МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УТВЕРЖДАЮ Проректор по НР и И _____________ «___»______________2014 г. |
ПРОГРАММА-МИНИМУМ
Кандидатского экзамена по профилю
03.02.08 Экология (технические науки по
· химической отрасли промышленности;
· энергетической отрасли промышленности;
· строительной отрасли промышленности)
Основная образовательная программа подготовки аспиранта
по направлению 05.06.01 Науки о Земле (Модуль 1)
Томск 2014
Введение
Данная программа составлена на основе дисциплин направления «Экология», и включает следующие дисциплины: неорганическая химия, физическая химия, коллоидная химия, аналитическая химия, органическая химия, радиационная химия, химия окружающей среды, основы техники безопасности, токсикология, общая экология, основы химической технологии, процессы и аппараты химической технологии, защита окружающей среды, анализ, синтез и техническое использование промышленного теплотехнического оборудования, оптимизация теплотехнических процессов в установках и теплотехнологических комплексах, анализ принципов использования возобновляемых видов энергии, синтез и оптимальное использования энергоустановок, решения комплексных энерготехнологических задач, строительное материаловедение, технология конструкционных материалов, технология вяжущих веществ и бетонов, технология изоляционных и отделочных материалов, технология заполнителей. Перечисленные дисциплины связаны со способами, методами, процессами идентификации, обезвреживания, переработки и утилизации промышленных отходов в энергетической, химической и строительной промышленности, особенностями проектирования и эксплуатации энерготехнологических, ресурсосберегающих, малоотходных и безотходных технологий.
Программа разработана экспертными советами Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по химии (по химической технологии), энергетике, электрификации и энергетическому машиностроению, строительству и архитектуре при участии Национального исследовательского Томского политехнического университета.
1. Химическая отрасль промышленности
1.1. Основные понятия и общие вопросы экологии
Понятие об экологии - науке о взаимодействиях организмов между собой и с окружающей средой, включая совместное развитие человека, сообщества людей в целом и окружающей природной средой, изучающей биотические механизмы регуляции и стабилизации окружающей среды, механизмы, обеспечивающие устойчивость жизни.
Понятие об экологической химии - науке об общих химических процессах и взаимодействиях в окружающей среде (экосфере) и последствиях таких взаимодействий.
Понятие о химической экологии - науке о роли и функциях химических экорегуляторов, осуществляющих определенные связи между организмами и средой в природных экосистемах, участвующих в обменных процессах и механизмах их регулирования в отдельных организмах, обуславливающих химическую (или биохимическую) стабилизацию (или дестабилизацию) равновесия в экосистемах.
Человек и среда обитания; характерные состояния системы «человек-среда обитания». Основы физиологии труда и комфортные условия жизнедеятельности в техносфере. Критерии безопасности. Безопасность в чрезвычайных ситуациях.
1.2. Вещества-загрязнители (поллютанты, ксенобиотики) окружающей среды. Токсичность. Стандарты качества среды.
Объем производства химической продукции в современном мире (основные неорганические и органические продукты, удобрения, средства защиты растений борьбы с вредными насекомыми и пр., пластмассы, химические волокна, красители и родственные продукты и др.).
Области применения (получение энергии, в сельском хозяйстве, в быту, транспорте и т. д.). Распространение в окружающей среде (перенос между различными средами: вода - почва, вода - воздух, почва - воздух; поступление и накопление в живых водных и наземных организмах; географический и биотический перенос). Устойчивость и способность к разложению. Превращения поллютантов в безопасное или менее опасное состояние.
Определение и задачи экотоксикологии (выявление степени и функции экосистем, а также разработка лечебных мероприятий). Оценка химических продуктов с помощью экотоксикологического профильного анализа.
1.3. Экологическая химия атмосферы
Химико-технологические основы очистки газовых выбросов предприятий транспорта, химической промышленности, черной и цветной металлургии, тепловых электростанций.
1.4. Экологическая химия гидросферы
Химико-биологические процессы в сточных водах. Характеристика сточных вод и виды загрязнений. Технология очистки сточных вод. Экохимические требования к очистке сточных вод. Особенности биохимической очистки сточных вод.
Физико-химические и эколого-технологические методы водоочистки и водоподготовки. Подготовка питьевой воды. Применение излучения, хлора, озона и пероксида водорода в обработке воды и очистке сточных вод. Методы локальной очистки сточных вод.
