Памятка для студентов по изучению дисциплины
«Гидравлика и теплотехника» (5 семестр)
Составил . Утверждаю
Зав. кафедрой ___________
«29» августа 2008 года
1 Содержание дисциплины
В 5 семестре студентами специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» изучается дисциплина «Гидравлика и теплотехника»
Объем дисциплины – 102 часов, из них 34- лекции, 34-лабораторные работы, 34 – самостоятельная работа студентов. Итоговая аттестация – зачет и экзамен
1.1 Будут рассмотрены следующие темы:
Модуль 1 – Теоретические основы процессов химической технологии
Тема 1 - Введение. Классификация ХТП. Модели гидродинамической структуры потоков. Общие принципы анализа и расчёта ХТП. Теоретические основы процессов химической технологии (закон сохранения и переноса массы, энергии, закон термодинамического равновесия). Кинетические закономерности основных процессов химической технологии.
Тема 2 - Основы гидравлики. Капельно-жидкое и парофазное состояние вещества. Гидростатика. Гидростатическое давление. Дифференциальные уравнения равновесия Эйлра. Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля. Давление жидкости на дно и стенки сосуда. Гидродинамика. Скорость протекания и расход жидкости. Вязкость, сила внутреннего трения, закон внутреннего трения Ньютона. Режимы движения жидкости. Критерий Рейнольдса. Гидравлический радиус и эквивалентный диаметр. Уравнение неразрывности потока. Дифференциальные уравнения движения Эйлера. Уравнение Бернулли для реальной и идеальной жидкости. Дифференциальные уравнения движения вязкой жидкости Навье-Стокса. Оператор Лапласа.
Тема 3 - Моделирование ХТП. Физическое и математическое моделирование. Условия однозначности. Виды подобия: геометрическое, временное, физическое, начальных и граничных условий. Инварианты, симплексы, константы, критерии подобия. Преобразование дифференциальных уравнений методами теории подобия. Критерий Ньютона. Основные модифицированные и сложные критерии гидродинамического подобия.
Модуль 2 – Гидромеханические процессы
Тема 4 - Гидравлическое сопротивление трубопроводов. Общее уравнение сопротивления. Коэффициенты сопротивления. Коэффициенты сопротивления трения и местных сопротивлений.
Тема 5 - Гидродинамика зернистых материалов. Движение потока через неподвижные зернистый слой. Характеристика зернистого материала. Псевдоожижение твёрдого зернистого материала. Гидродинамическая сущность процесса псевдоожижения. Высота псевдоожиженного слоя. Скорости начала псевдоожижения, уноса, фактор формы.
Тема 6 - Перемешивание в жидкой среде. Интенсивность и эффективность перемешивания. Модифицированные критерии. критерий мощности.
Тема 7 – Перемещение жидкостей. Основные понятия. Классификация насосов. Основные характеристики насосной установки: производительность, напор, мощность двигателя. Характеристики насоса, трубопровода. Предельная геометрическая высота всасывания насосов. Кавитация. Мощность и к. п.д. насосов. Принцип действия и классификация поршневых насосов. Производительность поршневого насоса. Диаграмма подачи поршневого насоса. Работа воздушных колпаков поршневого насоса. Характеристика поршневого насоса. Регулирование производительности поршневого насоса. Центробежные насосы(ц. н.). Основные понятия. Характеристики ц. н. Рабочая точка ц. н. Законы пропорциональности. Универсальная характеристика ц. н. Предельная и последовательная работа насосов. Немеханические насосы (газлифты и струйные насосы). Достоинства и недостатки насосов различных типов. Области их применения.
Тема 8 – Сжатие и транспортирование газов. Общие понятия. Классификация компрессоров. Термодинамические основы работы компрессоров. Устройство и работа поршневого компрессора. Производительность поршневого компрессора. Диаграмма P-V. Регулирование производительности поршневого компрессора. Некоторые специальные объёмные компрессоры (пластинчатые, ротационные, водокольцевые). Устройство и принцип действия турбокомпрессора. Центробежные вентиляторы. Область применения компрессоров. Вакуумирование.
