Магистерская программа «Промышленная экология» (стр. 3 )

Имя преподавателя	,
Ученая степень, звание	д. х.н., профессор / д. б.н.
Форма занятий	лекция
Результаты обучения	Студенты должны иметь глубокие знания химии, биохимии, микробиологии. Должны знать химические процессы, протекающие в биосфере, процессы миграции и трансформации химических соединений природного и антропогенного происхождения в атмосфере, гидросфере и литосфере, химические свойства поллютантов; понимать роль микроорганизмов в функционировании экосистем, знать способы их применения в технологиях охраны окружающей среды.
Метод и критерии оценки знаний	Посещение и активное участие в лекционных занятиях. Активное участие в коллоквиумах, правильные ответы на вопросы, демонстрация глубоких знаний в области химии, общей биологии и микробиологии.
Форма итоговой оценки знаний	Письменный экзамен
Список тем	1.  Строение вещества: строение атома, молек ч, ) 2.  Теория химического строения Бутлерова. Классификация органических соединений. (коллоквиум, 2 ч, ) 3.  Образование, распространение и трансформация химических веществ в ОС (2 ч, ) 4.  Основные химические загрязнители атмосферы, гидросферы и литосферы. (2 ч, ) 5.  Суперэкотоксиканты и радиоактивное загрязнение (2 ч, ) 6.  Рост и размножение микроорганизмов. (коллоквиум, 2 ч, ) 7.  Биохимические особенности прокариот. (коллоквиум, 2 ч, ) 8.  Экология микроорганизмов (2 ч, ) 9.  Техническая микробиология и природоохранные технологии (2 ч, )
Методы обучения	1.  Проведение лекций с использованием Power Point презентаций и объяснением у доски. 2.  Беседа преподавателя со студентами для выявления знаний.
Библиография	1.  Глинка химия. - Л. Интеграл-Пресс. -2006. 2.  Иванов химия/ , В. А.. Гева. –М.: Мастерство, 20с. 3.  Экологическая химия: учебник / . - М. : ИЦ "Академия", 2006. – 224. 4.  Биохимия: учебник / , . - М. : Дрофа, 20с. 5.  , Минеева . М.: Академия, 200с. 6.  Травень химия / . –М.6 ИК;Ц «Академ-книга». 2006. –Тс. 7.  Микробиология: учебник / , , . М.: ИНФРА-М, 200с. 8.  Кузьмина биотехнологии. М.: Мир, 200с.
Максимальное количество студентов в группе	Без ограничений
Время	1 занятие в неделю 1-9 недели 1 семестра
Место	Факультет экологии и сервиса, кафедра природной и техносферной безопасности

3. Лабораторные занятия

Имя преподавателя
Ученая степень, звание	к. х.н./ без степени
Форма занятий	Лабораторные
Результаты обучения	Студенты должны овладеть методами выделения из объектов ОС и идентификации химических соединений, основными методами работы с микроорганизмами.
Метод и критерии оценки	1.  Посещение занятий и активное участие. 2.  Своевременное и качественное выполнение самостоятельной работы. 3.  Качественное выполнение лабораторных работ.
Форма итоговой оценки знаний	Письменный экзамен
Список тем	1.  Определение веществ, загрязняющих воздух помещений 2.  Потенциометрический и спектрофотометрический анализ водных сред. 3.  Определение степени загрязнения воды по изменению трофической активности дафний. 4.  Микробиологическое исследование объектов ОС. 5.  Определение состава природной воды (экскурсия в НИИ Промышленной экологии)
Методы обучения	Выполнение экспериментальных исследований
Библиография	1.  , , «Идентификация неорганических веществ» методические указания к выполнению лаб. работ. - Саратов СГТУ, - 2003. 2.  , , Рогачева химия. Лабораторный практикум по органической химии для студентов специальности экология 013100/ Учебное пособие. 2006.- 48с. 3.  Шпак воды и микробиология: учеб. пособие для студ. спец. 290800 и 013100 / , . - Саратов: СГТУ, 2Ч. 2: Микробиология / Сарат. гос. техн. ун-т (Саратов). – 2005. 4.  Сазыкин . учеб. пособие /под ред. , - М.:ИЦ «Академия», 2007. 5.  Липунов химии и микробиологии природных и сточных вод: учеб. пособие/ .- Екатеринбург, 2008.
Максимальное количество студентов в группе	10
Время	По 4 ч в 1,3,5,7 недели
Место	Факультет экологии и сервиса, лаборатория кафедры природной и техносферной безопасности