1.5. Эколого-химические проблемы суши (почвы, недра, ресурсы)
Обезвреживание, переработка со стабилизацией свойств и утилизация твердых промышленных и бытовых отходов. Энерготехнологическое сжигание отходов. Технология складирования отходов. Методы вторичного использования отходов (сельскохозяйственные методы, компостирование мусора и ила очистных сооружений, пиролиз отходов и др.). Технологии переработки отходов, совместимые с окружающей средой.
Сульфаткальциевые промышленные отходы, свойства, пути их образования, способы обезвреживания, унификации и утилизации.
1.6. Радиоактивность как загрязняющий фактор
Радиационная угроза в современном мире. Военный ядерный комплекс. Атомная энергетика. Радиоактивные отходы и отработанное ядерное топливо. Расширение масштабов радиоактивного загрязнения на Земле. Опасность хронического облучения в малых дозах. Ввоз, хранение и переработка отработанного ядерного топлива - одна из важнейших проблем человечества на современном этапе.
Экология и энергетика
Термодинамические аспекты взаимодействия световой энергии с экосистемами и способы превращения энергии внутри системы. Соотношение между количеством и качеством энергии.
Энергетические ресурсы и поиск новых источников энергии. Возобновляемые и невозобновляемые энергетические ресурсы. Биоэнергетика хемо-и фотосинтеза. Энергетические системы, основанные на прямом использовании солнечной энергии в фотохимических, фотоэлектрических и термоэлектрических процессах. Биогеохимические преобразователи энергии. Водородное топливо как источник энергии. Проблема получения энергии из биомассы.
1.7. Мониторинг состояния окружающей среды и методы анализа загрязняющих веществ
Мониторинг как система наблюдения и контроля за состоянием окружающей среды. Уровни систем мониторинга: санитарно-токсикологический, экологический и биосферный.
Основные контролируемые параметры и нормирование загрязнений окружающей среды (ПДК, ПДВ, ПДУ, ПДС) в воздухе, воде, почве, растительности и продуктах питания.
Основные методы и приборы контроля состояния атмосферы, гидросферы, литосферы и биоты.
Характеристика экотоксикантов и методов их контроля. Биологическое действие и классы опасности веществ. Прямое и "скрытое" действие. Кумулятивный эффект. Чувствительность, точность и избирательность методов контроля. Классы приборов. Непрерывный и периодический контроль. Область применения и перспективы развития химических, биохимических, хроматографических, спектроскопических, масс-спектрометрических, электрохимических методов мониторинга.
1.8. Оценка воздействия на окружающую среду и экологическая экспертиза
Организация и развития деятельности по управлению воздействием на окружающую среду в Российской Федерации; организация работ при проведении государственной и общественной экологической экспертизы; анализ расчетов загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха, водоемов, размеров санитарно-защитных зон. Анализ источников загрязнения атмосферы, почвы и водных объектов, определение приоритетных загрязняющих веществ и источников загрязнения.
1.9. Промышленная экология и техника защиты окружающей среды
Иерархическая организация производственных процессов, общие закономерности производственных процессов. Экологическая политика развития производства: комплексное использование сырьевых и энергетических ресурсов, создание замкнутых производственных циклов, комбинирование и кооперация производств.
Аппаратура, технологические схемы и установки очистки отходящих газов от вредных и ценных компонентов.
Технологические схемы и установки очистки сточных вод от содержащихся в них поллютантов механическими, химическими, физико-химическими, биохимическими и др. методами.
Технология и оборудование рекуперации твердых промышленных и бытовых отходов.
Энергетическая отрасль промышленности
1.10. Фундаментальные основы промышленной теплоэнергетики
Первый закон термодинамики. Теплоемкость. Изопроцессы. Применение первого закона термодинамики к расчетам изопроцессов. Второй закон термодинамики. Энтропия. Термодинамические потенциалы и их применение в термодинамических расчетах. Водяной пар. P-V, T-S, H-S диаграммы и таблицы. Их применение в термодинамических расчетах. Влажный воздух. H-D диаграммы. Циклы Карно, Ренкина. Циклы двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин. Термодинамика потока. Скорость звука. Сопло Лаваля. Истечение водяного пара. Дросселирование.
