниям и уменьям

В результате изучения курса студент должен знать:

-  основные положения теории механических, химических, тепловых и массообменных процессов;

-  устройство соответствующих аппаратов;

-  методы управления процессами.

Студент должен уметь:

-  определять геометрические размеры рабочих органов аппаратов;

-  оценивать режимы их работы.

Студент должен иметь навыки по:

-  моделированию основных процессов.

2.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1.Наименование тем дисциплины и их объем в часах лекционных занятий

№ п/п	Раздел дисциплины	Лекции, объем в часах
2.1.1	Введение	1
2.1.2	Основные закономерности и общие принципы расчета технологических процессов	4
2.1.3	Гидромеханические процессы и аппараты	8
2.1.4	Тепловые процессы и аппараты	8
2.1.5	Массообменные процессы и аппараты	10
2.1.6	Механические процессы	3
Итого	34

Содержание разделов дисциплины

2.1.1. Введение

Основные понятия курса. Предмет изучения, цели, задачи и основной методологический принцип курса. Место курса в учебном плане и его значение для подготовки инженеров. Классификация изучаемых процессов и аппаратов. Учебно-методическая литература.

2.1.2. Основные закономерности процессов и общие принципы расчета аппаратов

Классификация основных процессов. Процесс, как определенная совокупность физико-химических явлений, составляющая отдельную операцию технологии переработки сырья. Основные принципы классификации процессов и аппаратов. Основные методы исследования типовых процессов и аппаратов. Математическое моделирование. Основы теории обобщенных переменных (теории подобия) и принципы физического моделирования.

2.1.3. Гидромеханические процессы и аппараты

Основные определения. Гипотезы сплошности и непрерывности. Основные физико-химические свойства капельных жидкостей. Реологические характеристики неньютоновских сред. Основные уравнения напряжения и деформации. Гидростатика. Дифференциальное уравнение равновесия Эйлера. Закон распределения гидростатического давления по объему – основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля и его практическое применение.

Гидродинамика. Виды движения. Уравнение неразрывности для элементарной струйки. Дифференциальное уравнение неразрывности.

Дифференциальное уравнение движения идеальной жидкости – уравнение Эйлера. Общий вид дифференциальных уравнений движения вязкой жидкости – уравнение Навье-Стокса.

Уравнение Бернулли для установившегося движения идеальной и реальной жидкости.

Ламинарное и турбулентное движения жидкости. Расход жидкости. Потери удельной энергии, коэффициент внешнего трения. Основные виды местных сопротивлений.

Истечение жидкостей из отверстий и насадков.

Перемещение жидкостей. Виды насосов и компрессоров. Классификация и принцип действия гидромашин. Термодинамические основы процесса сжатия газов и их перемещения.

Течение жидкостей через неподвижные зернистые слои и пористые перегородки.

Элементы гидродинамики двухфазных потоков в системах газ (пар) – жидкость и жидкость– жидкость.

Структура потоков и распределение времени их пребывания в аппаратах.

Классификация и основные характеристики неоднородных систем. Основные способы разделения.

Отстаивание. Сущность процесса. Расчет скорости и поверхности осаждения, производительность отстойника.

Осаждение в поле действия центробежных сил. Особенности расчета скорости осаждения. Производительности отстойных центрифуг. Расход энергии при центрифугировании. Сепарирование. Циклонный процесс: гидроциклоны, аэроциклоны, их расчет и подбор.

Скорость фильтрации. Производительность фильтра при постоянном давлении, при постоянной скорости фильтрации. Центробежная фильтрация. Ультрафильтрация и обратный осмос. Основы теории процесса. Фильтрующие элементы. Схемы мембранных аппаратов и установок. Осаждение под действием электрического поля.

Мокрая очистка газов.

Перемешивание в жидких средах. Методы перемешивания, эффективность и интенсивность процесса. Гидродинамика аппаратов с мешалками, расход мощности.

