Рабочая программа (стр. 1 )

Министерство образования и науки Российской Федерации

Бийский технологический институт (филиал)

Государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет им. »

Утверждаю

Декан факультета ХТ и М

__________________

« » 2005 г.

Кафедра __________Процессы и аппараты химической технологии_________________

(наименование кафедры, обеспечивающей преподавание дисциплины)

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Дисциплина _ОПДФ 07 Основные процессы и аппараты химической технологии____

(шифр с указанием цикла подготовки, наименование дисциплины)

Статус дисциплины ________________Обязательная_____________________________

(обязательная, элективная, факультативная)

Специальности

(направления) ____240702 Химическая технология полимерных композиций, порохов

и твердых ракетных топлив______________________

(коды специальностей или направлений)

Форма обучения ______________________Дневная______________________________

(дневная, вечерняя, заочная)

Объем дисциплины ____________________357 ______________________________

(общий объем дисциплины, час.)

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО СЕМЕСТРАМ

Семестр	Учебные занятия (час.)	Число курсо-вых проектов (КП), курсовых работ (КР), расчетных заданий (РЗ)	Форма итого-вой атте-стации (зач., экз.)
Общий объем	аудиторные	СРС
всего	лекции	Лабора-торные занятия	Практичес-кие заня-тия (семи-нары)
5	149	102	34	36	32	47	3	Зачет
6	134	84	34	32	18	50	3	Экз.
7	74	18	-	-	18	56	1	Диф. зачет

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта Высшего профессионального образования, утвержденного Министерством образования РФ по направлениям подготовки дипломированных специалистов 654900, 655000, 655100, 655200, 655300, 655400, 655500 и на основе Примерной программы дисциплины "Процессы и аппараты химической технологии", одобренной советом УМО по образованию в области химической технологии и биотехнологии 15.01.2001 г. (протокол № 4).

Разработчики: профессор, к. х.н._________________________

к. т.н.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ПАХТ

«____» _________________ 200 г.

Зам. заведующего кафедрой ______________________

Согласована с профилирующей кафедрой ХТОСА

«_____» _________________ 200 г.

Заведующий кафедрой _______________________

Одобрено советом (методической комиссией)

Факультета химической технологии и машиностроения

«____» _________________ 200 г.

Председатель _______________________________

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ,

ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

1.1 Цели и задачи дисциплины

Курс "Процессов и аппаратов химической технологии" является системообразующим в инженерной подготовке химиков-технологов и имеет своей целью:

1. Изучить основные закономерности процессов химической технологии, выявить их общность и получить навыки применения общих подходов к их анализу и расчету.

2. Вместе с курсами общей химической технологии, химических процессов и реакторов и др. связывать воедино общенаучную (химическую и физико-математическую), общеинженерную и профили­рующую подготовку химиков-технологов.

3. Дать понимание глубокой физической общности процессов химической технологии, основ гидромеханики, тепло - и массопередачи, теории и практики базовых процессов, с акцентом на основные закономерности и общие принципы анализа, моделирования, расчета и оптимизации этих процессов, их энергообеспечение и аппаратурное оформление.

Все это необходимо при подготовке химиков-технологов широкого профиля для научно-исследовательской, проектной и практической работы на предприятиях.

1.2 Задачи изучения дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен:

1. Знать базовые закономерности гидромеханических, тепло - и массообменных процессов и принципы их моделирования, основы расчетов аппаратов для осуществления этих процессов.

2. Уметь проводить эти расчеты с использованием экспериментальных и справочных данных.

3. Владеть навыками практической работы с гидромеханическими, тепло - и массообменными аппаратами, рас­четов и определения основных параметров и количественных характеристик процессов.

1.2.1 Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для изучения данной дисциплины:

1. Математика: интегральное и дифференциальное исчисление.

2. Физика: Предмет механики; законы сохранения; Работа и энергия, потенциальная и кинетическая энергии; закон всемирного тяготения; молекулярная физика.

3. Теоретическая механика: статика и динамика.

2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Общие идеи и основные положения курса ПАХТ излагаются на лекциях. Необходи­мая детализация и освоение курса обеспечиваются при прохождении лабораторного практикума, на практических занятиях, при курсовом проектировании и самостоятельной работе студентов.

Изучение курса строится на базе методологии системного подхода. В соответствии с системным анализом курса первым этапом его изучения является рассмотрение всей дис­циплины как единой системы знаний и выявление ее роли в общеинженерной подготовке специалистов. Затем рассматриваются механизмы основных процессов, общие их законо­мерности и обобщенное математическое описание явлений переноса. Дальнейшим этапом изучения является приложение общих принципов математического описания и системно­го анализа к изучению и расчету основных процессов и аппаратов химической техноло­гии.