Конвективный тепло - и массоперенос. Законы сохранения массы, потока импульса, энергии. Законы Ньютона, Фурье и Фика. Основы теории пограничного слоя.
Тепло - и массообмен при фазовых превращениях. Механизм теплообмена при пузырьковом кипении жидкости в неограниченном объеме. Влияние давления на процесс кипения. Конденсация пленочная и капельная. Диффузия жидкости в газовые среды и перенос массы в капилярно-пористых телах. Дифференциальные уравнения диффузиии. Сорбционные процессы. Уравнения сорбции.
Контактный теплообмен. Радиационный теплообмен. Спектр излучения твердых тел. Поглощательная и излучательная способности тела. Тепловое излучение в процессах интенсивного теплообмена, сушки и других технологических процессах.
Процессы смесеобразования. Молекулярная и турбулентная диффузия. Смесеобразование в турбулентных слоях. Аналогия между диффузией и теплообменом.
Процессы воспламенения и распространения пламени. Самовоспламенение и зажигание горючих смесей. Тепловая и цепная теория самовоспламенения. Концентрационные границы самовоспламенения и зажигания. Самовоспламенение твердого топлива. Нормальное горение. Турбулентное распространение пламени в газовых смесях.
Механизм и кинетика горения индивидуальных газов. Механизм термического разложения углеводородов. Диффузионный, кинетический и смешанный принципы сжигания. Устойчивость горения газового факела. Методы интенсификации сжигания газов. Основные реакции горения и газификации углерода. Термическое разложение натуральных топлив. Роль летучих и золы в процессах горения. Особенность горения угольной пыли. Горение и газификация угля в неподвижном слое. Пути интенсификации горения твердого топлива. Воспламенение и механизм горения жидкого топлива. Горение распыленного топлива в факеле. Интенсификация процессов горения.
1.11. Котельные установки и парогенераторы
Источники теплоты промышленных котельных установок. Материальные и тепловые балансы котельных установок при работе на газовом, жидком и твердом топливах. Расчет топочных устройств для сжигания газового, жидкого и твердого топлив, производственных отходов. Пароперегреватели котлов. Методы регулирования температуры пара. Экономайзеры и их включение в питательные магистрали. Конструктивные схемы воздушных подогревателей. Конструкции котлов с естественной циркуляцией, прямоточных и с многократной принудительной циркуляцией. Водогрейные и паро-водогрейные котлы. Котлы высоко - и низконапорные, прямого действия и с неводяными теплоносителями. Котлы, использующие теплоту технологического продукта. Очистка продуктов сгорания от твердых и газообразных примесей. Определение основных характеристик работы котельного агрегата по результатам испытаний.
2.3. Энергетика теплотехнологии
Методологические основы создания энерго- и материалосберегающих, экологически совершенных теплотехнологических установок и систем. Метод предельного энергосбережения.
Энерго-экономические и технологические характеристики источников энергии в теплотехнологии, их взаимосвязь с физико-химическим содержанием и организацией технологического процесса. Основные принципы и критерии сравнительной оценки и выбора источников энергии теплотехнологии. Принципы эффективного комбинирования источников энергии. Способы термохимической подготовки топлива и других энергоносителей к использованию в теплотехнологических установках. Технология сжигания топлива в высокотемпературных теплотехнологических установках (ВТУ). Огневое обезвреживание и регенерация производственных отходов.
Материальный, энергетический и тепловой балансы теплотехнологических установок и систем. Оценка материальных и энергетических потерь, система КПД. Оптимизация балансов с целью повышения технологической эффективности производства, экономии энергетических и материальных ресурсов, защиты окружающей среды.
Принципы построения энергосберегающих тепловых схем.
Энерго-экономический анализ, структурная и параметрическая оптимизация тепловых схем с регенеративным теплоиспользованием, с внешним замыкающим технологическим и внешним замыкающим энергетическим теплоиспользованием. Оптимизация комбинирования регенеративного, внешнего технологического и внешнего энергетического теплоиспользования. Тепловые схемы комбинированных технологических и энергетических систем и комплексов.
Физические основы и условия организации эффективной теплотехнологической обработки материалов на основе теплотехнических принципов плотного фильтруемого, кипящего, взвешенного и пересыпающегося слоев технологического материала.
Физическое и математическое моделирование теплотехнических процессов в теплотехнологии. Автоматизированные системы научных исследований.