2.1.4. Тепловые процессы и аппараты

Основы теории теплопереноса. Подобие процессов теплообмена. Теплопередача. Основное уравнение теплопередачи.

Теплопотери и теплоизоляция.

Тепловые балансы. Теплообменные аппараты, их классификация. Основы расчета теплообменников и оптимальных режимов их работы.

Выпаривание. Сущность процесса выпаривания. Материальный баланс процесса. Принцип действия и устройство однокорпусных выпарных аппаратов, Расчет поверхности теплопередачи, баланс тепла. Выпаривание с многократным использованием тепла греющего пара. Многокорпусное выпаривание.

2.1.5. Массообменные процессы и аппараты

Массообменные процессы и аппараты. Классификация и общая характеристика.

Статика массообменных процессов. Материальный баланс и уравнение рабочей линии.

Кинетика массобменных процессов. Механизм переноса массы. Молекулярная диффузия. Законы Фика. Уравнение массоотдачи.

Массопередача. Основное уравнение массопередачи.

2.1.5.1. Процессы массообмена в системах со свободной границей раздела фаз (система газ/пар/жидкость)

Абсорбция. Физические основы абсорбции, десорбция. Материальные балансы и кинетические закономерности процесса.

Дистилляция и ректификация. Физические основы дистилляции и ректификации.

Элементы конструкций и принцип работы ректификационных колонн. Уравнение линий рабочих концентраций для укрепляющей и исчерпывающей частей колонны. Определение основных размеров тарельчатых ректификационных колонн.

Экстракция. Физические основы процесса экстракции. Материальный баланс экстракции. Кинетические закономерности процесса экстракции. Конструкции экстракторов и методы их расчета.

2.1.5.2. Процессы массообмена с фиксированной границей раздела фаз

(система газ/жидкость/твердое тело)

Адсорбция. Основные модели равновесия при адсорбции. Десорбция, способы ее приведения. Классификация и общие принципы устройства адсорбционной аппаратуры.

Сушка. Методы сушки. Форма связи влаги с материалом. Материальный баланс процесса сушки. Уравнение состояния влажного газа. Баланс влаги при высушивании, расход сушильного агента. Баланс тепла.

Нормальный сушильный процесс. Варианты сушильного процесса, их изображение на I-d диаграмме.

Кинетика конвективной сушки материалов.

Экстрагирование и растворение. Общая характеристика процесса экстрагирования и растворения, области их применения. Физическое равновесие и выщелачивание. Условия равновесия. Материальный баланс. Типовые конструкции аппаратов, методики расчета.

Кристаллизация растворов и расплавов. Физические основы процесса. Методы кристаллизации. Материальные и тепловые расчеты кристаллизаторов.

2.1.6. Механические процессы

Характеристика способов измельчения твердых материалов. Степень дробления. Гипотезы определения мощности, затраченной на измельчение. Конструкции и работа основных типов измельчающих машин.

Классификация зернистых материалов. Смешение сыпучих материалов. Устройство смесителей.

2.2. Практические занятия, их содержание и объем в часах

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование темы практического занятия	Объем в часах
2.2.1.	2.1.1.	Не предусмотрен
2.2.2.	2.1.2.	Не предусмотрен
2.2.3.	2.1.3.	Построение диаграмм по уравнению Бернулли для идеальной и реальной жидкостей.	2
Определение расчетных потерь напора движущейся жидкости в трубопроводах.	2
Определение расчетной мощности на привод мешалки.	2
Определение производительности отстойника при разделении суспензий	2
2.2.4.	2.1.4.	Определение расчетной поверхности теплопередачи для теплообменных аппаратов периодического и непрерывного действия.	2
Определение расчетной поверхности теплопередачи в многокорпусной выпарной установке.	2
2.2.5.	2.1.5.	Определение числа теоретических тарелок в ректификационной колонне непрерывного действия.	2
Определение расходных параметров сушильного агента и энергозатрат процесса конвективной сушки.	2
2.2.6.	2.1.6.	Определение энергозатрат при измельчении твердых материалов	1
Итого	17