Тема 9 – Разделение неоднородных систем. Основные понятия. Отстаивание. Отстойники. Осаждение под действием центробежных сил. Фактор разделения. Циклоны. Отстойные центрифуги. Очистка газов в электрическом поле. Электрофильтры. Фильтрование. Основные понятия. Фильтрование суспензий. Уравнение фильтрования под действием перепада давления. Уравнение фильтрования при постоянной разности давлений. Уравнение фильтрования при постоянных скорости и разности давлений. Определение констант фильтрования. Фильтры и фильтрующие центрифуги. Нутч-фильтры, фильтр-прессы. Ленточный вакуум-фильтр, дисковый вакуум-фильтр, карусельный вакуум-фильтр. Фильтрующие центрифуги. Фильтры для очистки газов. Мокрая очистка газов. Основные понятия. Полые скрубберы. Насадочные скрубберы. Центробежные скрубберы. Пенные пылеуловители. Скрубберы Вентури. Выбор аппаратов для разделения неоднородных систем.
Модуль 3 – Тепловые процессы
Тема 10 Основы теплопередачи. Способы передачи тепла. Теплопередача. Тепловые балансы. Теплопроводность. Температурное поле, температурный градиент. З-н Фурье. Коэффициент теплопроводности. Дифференциальное уравнение теплопроводности Фурье. Коэффициент температуропроводности. Теплопроводность плоской и цилиндрической стенки. Тепловое излучение. Законы Стефана-Больцмана, Кирхгофа. Взаимное излучение двух твёрдых тел. Передача тепла конвекцией. Закон теплоотдачи. Диф. уравнение конвективного переноса тепла (уравнение Фурье-Кирхгофа). Подобие процессов теплоотдачи. Уравнение теплопередачи при постоянных температурах для плоской и цилиндрической стенок. Коэф. теплопередачи. Теплопередача при переменных температурах теплоносителей. Направления тока теплоносителей. Уравнение теплопередачи при прямотоке теплоносителей. Выбор взаимного направления движения теплоносителей. Определение температуры стенок. Промышленные способы подвода и отвода теплоты в химической аппаратуре.
Тема 11 - Выпаривание. Сущность однократного и многократного выпаривания. Выпаривание с тепловым насосом. Материальный и тепловой балансы однократного выпаривания. Многократное выпаривание. Схемы прямоточные, противоточные, с параллельным питанием. Материальный и тепловой балансы многокорпусной выпарной установки. Температурные потери выпарной установки. Общая полезная разность температур в многокорпусной выпарной установке и её распределение по корпусам. Предельное и оптимальное число корпусов в многокорпусной выпарной установке. Факторы, влияющие на производительность и интенсивность работы выпарной установки.
1.2 Самостоятельная проработка материала
Самостоятельная работа студентов включает в себя:
- проработка конспекта лекций – 4 ч;
- подготовка к лабораторным работам – 10 ч;
- подготовка к коллоквиуму –10 ч;
- проработка учебных пособий и обязательной литературы – 10 ч.
Самостоятельно студенты изучают темы 7,8,9 (модуль 2)
2. Литература и учебно-методические материалы
1. Касаткин процессы и аппараты химической технологии. Учебник для вузов. 12-е изд., стереотипное, доработанное. Перепечатка с девятого издания 1973 г.- М.: "Альянс", 2005 - 753 с.
2. Дытнерский и аппараты химической технологии. Учебник для вузов. Изд. 3-е. в 2-х кн: часть 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты М.: Химия, 2002. - 400 с.: ил.
3. , Николаев и аппараты химической и нефтехимической технологии, 3-е изд., М., Химия, 1987. - 540 с.
3. График контроля
Контрольное испытание | Время проведения | Вес в итоговом рейтинге |
Защита лабораторной работы №1 | 3 неделя | 0,04 |
Защита лабораторной работы №2 | 5 неделя | 0,04 |
коллоквиум по темам 1-8 | 7 неделя | 0,13 |
Защита лабораторной работы №3 | 9 неделя | 0,04 |
Защита лабораторной работы №4 | 11 неделя | 0,04 |
Защита лабораторной работы №5 | 13 неделя | 0,04 |
коллоквиум по темам 9-11 | 15 неделя | 0,13 |
Защита лабораторной работы №6 | 17 неделя | 0,04 |
Зачет | 17 неделя | - |
Экзамен | Сессия | 0,5 |
Примечания.