2.4. Возобновляемые виды энергии и энергоустановки на их основе
Источники возобновляемых видов энергии и их особенности. География энергоресурсов. Основные понятия и определения в практике исследования и использования возобновляемых видов энергии. Параметры возобновляемых видов энергии и методы их измерения. Расчета основных категорий потенциала. Современное состояние и перспективы использования возобновляемых видов энергии.
2.4.1. Принципы использования солнечной энергии
Основные понятия и определения. Источники потенциала солнечной энергии. Солнечная радиация: прямая и диффузная. Спектры внеатмосферного и наземного, солнечного излучения. Методы измерения солнечной радиации. Методы расчета прихода солнечной радиации на горизонтальную и произвольно ориентированную площади на поверхности Земли в произвольно взятой ее точке. Зависимость солнечной радиации от времени и широты местности. Продолжительность дня с солнечным излучением, поглощение в атмосфере (оптическая масса). Оптимальная ориентация приемника солнечного излучения.
Основные категории потенциала солнечной энергии и методы их расчета. Кадастр солнечной энергии. Современное состояние и перспективы использования солнечной энергии в мире.
Основные виды солнечных энергоустановок (СЭУ) и систем наземного и космического назначения (станции СЭС). Системы солнечного электроснабжения, горячего водоснабжения, отопления, охлаждения, сушки, опреснения, гидролиза и т. д.
Башенные СЭС. СЭС на основе солнечных прудов. Фотоэлектрические СЭС. Космические СЭС (КСЭС). Основные схемы преобразования и концентрации солнечного излучения на КСЭС (фотоэлектрические, машинные и прямые преобразования энергии Солнца). Достоинства и недостатки схем. Проблемы сооружения КСЭС и передачи энергии на Землю. Перспективные системы передачи энергии с КСЭС на Землю (СВЧ - излучение, лазерный луч, изменение длины волны излучений).
2.4.2. Энергия ветра и источники на ее основе
Основные понятия и определения. Источники потенциала ветровой энергии. Преобразования энергии ветра. Ветроэнергетические установки (элементы аэродинамики). Основные характеристики ветра и методы их определения. Зависимость параметров ветра от высоты и во времени. Роза ветров. Географические факторы и местные расчетные параметры ветра. Основные категории потенциала ветровой энергии и методы их расчета. Кадастр ветровой энергии. Основные технические схемы использования энергии ветра и их классификация.
Теория идеального и реального ветрового двигателя. Основные положения и допущения. Осевая или подъемная сила. Рабочий момент и мощность. Потери энергии ветродвигателя. Методы получения энергетических характеристик ветроколеса. Способы установки ветроколеса на ветер. Силы, действующие на ветроколесо при его работе в косом потоке
Ветроустановки, предназначенные для производства электроэнергии, тепла, механической энергии и их особенности.
Ветроустановки с горизонтальной осью вращения. Основные элементы конструкции. Баланс энергии в ВЭУ. Основные энергетические характеристики. Расчетные скорости: минимальная, рабочая, максимальная. Концентраторы воздушного потока, их эффективность, особенности их конструкции.
Ветроустановки с вертикальной осью вращения. Основные элементы конструкции. Одно - и многоярусная система. Преимущества и недостатки. Основные типы ВЭУ. Энергетические характеристики ВЭУ разного типа с вертикальной осью вращения.
Ветроэлектростанция (ВЭС) или ветропарк. Основные принципы оптимального использования энергопотенциала ветра в заданном регионе. Схемы оптимального размещения ВЭУ относительно друг друга и ветрового потока с учетом розы ветров в регионе. Эффект затемнения в ветропарке.
2.4.3. Использование энергии перемещения водных потоков
Основные принципы использования энергии воды. Источники потенциала гидроэнергетики: естественные и искусственные водотоки и водохранилища, водохозяйственные и др. гидротехнические системы, ледники, подземные воды, приливы и отливы, волны и течения в морях и океанах. Традиционная и нетрадиционная (малая) гидроэнергетика и их особенности. Основные гидравлические и энергетические параметры источников потенциала малой гидроэнергетики. Методы измерения напора и расхода воды. Гидрометрические характеристики источника потенциала малой гидроэнергетики (МГЭ). Гидрологическая информация МГЭ и ее особенности по сравнению с традиционной гидроэнергетикой. Использование детерминированных и вероятностных методов расчета в гидрологии МГЭ. Особенности формирования стока водосборов водостоков в МГЭ.