4. Практические занятия

Имя преподавателя	,
Ученая степень, звание	д. х.н., профессор / д. б.н., профессор
Форма занятий	практическое
Результаты обучения	Студенты должны знать строение и свойства основных органические и неорганические экотоксикантов, методы их идентификации; свойства и физиологическую активность микроорганизмов, методы работы с ними. Уметь использовать в практической деятельности основное оборудование аналитических и микробиологических лабораторий.
Метод и критерии оценки	1.  Посещение и активное участие 2.  Своевременное и качественное выполнение самостоятельной работы. 3.  Качественное выполнение письменных работ и тестов.
Форма итоговой оценки знаний	Письменный экзамен
Список тем	1.  Основные классы органических соединений: строение, химические свойства. 2.  Способы выделения и очистки химических соединений. 3.  Методы идентификации химических соединений и принципы, лежащие в их основе, 4.  Строение и свойства основных экотоксикантов. 5.  Методы биотестирования. 6.  Методы обнаружения и изучения микроорганизмов. 7.  Санитарно-гигиенический контроль объектов ОС. 8.  Роль микроорганизмов в развитии инфекции. 9.  Приборное оснащение химических и микробиологических лабораторий (экскурсия в НИИ Промышленной экологии).
Методы обучения и обучающие действия	1.  Решение задач в аудитории. 2.  Работа в малых группах для подготовки доклада и презентации. 3.  Дискуссии. 4.  Экскурсия.
Библиография	1.  , , «Идентификация неорганических веществ» методические указания к выполнению лаб. работ. - Саратов СГТУ, - 2003. 2.  , , Рогачева химия. Лабораторный практикум по органической химии для студентов специальности экология 013100/ Учебное пособие. 2006.- 48с. 3.  Шпак воды и микробиология: учеб. пособие для студ. спец. 290800 и 013100 / , . - Саратов: СГТУ, 2Ч. 2: Микробиология / Сарат. гос. техн. ун-т (Саратов). – 2005. 4.  Сазыкин . учеб. пособие /под ред. , - М.:ИЦ «Академия», 2007. 5.  Липунов химии и микробиологии природных и сточных вод: учеб. пособие/ .- Екатеринбург, 2008.
Максимальное количество студентов в группе	10
Время	По 4 ч во 2, 4, 6, 8, 9 недели 1 семестра
Место	Факультет экологии и сервиса, кафедра природной и техносферной безопасности