1. Любая контрольная точка, выполненная после срока без уважительной причины, оценивается на 10% ниже. Максимальная оценка в этом случае 90 баллов.
2. К экзамену допускаются студенты, не имеющие задолженностей по контрольным точкам.
3. В семестре студенты должны выполнить не менее 5 лабораторных работ, сдать 2 коллоквиума с включением вопросов по темам 7-9.
4 Шкала оценок и правила вычисления рейтинга
Контрольные испытания оцениваются по 100 бальной шкале оценок. Соответствие оценок устанавливается следующим образом: 75 баллов и выше – «отлично»; 50 -74 балла – «хорошо»; 25-49 баллов – «удовлетворительно». Любая контрольная точка, выполненная после срока без уважительной причины, оценивается на 10 % ниже. Максимально возможная оценка в этом случае 90 баллов.
К экзамену допускаются студенты прошедшие все контрольные испытания и имеющие общий рейтинг не ниже 25 баллов. Пропущенные лабораторно-практические занятия оцениваются «0» баллов.
Успеваемость студента в течение семестра оценивается с помощью текущего рейтинга (во время каждой аттестации) и итогового рейтинга (на конец семестра). Во всех случаях рейтинг вычисляется по формуле:
,
где Ri – оценка в баллах за i –ую контрольную точку; Pi – вес этой контрольной точки. Суммирование проводится по всем контрольным точкам с начала семестра до момента вычисления рейтинга.
При подсчете семестрового рейтинга учитываются следующие показатели: а) посещение занятий и б) выполнение основных контрольных точек.
Вычисления семестрового (предэкзаменационного или предзачетного) рейтинга по дисциплине осуществляется по формуле:
Rсем = 0,9Rт+Бп,
где Rт – текущий рейтинг на конец семестра, вычисленный по результатам контрольных точек, Бп – дополнительные баллы за посещаемость занятий, определенные по следующей схеме:
П≤ 50% - | Бп = 0 |
50% < П ≤ 60% - | Бп=2 |
60% < П ≤ 70% - | Бп = 4 |
70% < П ≤ 80% - | Бп = 6 |
80% < П ≤ 90% - | Бп = 8 |
90%<П≤100% - | Бп = 10 |
где П – процент посещения занятий студентом.
5 Возможности повышения рейтинга
Для студентов с высоким текущим рейтингом по их желанию может быть организовано углубленное изучение предмета, выдано дополнительное задание. В этом случае проводится дополнительный контроль: либо решение задач (контрольная работа, олимпиада), либо участие в конференции. После проведения такого контроля (с оценкой R*), текущий рейтинг пересчитывается:
.
Памятка для студентов по изучению дисциплины
«Гидравлика и теплотехника» (6 семестр)
Составил . Утверждаю
Зав. Кафедрой ___________
«26» января 2009 года
1 Содержание дисциплины
В 6 семестре студентами специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» продолжает изучаться дисциплина «Гидравлика и теплотехника»
Объем дисциплины – 102 часов, из них 34 – лекции, 34- лабораторные, 34 – Нмостоятельная работа студентов. Итоговая аттестация – зачет и экзамен.
Будут рассмотрены следующие темы.
Тема 1 – Основы массопередачи. Классификация процессов массопередачи. Равновесие между фазами. Материальный баланс процессов массопередачи. Уравнение рабочей линии. Движущая сила массопередачи. Молекулярная диффузия. Первый закон Фика. Диф. Уравнение конвективного переноса массы. Второй закон Фика. Уравнение массоотдачи. Диффузионные критерии подобия. Скорость массопередачи. Уравнение массопередачи. Связь коэффициентов массопередачи и массоотдачи. Основы расчёта массообменных аппаратов. Расчёт диаметра аппарата. Расчёт высоты аппарата. Число единиц переноса. Высота единицы переноса. Ступень изменения концентрации, её определение графическим методом.