Малые гидроэнергетические установки (ГЭУ) и гидроэлектростанции (ГЭС) различных типов, включая ГЭС городской и домовой ливневой канализации.
Малые ГЭС: классификационные признаки. Основные методы и способы концентрации напора и расхода. Основные типы и виды турбинного оборудования МГЭС. Его энергетические характеристики, методы их получения и расчета. Модельные и натурные испытания гидроагрегатов. Нетрадиционные схемы и виды оборудования МГЭС. Водоподводящие и водоотводящие сооружения МГЭС и их энергетические характеристики.
Основные типы гидрогенераторов МГЭС (на постоянном и переменном токе, синхронные и асинхронные). Энергетические характеристики гидрогенераторов.
Методы выбора и обоснования основных параметров гидроагрегатов МГЭС.
2.4.4. Аккумуляция и транспорт энергии
Основные понятия и определения. Назначение аккумуляторов энергии и принципы аккумулирования: биологическое, химическое, тепловое, электрическое, механическое. Основные характеристики аккумуляторов.
Транспорт первичной и вторичной энергии. Основные способы передачи энергии, их особенности и характеристики. Трубопроводы, кабельная сеть, линии электропередачи, контейнерные перевозки и т. д. Энергоаккумулирующие установки (ЭАкУ) и станции (ЭАкС). Гидроаккумулирующие, тепловые, индуктивные, водородные, углеводородные и другие виды аккумуляции энергии. Технологические циклы ЭАкУ и принцип их действия. КПД аккумуляции. Основные энергетические характеристики, методы их получения и расчета. Глубина и скорость заряда-разряда. Длительность цикла аккумуляции. Гарантированное число циклов заряда-разряда. Преобразователи энергии ЭАкУ:
3. Строительная отрасль промышленности
3.1. Основные положения
Основные сведения о строении вещества. Связь строения материала с его свойствами. Свойства строительных материалов. Факторы, влияющие на взаимосвязь свойств. Основные факторы и схемы возможного разрушения материалов. Методы исследования свойств строительных материалов, математические методы анализа результатов испытаний.
Развитие производства материалов, обеспечивающих индустриализацию строительства, повышение их долговечности, экономию топливно-энергетических ресурсов.
Экологическая безопасность строительных материалов и технологии их производства.
Ресурсосберегающие технологии получения строительных материалов с использованием техногенного сырья.
3.2. Неорганические вяжущие вещества
Классификация. Способы оценки основных свойств. Химический и минералогический состав, свойства. Тиксотропия. Факторы, определяющие свойства вяжущего.
Теория твердения вяжущих веществ. Физико-химические основы получения вяжущих веществ с различными свойствами.
Воздушные вяжущие вещества: известь, гипсовое вяжущее, ангидритовое вяжущее. Технология получения, особенности свойств и применения. Жидкое стекло, кислотоупорный кварцевый цемент, магнезиальное вяжущее.
Портландцемент. Сухой и мокрый способ производства, вопросы экономии тепловой энергии, химико-минеральный состав клинкера. Физико-химические основы схватывания и твердения. Структура и свойства цементного теста и камня. Основные факторы, влияющие на свойства цемента. Роль минеральных добавок в цементе. Пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент.
Роль химических добавок в цементе. Пластифицированный, гидрофобный портландцемент.
Особые виды цемента: глиноземистые, расширяющиеся и безусадочные цементы, напрягающие.
Многокомпонентные композиционные вяжущие на основе портландцемента, гипсового, ангидритового вяжущего, активных минеральных добавок, в том числе отходов промышленности и местных материалов, ПАВ, особенности технологии и свойств.
Фосфатные и шлакощелочные вяжущие.
3.3. Общая характеристика силикатных и тугоплавких неметаллических материалов.
Место и роль силикатных и тугоплавких неметаллических материалов (СиТНМ) в экономике и научно-техническом прогрессе. Классификации СиТНМ: по химической природе; по структуре слагающих фаз; по особенностям технологии, строению, функциональному назначению; по размерным параметрам. Структура кристаллов и кристаллическая решетка. Симметрия кристаллов. Основы кристаллохимии: простейшие кристаллические структуры, плотнейшие упаковки, атомные и ионные радиусы, координационные числа. Дефекты кристаллической решетки. Типы дефектов. Влияние дефектов на свойства кристаллических тел.