Термо - и гидродинамика Thermo - and fluid dynamics

1. Общая информация

Название курса	Термо - и гидродинамика
Факультет/ Институт, Кафедра	Физико-технический факультет, кафедра физики
Программа, для которой предлагается курс	Магистерская программа «Промышленная экология» со специализацией для Волго-Каспийского региона
Идентификацион-ный номер курса	М.2.2.2
Цикл, модуль, к которому курс относится	Профессиональный цикл, вариативная часть (ФГОС) Модуль 1
Дидактический цикл	1 семестр
Тип аудиторных занятий	Лекции, практические занятия
Краткое описание курса	Термо - и гидродинамика, предмет и объекты изучения. Элементы классической термодинамики. Уравнения состояния идеального и реального газа. I и II законы термодинамики. Законы сохранения массы, энергии, импульса. Многофазные системы, формы поверхности раздела фаз. Термодинамическое и фазовое равновесие. Совместный перенос вещества, теплоты и импульса. Статика и динамика жидкостей, основные закономерности. Характер движения реальных текучих сред. Структура турбулентного потока. Пограничные слои на границе «поток – твердая поверхность». Пограничные слои между фазами в многофазных системах. Теория турбулентности. Теория пограничного слоя: гипотеза Прандтля-Тейлора и ее модификации (схема Кармана, гипотеза Ландау-Левича). Турбулентное течение вдоль плоской пластины. Конвективный теплообмен, основные закономерности. Теория теплового пограничного слоя. Конвективная диффузия в жидкостях, основные закономерности. Теория диффузионного пограничного слоя. Термодиффузия. Межфазный тепломассоперенос. Физическое и математическое моделирование. Теория подобия. Решение частных задач гидромеханики и тепломассообмена с использованием критериальных уравнений. Модели гидродинамической структуры потока. Решение частных задач гидромеханики и тепломассообмена с использованием моделей структуры потока. Вычислительная гидромеханика. Метод конечных разностей, его применение для решения уравнений термо - и гидродинамики. Моделирование турбулентности. Численные решения частных задач гидромеханики и тепломассообмена с использованием Ansys-CFX.
Полное описание курса	Термо и гидродинамика, предмет и объекты изучения, цели и задачи курса. Физические свойства жидкостей. Понятие идеальной и реальной жидкости. Объемные и поверхностные силы, действующие на жидкость. Механическое равновесие жидкостей. Многофазные системы, формы поверхности раздела фаз. Элементы классической термодинамики. Понятие идеального газа. Термические параметры состояния, уравнение состояния идеального газа. Функции состояния, теплота и работа. I и II законы термодинамики. Теплоемкость, ее виды. Термодинамические соотношения Максвелла. Коэффициент теплового расширения жидкостей. Отличительные свойства жидкостей и газов, изотермы парожидкостных систем. Критические параметры. Реальные газы. Явления переноса. Перенос вещества (диффузия), теплоты (теплопроводность), импульса (количества движения). Понятие потока, градиента скалярной интенсивности. Основные уравнения. Законы сохранения массы, энергии, импульса. Термодинамическое и фазовое равновесие. Совместный перенос вещества, теплоты и импульса. Уравнения гидродинамики. Основные параметры потока жидкости: скорость и расход. Установившиеся и неустановившиеся потоки. Закон внутреннего трения Ньютона. Уравнение неразрывности (сплошности) потока в дифференциальной и интегральной форме. Дифференциальное уравнение движения Эйлера. Дифференциальное уравнение движения Навье – Стокса. Изменение внутренней энергии движущейся жидкости. Теорема Бернулли. Характер движения реальных текучих сред. Понятие ламинарного и турбулентного движения жидкости. Понятие критерия Рейнольдса. Распределение скоростей в поперечном сечении потока при ламинарном и турбулентном движении. Структура турбулентного потока. Пограничные слои на границе «поток – твердая поверхность». Пограничные слои между фазами в многофазных системах. Теория турбулентности. Теория пограничного слоя. Характеристики турбулентного потока: турбулентная вязкость, истинная и осредненная локальные скорости, мгновенная пульсационная скорость, интенсивность и масштаб турбулентности. Теория пограничного слоя: гипотеза Прандтля-Тейлора и ее модификации (схема Кармана, гипотеза Ландау-Левича), общие уравнения. Турбулентное течение вдоль плоской пластины. Конвективный теплообмен. Теплопередача в жидкостях. Понятие свободной и вынужденной конвекции, теплоотдачи и теплопередачи. Дифференциальное уравнение конвективного теплообмена. Основное уравнение теплоотдачи. Основное уравнение теплопередачи. Связь коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи. Теория