2.1 Лекции

№ темы	Наименование и содержание темы	Объем, час.
1	2	3
1	5 семестр Модуль 1. Общие закономерности и принципы анализа и рас­чета процессов и аппаратов химической технологии. Предмет и задачи курса. Структурно-логическая схема дисципли­ны. Явления переноса в химико-технологических процессах. Класси­фикация основных процессов химической технологии. [1-5, 19].	2
2	Фундаментальные законы дисциплины: законы сохранения, равно­весия, основы теории переноса количества движения, теплоты, массы, единый кинетический закон. [1-5, 12,19].	2
3	Дифференциальные уравнения переноса импульса, тепла, массы. Аналогия процессов переноса. Общие принципы расчета процессов XT. Лимитирующие стадии процессов. Интенсификация процессов XT. [1-5, 12, 19].	2
4	Методы исследования процессов и аппаратов XT. Теория физиче­ского и математического моделирования процессов химической техно­логии. Технико-экономическая оценка эффективности ХТП. [1-5, 15].	2
5	Модуль 2. Основы гидравлики Предмет гидравлики. Представление о жидкостях как о сплошных средах. Основные свойства жидкостей. Гидростатика. Дифференциальные уравнения равновесия и рас­пределения давления в покоящейся среде. Закон Паскаля. Сила давле­ния жидкости на ограничивающие поверхности. [1-5].	2
б	Гидродинамика и гидродинамические процессы. Режимы движе­ния жидкости и их основные закономерности. Основные уравнения гидродинамики. Гидродинамическое подобие. [1-5].	2
7	Расчет потребного напора для перемещения жидкостей. Проект­ный расчет диаметра трубопроводов и аппаратов. Оптимальные скоро­сти потоков. Структура потоков и распределение времени пребывания частиц в аппаратах. [1-5, 12, 15].	2
8	Модуль 3. Основы теплопередачи Общие сведения о процессах переноса тепла. Основные понятия и определения. Три способа распространения тепла. Тепловые балансы. [1-5, 31-39].	2
9	Тепловое излучение. Теплопроводность. Закон Фурье. Дифферен­циальное уравнение теплопроводности. Теплопроводность плоской, цилиндрической стенок. [1-5, 31-39].	2
10	Конвективный перенос тепла. Тепловое подобие. Теплоотдача при изменении агрегатного состояния теплоносителей. Теплоотдача при свободном и вынужденном движении. Теплоотдача в аппаратах с мешалкой. [1-5, 31-39].	2
11	Теплопередача с постоянными и изменяющимися температурами теплоносителей. [1-5, 31-39].	2
12	Нестационарный процесс переноса тепла. Теплообмен при непо­средственном контакте теплоносителей. Математическое моделирова­ние тепловых процессов. Методы интенсификации. [1-5, 31-39].	2
13	Модуль 4. Основы массопередачи Общие сведения. Статика процесса массопередачи. Фазовое равно­весие, материальный баланс и рабочие линии процесса. [1-5, 40-50].	2
14	Кинетика массообменных процессов. Механизмы продольного и поперечного переноса массы в ламинарном и турбулентном потоках. Молекулярная диффузия. Первый и второй законы Фика. [1-5, 40-50].	2
15	Конвективный массоперенос. Коэффициенты массоотдачи. Диф­фузионное подобие. Расчет коэффициентов массоотдачи. Простейшие случаи массоотдачи. Моделирование конвективного массообмена. [1-5, 40-50].	2
16	Массопередача между двумя фазами. Коэффициент массопереда­чи. Движущая сила. Аддитивность диффузионных сопротивлений. Ра­циональный выбор взаимного направления движения фаз. Минималь­ный и оптимальный расходы извлекающей фазы. Интенсификации мас­сопередачи. Расчет массообменных процессов. [1-5, 40-50].	2
17	Заключительная лекция. [1-5].	2
1	6 семестр Модуль 5. Гидромеханические процессы Гидромеханические процессы: классификация, область приме­нения, значение в XT. Неоднородные системы и их основные свойст­ва. Разделение неоднородных систем. Осаждение в гравитационном поле. [1-5, 21-30].	2
2	Осаждение в центробежном и электрическом полях. Аппаратурное оформление и схемы расчета. [1-5, 21-30].	2
3	Фильтрование: физическая сущность процесса, области при­менения; классификация, аппаратурное оформление. Схема расчета фильтрующих аппаратов. Выбор аппаратов для разделения неоднород­ных систем. Способы интенсификации процессов разделения. [1-5, 21-30].	2
4	Перемешивание жидких сред. Псевдоожижение. [1-5, 21-30].	2