Твердые растворы: типы твердых растворов, условия образования и термодинамической стабильности. Твердые растворы в силикатах.
Явления полиморфизма и изоморфизма в СиТНМ. Изоморфные замещения в силикатах. Наночастицы, наноструктуры и наноматериалы.
Коллоидно-дисперсное состояние вещества, поверхностные явления. Механизмы агломерации. Коагуляционные, конденсационные и кристаллизационные структуры. Поверхностно-активные вещества.
Механические и упругие свойства кристаллических и стеклообразных тел. Пластическая и упругая деформация. Влияние микроструктуры и текстуры материалов на их разрушение. Термические напряжения: причины возникновения и виды. Устойчивость материалов к воздействию термических напряжений. Теории термостойкости. Вязкость, поверхностное натяжение и смачивающая способность силикатных расплавов, влияние на них температуры и состава. Стеклообразное состояние, строение и свойства стекол. Свойства силикатных стекол.
Химические свойства СиТНМ, их устойчивость к воздействию твердых, жидких и газообразных реагентов различной химической природы.
3.4. Методы исследования СиТНМ.
Теоретические основы, сущность, возможности, погрешности, аппаратурное оформление важнейших методов исследования структуры и свойств СиТНМ.
Рентгенофазовый и рентгеноструктурный анализ. Спектроскопические методы (ИК-спектроскопия, флюоресцентный рентгеноспектральный анализ, рентгеноспектральное микрозондирование). Электронный парамагнитный и ядерный магнитный резонанс. Калориметрический анализ, дифференциальный термический и термогравиметрический анализ. Световая микроскопия, петрографический анализ, электронная микроскопия, растровая электронная микроскопия. Новые методы исследования – туннельная и силовая сканирующая микроскопия, использование синхротронного излучения.
Определение плотности, вязкости, поверхностного натяжения, микротвердости, упругих, прочностных, электрических, магнитных, технических и технологических свойств СиТНМ.
3.5. Физико-химические основы технологии СиТНМ.
Правило фаз и его значение. Методы построения диаграмм состояния. Основные типы одно-, двух - и трехкомпонентных диаграмм состояния.
Правила определения последовательности фазовых преобразований при изменении температуры по диаграмме состояния. Графические и аналитические методы расчета количественных соотношений фаз в гетерогенных системах. Диаграммы состояния важнейших силикатных, алюминатных, фосфатных и других систем; характеристика фаз, образующихся в этих системах.
Закон Гесса и его применение для определения тепловых эффектов образования соединений, взаимодействия, плавления и кристаллизации, растворения, гидратации, полиморфных превращений в системах СиТНМ. Определение свойств веществ и термодинамических параметров реакций в системах СиТНМ.
Основные закономерности формирования фазового состава СиТНМ. Установление термодинамической вероятности протекания процессов и последовательности фазовых преобразований в системах СиТНМ. Механизмы и кинетика твердофазных реакций. Термодинамические условия достижения равновесия при твердофазных реакциях. Общие понятия о термодинамике необратимых процессов при диффузионном массопереносе. Поведение сырьевых материалов при нагревании. Физико-химическая сущность процессов гидратации и твердения вяжущих материалов. Гидратированные силикаты, алюминаты и ферриты кальция. Водорастворимые силикаты и фосфатные вяжущие. Влияние химического и фазового состава на свойства и эксплуатационные характеристики СиТНМ.
3.6. Основные закономерности процессов технологии СиТНМ
Классификация и характеристика основных и вспомогательных сырьевых материалов.
Физико-механическая подготовка сырьевых материалов. Сущность и кинетика процессов измельчения твердых материалов. Закономерности классификации порошков, их технологическая характеристика. Новые методы измельчения. Особенности получения высокодисперсных и нанопорошков.
Методики расчетов составов сырьевых смесей. Составление и контроль однородности сырьевых смесей. Технологические свойства и характеристики сырьевых смесей (полусухих масс, суспензий, шликеров, шламов, паст).
Строение и реологические свойства дисперсных систем, их связь с процессами формования. Основные способы формования изделий в технологии СиТНМ. Важнейшие технологические характеристики процессов формования и способы управления ими.