Тема 2 –Абсорбция. Равновесие в системах жидкость-газ. Закон Генри. Расход абсорбента. Материальный и тепловой балансы. Принципиальнее схемы абсорбции: прямоточная, противоточная, с рециркуляцией жидкости и газа.
Тема 3 - Перегонка жидкостей: простая перегонка (дистилляция) и ректификация. Физическая сущность процесса. Равновесие в ситемах жидкость-пар. Закон Рауля. Диаграммы x-y, t-x, y. Непрерывная ректификация. Схема процесса. Материальный баланс. Уравнения линий рабочих концентраций укрепляющей и исчерпывающей частей колонны. Построение на диаграмме x-y рабочих линий процесса. Минимальное и рабочее флегмовое число. Тепловой баланс ректификации. Периодическая ректификация бинарных смесей. Ректификация многокомпонентных смесей. Азеотропная и экстрактивная ректификация.
Тема 4 – Экстракция. Физическая сущность. Равновесие в системах жидкость-жидкость. Изображение процессов смешения на треугольной диаграмме. Правило рычага. Кривая равновесия на треугольной диаграмме. Выбор экстрагента. Материальный баланс экстракции. Принципиальные схемы экстракции. Их изображение на треугольной диаграмме.
Тема 5 – Сушка. Сущность процесса. Виды сушки. Основные параметры влажного газа. Материальный и тепловой балансы сушки. Теоретическая сушка. Диаграмма J-x состояния влажного воздуха. Определение удельного расхода воздуха и тепла в теоретической сушилке на J-x диаграмме. Изображение на J-x диаграмме процесса в действительной сушилке. Скорость сушки. Изменение температуры материала в процессе сушки. Схемы сушильных процессов.
Тема 6 – Кристаллизация. Физические основы процесса. Способы кристаллизации. Материальный и тепловой балансы кристаллизации. Сублимация. Основные понятия, движущая сила процесса.
Тема 7 – Адсорбция. Основные понятия, виды адсорбентов. Статическая и динамическая активность. Материальный баланс. Равновесие при адсорбции. Изотерма адсорбции. Десорбция. Принципиальные схемы адсорбционных процессов.
Тема 8 - Мембранные процессы разделения. Физическая сущность процессов. Основные характеристики методов. Обратный осмос. Ультрафильтрация, испарение через мембрану, диализ, электродиализ, диффузионное разделение газов. Основные понятия. Мембраны. Кинетика процессов мембранного разделения. Влияние различных факторов на процессы мембранного разделения. Методы очистки мембран.
Тема 9 - Растворение и экстрагирование в системе твёрдое тело-жидкость. Ф/х основы процесса. Основной закон кинетики растворения. Способы экстрагирования и растворения.
2 Литература и учебно-методические материалы
1. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Учебник: В 2 кн./, , и др.; Под ред. . М.: Логос; Высшая школа, 2002. 1784с.: ил.
2. Касаткин процессы и аппараты химической технологии. Учебник для вузов. 12-е изд., стереотипное, доработанное. Перепечатка с девятого издания 1973 г.- М.: «Альянс», 2005 – 753 с.
3.Дытнерский и аппараты химической технологии. Учебник для вузов. Изд. 3-е. в 2-х Н: часть 2. Массообменные процессы и аппараты. М.: Химия, 2002. – 400 с.: ил.
3 График контроля
Контрольное испытание | Время проведения | Вес в итоговом рейтинге |
контрольный опрос №1 | 3 неделя | 0,04 |
контрольный опрос №2 | 5 неделя | 0,04 |
коллоквиум по темам 1-3 | 7 неделя | 0,13 |
контрольный опрос №3 | 9 неделя | 0,04 |
контрольный опрос №4 | 11 неделя | 0,04 |
коллоквиум по темам 4-7 | 13 неделя | 0,13 |
контрольный опрос №5 | 15 неделя | 0,04 |
контрольный опрос №6 | 17 неделя | 0,04 |
Зачет | 17 неделя | - |
Экзамен | сессия | 0,5 |
Примечания.
1. Любая контрольная точка, выполненная после срока без уважительной причины, оценивается на 10% ниже. Максимальная оценка в этом случае 90 баллов.
2. К экзамену допускаются студенты, имеющие не более одной задолженностей по контрольным точкам по уважительной причине. При наличии задолженности студенту на экзамене выдаётся дополнительное задание.