теплового пограничного слоя, основные уравнения. Конвективная диффузия в жидкостях. Массопередача в жидкостях. Понятия турбулентной и конвективной диффузии, массотдачи, массопередачи. Дифференциальное уравнение конвективной диффузии. Основное уравнение массоотдачи. Основное уравнение массопередачи. Связь коэффициентов массоотдачи и массопередачи. Теория диффузионного пограничного слоя, основные уравнения. Термодиффузия. Межфазный тепломассоперенос. Физическое и математическое моделирование. Теория подобия. Понятие физического и математического моделирования. Теория подобия, ее основные принципы. Подобие условий однозначности. Инварианты подобия: симплексы и критерии. Теоремы подобия. Обобщенное критериальное уравнение. Метод анализа размерностей. Критерии гидродинамического подобия, подобия тепловых и масообменных процессов. Решение частных задач гидромеханики и тепломассообмена с использованием критериальных уравнений. Моделирование гидродинамической структуры потока. Структура потока. Модели гидродинамической структуры потока: идеального смешения, идеального вытеснения, ячеечная, диффузионная, комбинированная. Кривые отклика, основные уравнения. Решение частных задач гидромеханики и тепломассообмена с использованием моделей структуры потока. Вычислительная гидромеханика. Метод конечных разностей, его применение для решения уравнений термогидродинамики. Моделирование турбулентности (модели турбулентной вязкости, рейнольдсовых напряжений, метод моделирования крупных вихрей). Численные решения частных задач гидромеханики и тепломассообмена с использованием Ansys-CFX. Распределение по времени: Лекции – 3 ч Практические занятия -15 ч Самостоятельная работа -54 ч Итого: 72 ч
Необходимые знания	Формальные	Физика, математика, физическая химия
Другие	Информатика, процессы и аппараты химической технологии, моделирование энерго - и ресурсосберегающих процессов в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии
Результаты обучения	Студенты должны получить умения и навыки комплексного математического анализа и решения задач оптимизации гидродинамических, тепло- и массообменных процессов на основе знания о влиянии движения жидкостей на химические и физико-химические превращения и о влиянии физико-химических факторов на движение жидкостей. Студенты должны иметь углубленные знания в области гидромеханики и тепломассообмена, развитые навыки решения многомерных дифференциальных уравнений, практические навыков работы со справочной и научно-технической литературой, информационными ресурсами, специализированными программными комплексами
Продолжитель-ность курса (в зачетных единицах)	2
Методы и критерии оценки	1.  Посещение занятий. 2.  Своевременное и качественное выполнение самостоятельной работы. 3.  Качественное выполнение тестов (промежуточный и итоговый контроль знаний). 4.  Качественное выполнение лабораторных работ и письменных отчетов по ним.
Форма итоговой оценки знаний	Зачет с оценкой
Тип курса	обязательный
Формы обучения	1.  Лекции с использованием средств Multimedia. 2.  Решение задач. 3.  Семинары. 4.  Тестирование. 5.  Самостоятельная работа (информационно-образовательная среда, библиотека).
Язык	Русский/английский
Библиография	1.  Бэтчелор Дж. К. Введение в динамику жидкостей / Дж. К. Бэтчелор. – 2-е изд., стереотип. – Ижевск: РХД, 2004. – 768 с. 2.  Цветков : учеб. пособ. для вузов / , . – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Издательство МЭИ, 2005. – 550 с. 3.  Ландау физика: учеб. пособ. для вузов: в 10 т. Т. VI. Гидродинамика / , ; под ред. . – 5-е изд., стереотип. – М.: Физматлит, 2006. – 736 с. 4.  Аникеев вычислительного теплообмена и гидродинамики / , , . – М.: Либроком, 2010. – 152 с. 5.  Алексин модели турбулентных течений: учеб. пособ. для вузов / . – М.: Издательство МГИУ, 2007. – 52 с. Дополнительная литература 6.  Вычислительная гидромеханика и теплообмен: В 2-х т. / Д. Андерсон, Дж. Таннехилл, Р. Плетчер. Т. 1. М.: Мир, 19 с. 7.  Вычислительная гидромеханика и теплообмен: В 2-х т. / Д. Андерсон, Дж. Таннехилл, Р. Плетчер. Т. 2. М.: Мир, 19с. 8.  Марстен Дж. Е. Математические основы механики жидкости / Дж. Е. Марстен, А. Чорин. – Ижевск: РХД, 2004. – 208 с. 9.  Шваб конвективного теплообмена / . – Томск: НТЛ, 2007. – 188 с. 10.  Явления переноса / Р. Берд, В. Стюарт, Е. Лайтфут. – М.: Химия, 1974. – 688 с. 11.  Закгейм в моделирование химико-технологических процессов / . – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1982. – 288 с.
Место проведения занятий	Физико-технический факультет, кафедра физики
Координатор курса	к. ф-м. н., доцент
Преподаватели	к. ф-м. н., доцент
Примечания

2. Лекции