2.3. Лабораторные занятия, их содержание и объем в часах

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование темы лабораторного занятия	Объем аудиторных занятий, в часах	Самостоятельная работа в часах
2.2.1	2.1.1.	Не предусмотрен
2.2.2	2.1.1.	Не предусмотрен
2.2.3	2.1.3.	Определение гидростатического давления.	2	2
2.2.4	2.1.3.	Определение плотности несмешивающихся жидкостей в сообщающихся сосудах	2	2
2.2.5	2.1.3.	Гидравлический пресс	2	2
2.2.6	2.1.3.	Определение режима движения жидкости	2	2
2.2.7	2.1.3.	Исследование процесса истечения через малое круглое отверстие и внешний цилиндрический насадок	2	2
2.2.8	2.1.4.	Определение параметров влажного воздуха	4	2
2.2.9	2.1.4.	Определение коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала	4	2
2.2.10	2.1.4.	Определение коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции	4	2
2.2.11	2.1.4.	Исследование процессов теплообмена на горизонтальном трубопроводе	4	2
2.2.12	2.1.5.	Проницаемость полимерных материалов для паров органических растворителей	4	2
2.2.13	2.1.5.	Определение коэффициента диффузии в пленку методом набухания в жидкости	4	2
		Всего	34	22

3. УЧЕБНО – МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

3.1. Основная и дополнительная литература

3.1.1. Основная литература

1.	Касаткин процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, - любое издание.
2.	Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Учебник: В 2-х кн. / , , и др. М: Логос «Высшая школа», 2002. Кн.с. Кн.с.

3.1.2. Дополнительная литература

1.	Дытнерский и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. В 2-х кн. Ч.1. М.: Химия, 20с.; Ч.2. М.: Химия, 19с.
2.	, , Носков и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1981. – 560 с.
3.	Гельперин процессы и аппараты химической технологии – М.: Химия, 1981. – 802 с.
4.	Космодемьянский и аппараты пищевых производств: Учебник. –М: Колос, 1997. – 208 с.
5.	, Королев и аппараты пищевых производств. – М: Колос, 1997. – 440 с.
6.	и др. Расчеты и задачи по процессам и аппаратам пищевых производств. –М.: Агропромиздат, 1987. – 304 с.

3.2.Перечень наглядных и других пособий, методических указаний по проведению конкретных видов учебных занятий, методических материалов к используемым в учебном процессе техническим средствам

В процессе изучения дисциплины используются:

-  слайды и схемы;

-  тесты для контроля усвоения материала по дисциплине;

-  видеофильмы;

-  программы для ЭВМ.

3.3. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Лабораторные работы выполняются в лабораториях, оснащенных приборами и оборудованием, моделирующих гидродинамические, массо - и теплообменные и др. процессы. Математическую обработку экспериментальных данных студенты проводят в компьютерном классе, который используется также для тестирования.

3.4. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

В зависимости от профиля ВУЗа в рабочей программе может быть предусмотрено более углубленное изучение методов утилизации того или иного вида упаковочных материалов. При этом другие, менее важные для данного ВУЗа, разделы могут быть несколько сокращены, но без ущерба для целостного понимания проблем, указанных в ГОС ВПО. Часть изучаемого материала может быть полностью вынесена на самостоятельную проработку, подкрепляемую прослушиванием докладов, обзорных лекций, посещением выставок и научных конференций, участием в студенческих конкурсах.

При разработке рабочих программ отдается предпочтение тем разделам программы, которые более полно отражают требования специальной подготовки конкретного вуза. Время проведения учебных занятий выбирается с учетом рабочих учебных планов этих вузов.

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению по специальности 261201.65 – Технология и дизайн упаковочного производства.