4 Шкала оценок и правила вычисления рейтинга
Контрольные испытания оцениваются по 100 бальной шкале оценок. Соответствие оценок устанавливается следующим образом: 75 баллов и выше – «отлично»; 50 -74 балла – «хорошо»; 25-49 баллов – «удовлетворительно». Любая контрольная точка, выполненная после срока без уважительной причины, оценивается на 10 % ниже. Максимально возможная оценка в этом случае 90 баллов.
К экзамену допускаются студенты прошедшие все контрольные испытания и имеющие общий рейтинг не ниже 25 баллов. Пропущенные лабораторно-практические занятия оцениваются «0» баллов.
Успеваемость студента в течение семестра оценивается с помощью текущего рейтинга (во время каждой аттестации) и итогового рейтинга (на конец семестра). Во всех случаях рейтинг вычисляется по формуле:
,
где Ri - оценка в баллах за i –ую контрольную точку; Pi – вес этой контрольной точки. Суммирование проводится по всем контрольным точкам с начала семестра до момента вычисления рейтинга.
При подсчете семестрового рейтинга учитываются следующие показатели: а) посещение занятий и б) выполнение основных контрольных точек.
Вычисления семестрового (предэкзаменационного или предзачетного) рейтинга по дисциплине осуществляется по формуле:
Rсем = 0,9Rт+Бп,
где Rт - текущий рейтинг на конец семестра, вычисленный по результатам контрольных точек, Бп - дополнительные баллы за посещаемость занятий, определенные по следующей схеме:
П≤ 50% - | Бп = 0 |
50% < П ≤ 60% - | Бп=2 |
60% < П ≤ 70% - | Бп = 4 |
70% < П ≤ 80% - | Бп = 6 |
80% < П ≤ 90% - | Бп = 8 |
90%<П≤100% - | Бп = 10 |
где П – процент посещения занятий студентом.
5 Возможности повышения рейтинга
Для студентов с высоким текущим рейтингом по их желанию может быть организовано углубленное изучение предмета, выдано дополнительное задание. В этом случае проводится дополнительный контроль: либо решение задач (контрольная работа, олимпиада), либо участие в конференции. После проведения такого контроля (с оценкой R*), текущий рейтинг пересчитывается:
.
Памятка для студентов по изучению дисциплины
«Гидравлика и теплотехника» (7 семестр)
Составил . Утверждаю
Зав. кафедрой ___________
«30» августа 2007 года
1 Содержание дисциплины
В 7 семестре студентами специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» выполняется курсовой проект по дисциплине «Гидравлика и теплотехника ».
Объем дисциплины – 68 часов, из них 34- практические занятия, 34 – самостоятельная работа студентов. Итоговая аттестация – защита курсового..
Курсовой проект является завершающим этапом изучения курса. Цель курсового проекта – привить студентам навыки самостоятельной работы по расчёту и проектированию аппаратуры, ознакомить с ГОСТами, каталогами, справочниками и другими нормативными материалами, научить формулировать и решать конкретные задачи с помощью ЭВМ, обосновывать выбор конструкционных материалов, развивать навыки по графическому оформлению проекта в соответствии с нормами НСКД, закрепить и расширить знания по теоретическому курсу и подготовить студентов к выполнению дипломного проекта. При защите курсового проекта студент должен показать, насколько он овладел материалом курса и как он умеет пользоваться своими знаниями при решении практических инженерных задач, аргументировано обосновывать избранный путь решения.
Объём графической части – два листа формата А1, пояснительной записки – 20-40 станиц машинописного текста. Содержание пояснительной записки и графической части изложены в методических указаниях [6].
На аудиторных занятиях будут рассмотрены следующие темы.