5	Модуль 6. Тепловые процессы Промышленные способы подвода и отвода тепла. Виды теплоно­сителей и области их применения. Теплообменные аппараты: классификация; сравнительная характе­ристика; выбор конструкции аппаратов; методы расчета; выбор опти­мального режима работы. Тепловые трубы. Структурно-логическая схема теплообмена. [1-5, 31-39].	2
6	Выпаривание: назначение, классификация выпарных процессов и аппаратов; устройство и выбор конструкции; расчет однокорпусных выпарных установок. Пути повышения экономичности выпарных установок. Многокор­пусное выпаривание. Выпаривание с тепловым насосом. Назначение конденсатора, барометрической трубы, вакуум-насоса, конденсатоот-водчика. Структурно-логическая схема выпаривания. [1-5, 31-39]. ■	2
7	Модуль 7. Массообменные процессы со свободной поверхно­стью. Абсорбция Структурно-логическая схема абсорбции Физическая сущность процесса и границы его применения. Де­сорбция. Требования к абсорбенту. Принципиальные схемы абсорбционно-десорбционных установок. Классификация абсорберов. Кинетика абсорбции. Технико-экономический выбор оптимального расхода абсорбента. Расчет абсорбентов. [1-5, 40-43, 51, 58].	2
8	Перегонка и ректификация Физическая сущность процессов перегонки и ректификации. Структурно-логическая схема процесса. Равновесие в системах " жидкость - пар ". Простая перегонка: ви­ды, сравнительная характеристика, области применения. [1-5, 40-44, 59-62].	2
9	Ректификация периодическая и непрерывная: схемы процессов, вспомогательное оборудование, сравнительная характеристика, облас­ти применения. Основные конструкции ректификационных аппаратов, сравнительный анализ. [1-5. 40-44, 59-62].	2
10	Материальный баланс и уравнения рабочих линий. Определение оптимального значения Флегмового числа. Тепловой баланс колонны. Расчет основных размеров ректификационных колонн. Гидравли­ческие сопротивления ректификационных колонн. Азеотропная и экстрактивная ректификация. Ректификация много­компонентных систем. Пути экономии энергии ректификационных ус­тановок. [1-5, 40-44, 59-62].	2
11	Экстракция Характеристика процесса и области его применения. Требования, предъявляемые к экстрагенту. Равновесие в системах жидкость - жид­кость. Треугольная диаграмма. Методы экстракции: схемы процессов, расчет, сравнительная ха­рактеристика. Кинетика экстракции. Основные конструкции экстракторов, расчет, сравнительная харак­теристика. [1-5, 63-65].	2
12	Модуль 8. Массообменные процессы с твердой фазой; мем­бранные процессы. Сушка Равновесие фаз при сушке. Виды связи влаги с материалом. Клас­сификация процессов сушки; основные конструкции аппаратов. Струк­турно-логическая схема процесса. Классификация процессов сушки. [1-5, 72-80].	2
13	Конвективная сушка. Свойства влажного воздуха, диаграмма Y - X. Материальный и тепловой балансы процесса сушки, продолжитель­ность процесса. Варианты процесса сушки и их сравнительная характе­ристика. Кинетика сушки. Расчет сушильных установок. Интенсифика­ция процессов сушки. [1-5, 72-80].	2
14	Адсорбция и ионный обмен Общая характеристика процесса и области его применения. Про­мышленные адсорбенты и их свойства. Статика процесса. Статическая активность сорбента. Изотермы ад­сорбции. Материальный баланс адсорбции. Кинетика адсорбции. Динамическая активность адсорбента. Физи­ческая модель процесса в зерне. Внешняя и внутренняя диффузия. Ад­сорбция в слое адсорбента. Формирование фронта адсорбции. Время защитного действия слоя. Схемы адсорбционно-десорбционных уста­новок периодического и непрерывного действия. Адсорберы с непод­вижным, движущимся и псевдоожиженным слоем адсорбента. Расчет адсорберов. Методы десорбции вытеснением и испарением. Влияние процесса десорбции на экономику процесса разделения газовых и паро­газовых смесей. Ионный обмен. [1-5, 52-57].	2
15	Растворение и кристаллизация Растворение. Экстрагирование растворенного вещества. Экстраги­рование твердого вещества. Устройство и принцип действия экстрак­торов и аппаратов для растворения. Кристаллизация: равновесие, материальный и тепловой балансы, кинетика процесса, устройство и принцип действия кристаллизаторов. [1-5].	2
16	Массообмен через полупроницаемые перегородки (мембраны): мембраны, физико-химические основы, аппараты, расчет мембранных процессов и аппаратов. [1-5, 66-71].	2
17	Заключительная лекция. [1-5].	2

2.2 Практические занятия