Процессы сушки в технологии СиТНМ. Процессы тепло - и массообмена, протекающие при сушке. Параметры и режимы сушки, основы расчета оптимальных режимов, способы управления процессом сушки. Современные методы сушки. Сушильные агрегаты: типы, методы расчета.
Разновидности и сущность процессов термообработки материалов и изделий. Обжиг, параметры и режимы. Условия и способы теплопередачи при обжиге. Влияние условий обжига на качество изделий. Основные типы тепловых агрегатов различного назначения, особенности теплообмена в них. Расчет основных параметров и тепловых балансов печей.
Процессы спекания, их классификация, стадии спекания. Сущность, признаки, движущая сила, механизмы, кинетика процессов спекания и рекристаллизации. Активированное спекание, физические основы.
Режимы и условия получения гомогенных расплавов в технологии стекла и ситаллов; условия теплообмена на различных стадиях получения стекломассы.
Способы и процессы получения оксидных расплавов. Кристаллизация расплавов. Кинетика и механизмы образования центров кристаллизации и роста кристаллов. Особенности процессов роста кристаллов из слабо и сильно пересыщенных расплавов. Формирование текстуры отливок в процессе кристаллизации. Термические напряжения в отливках. Термообработка отливок.
Новые процессы получения СиТНМ. Выращивание нитевидных кристаллов, плазмохимическое получение порошков и покрытий, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, импульсное высокоэнергетическое воздействие, в особенности, на основе техногенного сырья.
3.7. Органические вяжущие вещества и материалы на их основе
Классификация органических вяжущих веществ. Битумы, состав, структура, свойства. Дегти. Улучшение свойств битумов полимерами. Физико-химические основы получения строительных материалов на основе битумов.
Гидроизоляционные мастики и растворы. Клеющие мастики. Асфальтовые бетоны и растворы: состав, структура, свойства. Экологически чистые технологии получения и применения материалов на основе органических вяжущих.
Кровельные материалы пергамин, рубероид, толь, изол, стеклорубероид и др. Способ получения, свойства, особенности применения, в том числе с использованием техногенных материалов.
3.8. Полимерные материалы
Классификация полимерных материалов, применяемых в строительстве.
Основные компоненты пластмасс: связующие, наполнители, специальные добавки. Физико-химические основы получения и переработки полимерных материалов в строительстве. Основные свойства полимеров, их особенности. Связь состава и структуры материала с его свойствами.
Основные виды полимерных материалов: отделочные, гидроизоляционные, теплоизоляционные, герметизирующие, санитарно-технические изделия, трубы, фитинги, фурнитура, пленки, погонажные изделия, материалы для полов, синтетические клеи.
Старение полимерных материалов и меры по увеличению их срока службы.
3.9. Теплоизоляционные и акустические материалы
Строение и свойства теплоизоляционных материалов.
Физико-химические основы получения материалов волокнистого и высокопористого строения.
Органические теплоизоляционные материалы: основные виды, их свойства, особенности применения.
Неорганические теплоизоляционные материалы: основные виды, их свойства, особенности применения.
Акустические материалы: особенности строения и свойств. Звукопоглощающие материалы: особенности свойств, виды, применение.
3.10. Лакокрасочные материалы
Основные компоненты лакокрасочных материалов: связующие, пигменты, наполнители, добавки. Красочные составы с неорганическими связующими и клеями из природного и техногенного сырья. Олифы и масляные краски. Краски на основе полимеров. Лаки и эмалевые краски. Кремнийорганические лаки и краски.
Применение различных окрасочных составов в строительстве с использованием техногенного сырья.
Литература
Химическая отрасль промышленности
1. Введение в химическую экологию, М., Мир, 1978.
2. Остроумов в биохимическую экологию, М., МГУ, 1986.
3. , , Введение в экологическую химию, М., Высш. школа, 1994.
4. Богдановский экология, М., МГУ, 1994.
5. , Цыганкова способов снижения воздействия фтороводородных производств на окружающую среду. Монография. Томск., Изд. ТПУ, 2010.
Энергетическая отрасль промышленности
1. и др. Основы практической теории горения. Л., Энергия, 1973, 264 с., 135 илл.
2. , , Парогенераторы промышленных предприятий, М., Энергия, 1977
3. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод), М., Энергия, 1973, 296 с., 40 илл.
4. и др., Промышленные тепломассообменные процессы и установки, М., Энергоатомиздат, 198с.
5. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник. Под ред. и . М., Энергоатомиздат, 1991 – 588 с.
6. Машиностроение. Энциклопедия. Том 1-2. Под ред. , , М., Машиностроение, 1999 – 600 с.
7. Теория тепломасообмена. Под ред. . М.: МГТУ, 1997, 683 с.
8. Твайделл Дж., Возобновляемые источники энергии. Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 392 с.
9. , Казанджан солнечной энергии в системах теплоснабжения. – М.: Изд-во МЭИ, 1991. – 140 с.
10. , , Румянцев преобразование концентрированного солнечного излучения. – Л.: Наука, 1989. – 202 с.
11. Грилихес космические энергостанции. – М.: Наука, 1986. – 236 с.
12. , Перминов Э М., Шакарян России. Состояние и перспективы развития. – М.: Изд-во МЭИ, 1996. – 220 с.
13. Гидроэнергетика. Под ред. , – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 512 с.
7. Гидроэлектрические станции. Под ред. В. Я. Карелина и . – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 300 с.
14. , , Кубышкин гидроэнергетических задач на ЭВМ. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 200 с.
15. Использование водной энергии. Учебник для вузов. Под ред. . – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1995. – 608 с.
10. Приливные электростанции. Под ред. .–М.: Энергоатомиздат,1987– 296с.
16. Использование волновой энергии. Учебное пособие. Под ред. . – М.: Изд-во МЭИ, 2002. – 144 с.
17. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. /Коллектив авторов/ – С-Пб.: Наука, 2002. – 314 с.
18. Биотехнология: свершения и надежды. – М.: Мир, 1987. – 408с.
19. , Золотов аспекты возобновляемых источников энергии. – М.: Изд-во МЭИ, 1996. – 156 с.
20. Накопители энергии. Под ред. . – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 400 с. илл.
21. Оборудование нетрадиционной и малой энергетики. Справочник-каталог. Второе издание. – М.: АО ВИЭН, 2000. – 167 с.
Строительная отрасль промышленности
1. ,,и др. Строительные материалы. АСВ, М., 2000.
2. Волженский вяжущие вещества. М., Стройиздат, 1986.
3. Еремин и аппараты в технологии строительных материалов. М., Высшая школа, 1986.
4. Козлов строительные смеси. М., АСВ, 2000.
5. и др. Коррозия бетонов, методы их защиты. М., Стройиздат, 1980.
6. Н, , Кульков качества строительных материалов. М., АСВ, 1999.
7. , Шиганов кровельные материалы. Казань, ЦИТ, 2001.
8. Рыбьев материаловедение. М., Высшая школа, 2002.
9. Стройиндустрия и промышленность строительных материалов. Энциклопедия, М., Стройиздат, 1996.
10. Сулименко минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе. М., Высшая школа, 2000.
11. Хрулев и свойства композиционных материалов для строительства. Уфа, ТАУ, 2001.
12. , , Федоров химия силикатов и других тугоплавких соединений.- М.: Высшая школа, 1988. – 400 с.
13. , , Мчедлов-Петросян силикатов. - М.: - Стройиздат, 1986. – 408.
14. Шаскольская : Учеб. для втузов. - М.: Высш. шк., 19с.
15.Филатов кристаллохимия. Теория, методы и результаты исследований. - Л.: Недра, 19с.
16.Ковтуненко химия твердого тела. Кристаллы с дефектами. - М.: Высш. шк., 1993. – 352 с.
17.Урьев -химические основы технологии дисперсных систем и материалов. - М.: Химия, 19с.
18., Тихомирова технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов. - М.: РХТУ им. , 20с.
19.Химическая технология керамики и огнеупоров / , , . - М.: Стройиздат, 19с.
20., , Химическая технология вяжущих веществ. - М.: Высш. шк., 19с.
21.Химическая технология стекла и ситаллов. Под ред. - М.: Стройиздат, 19с.
22. Техногенный ангидрит, его свойства, применение. . – Томск. Изд. ТПУ. 20с.
Программа подготовки научно-педагогических и научных кадров составлена на основе программы кандидатского экзамена, утвержденной приказом Минобразования России от 17 февраля 2004 года.
Дополнительная программа утверждена Ученым советом ИНК протокол № _________ от «___»__________ 2014 г.
Составитель: Руководитель программы аспирантской подготовки