Номер занятия | Содержание занятия | Объем, час | Литература |
1 | 2 | 3 | 4 |
Занятие 1,2 | Выдача задания. Основы выполнения курсового проекта | 4 | 1-6 |
Занятие 3,4 | Методика расчета материального баланса | 4 | 1-6 |
Занятие 5,6 | Методика расчета теплового баланса | 4 | 1-6 |
Занятие 7,8 | Выбор конструкционного материала | 4 | 1-6 |
Занятие 9,10 | Технологический расчёт и выбор основного аппарата | 4 | 1-6 |
Занятие 11-15 | Разработка технологической схемы процесса. Расчёт и подбор вспомогательного оборудования. Разработка графической части проекта | 10 | 1-6 |
Занятие 16-17 | Итоговое занятие | 4 | 1-6 |
1. Литература и учебно-методические материалы
1. Касаткин процессы и аппараты химической технологии. 12-е изд., перераб. и доп. - М.: «Альянс», 2005. - 753 с. – 50 экз.
2. Дытнерский и аппараты химической технологии. Учебник для вузов. Изд. 3-е. в 2-х кн: часть 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты М.: Химия, 2002. - 400 с.: ил.
3. Дытнерский и аппараты химической технологии. Учебник для вузов. Изд. 3-е. в 2-х кн: часть 2. Массообменные процессы и аппараты. М.: Химия, 2002. - 400 с.: ил.
4. , , Носков и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие для вузов под ред. чл.-корр. АН России . - 13-е изд., стереотипное. Перепечатка с издания 1987 г. М.: - «Альянс», 2006. - 576 с. – 28 экз.
5. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию /, , 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1991. - 496 с.
6. , Полетаева указания к выполнению проекта по курсу "Процессы и аппараты химической технологии" для студентов специальностей 250200, 250600, 170500 и по курсу "Гидравлика и теплотехника" для студентов специальности 320700 дневной и заочной форм обучения /Алт. государственный технический университет им. . – Барна5 г. – 38 с.
Более подробный список литературы смотри в методических указаниях [6].
3. График контроля
Контрольное испытание | Время проведения | Вес в итоговом рейтинге |
контрольный опрос №1 | 7 неделя | 0,2 |
контрольный опрос №2 | 9 неделя | 0,1 |
контрольный опрос №3 | 13 неделя | 0,2 |
Защита курсового проекта | 16-17 недели | 0,5 |
Примечания.
Защита проекта включает три этапа: доклад, вопросы комиссии, объявление оценки с указанием замечаний.
Оценка курсового проекта включает в себя оценку качества расчета и оформления записки, качество выполнения графической части проекта, уровня доклада и ответов на поставленные вопросы.
4. Шкала оценок и правила вычисления рейтинга
Контрольные испытания оцениваются по 100 бальной шкале оценок. Соответствие оценок устанавливается следующим образом: 75 баллов и выше – «отлично»; 50 -74 балла – «хорошо»; 25-49 баллов – «удовлетворительно». Любая контрольная точка, выполненная после срока без уважительной причины, оценивается на 10 % ниже. Максимально возможная оценка в этом случае 90 баллов.
К экзамену допускаются студенты прошедшие все контрольные испытания и имеющие общий рейтинг не ниже 25 баллов. Пропущенные лабораторно-практические занятия оцениваются «0» баллов.
Успеваемость студента в течение семестра оценивается с помощью текущего рейтинга (во время каждой аттестации) и итогового рейтинга (на конец семестра). Во всех случаях рейтинг вычисляется по формуле:
,
где Ri - оценка в баллах за i –ую контрольную точку; Pi – вес этой контрольной точки. Суммирование проводится по всем контрольным точкам с начала семестра до момента вычисления рейтинга.
При подсчете семестрового рейтинга учитываются следующие показатели: а) посещение занятий и б) выполнение основных контрольных точек.
Вычисления семестрового (предэкзаменационного или предзачетного) рейтинга по дисциплине осуществляется по формуле:
Rсем = 0,9Rт+Бп,
где Rт - текущий рейтинг на конец семестра, вычисленный по результатам контрольных точек, Бп - дополнительные баллы за посещаемость занятий, определенные по следующей схеме:
П≤ 50% - | Бп = 0 |
50% < П ≤ 60% - | Бп=2 |
60% < П ≤ 70% - | Бп = 4 |
70% < П ≤ 80% - | Бп = 6 |
80% < П ≤ 90% - | Бп = 8 |
90%<П≤100% - | Бп = 10 |
где П – процент посещения занятий студентом.
