Рабочая программа дисциплины Тепловые процессы в технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уральский федеральный университет имени первого Президента России »

Институт материаловедения и металлургии

Кафедра технологии вяжущих материалов и строительных изделий

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

_____________

подпись

______________ 2012 г.

дата

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТЕХНОЛОГИИ ТУГОПЛАВКИХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ И СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Учебный план № 000

Рекомендована Учебно-методическим советом института материаловедения и металлургии

«02» марта 2012 г., протокол № 03

для специальностей:

Специальность/Направление	Специализация/Программа магистратуры	Квалификация	Код дисциплины по учебному плану
Код	Наименование	Наименование	Код	Наименование
240304	Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов	Технология цемента	65	Инженер	СД.03

Екатеринбург 2012 г.

Рабочая программа составлена в соответствии с
Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования (регистрационный номер (221) тех/дс от 01.01.2001 г.)

Рабочая программа составлена авторами:

№	Фамилия	Имя	Отчество	Уч. звание	Уч. степень	Должность	Подпись
1	Пьячев	Василий	Афанасьевич	профессор	к. т.н.	профессор

Рабочая программа одобрена на заседании кафедр (учебно-методических советов):

№	Наименование кафедры (УМС)	Дата заседания	Номер протокола	Решение	ФИО зав. кафедрой (предс. УМС)	Подпись
1	Кафедра технологии вяжущих материалов и строительных изделий	24.02.2012	7	Утвердить
2	Кафедра технологии вяжущих материалов и строительных изделий	24.02.2012	7	Утвердить

Согласовано:

Начальник отдела образовательных программ                                        

Председатель учебно-методического совета

института материаловедения и металлургии                                        

АННОТАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Дисциплина посвящена изучению тепловых процессов и аппаратов в технологии минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе. Приводятся тепловые эффекты реакции образования минералов разных вяжущих веществ, рассматриваются виды и характеристики топлива, а также способы их сжигания в конкретных тепловых установках данной технологии. Изучаются конструктивные особенности и теплотехнические основы работы обжиговых и охлаждающих агрегатов, сушильных установок и камер для тепловлажной обработки изделий на основе цементов. Приводятся сведения о видах теплопередач в разных тепловых аппаратах, схемах составления тепловых балансов и способах определения размеров тепловых установок. Указывается содержание практических занятий и курсового проектирования.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Цель дисциплины: освоение студентами знаний о тепловых процессах, протекающих в аппаратах, используемых для обжига, охлаждения, сушки и тепловлажностной обработки вяжущих материалов.

Задачи дисциплины:

изучение принципов выбора, расчета, проектирования тепловых установок для производства вяжущих веществ; ознакомление с правилами эффективной эксплуатации тепловых установок для производства вяжущих веществ.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП

Дисциплина относится к специальным дисциплинам.

2.1. Междисциплинарные связи с обеспечивающими (предыдущими) дисциплинами

Дисциплине предшествуют следующие предметы: физика, математика, теплотехника, процесс и аппараты химической технологии, основы технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов.

2.2. Междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

Полученные знания по дисциплине используется студентом при изучении следующих дисциплин: производственные практики, технология автоклавных материалов, подготовка к итоговому государственному междисциплинарному экзамену, при выполнении дипломного проектирования.

3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать:

классификацию видов топлива; тепловые эффекты реакций протекающих при обжиге и твердении вяжущих; процессы теплообмена, виды и конструкции печей, охладителей, сушилок, камер пропаривания.

Уметь:

рассчитывать процессы горения топлива, теплопередачи и аэродинамики газов в тепловых установках данной отрасли.

Владеть:

способами регулирования температурных и аэродинамических процессов в тепловых аппаратах; методами сравнивания теплотехнических и технико-экономических показателей работы аппаратов; правилами проектирования тепловых аппаратов.

4. ВИДЫ, СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМЫ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1        Содержание разделов дисциплины

1        Введение

Технологическое и экологическое значение тепловой обработки  в производстве вяжущих материалов. Виды тепловой обработки в силикатной промышленности. Классификация тепловых установок. Элементы устройства печей. Источники тепла. Основные показатели работы тепловых установок. Основные требования к конструкции современных тепловых установок и направление их развития.

Теоретический расход тепла на реакции, протекающие при обжиге вяжущих. Эндотермические реакции декарбонизации, дегидратации исходных сырьевых материалов, экзотермические реакции образования новых минералов при обжиге и твердении вяжущих, теплота физических процессов испарения, плавления при получении вяжущих материалов.

2        Сжигание топлива

Классификация топлива по агрегатному состоянию. Добыча разных видов топлива в России. Потребление топлива промышленностью вяжущих материалов. Экономическая эффективность применения разных видов топлива. Элементарный и вещественный состав топлива. Пересчет состава топлива с одной массы на другую.

Характеристика видов топлива. Твердое топливо: бурые, каменные угли, антрацит и кокс. Жидкое топливо: моторное и мазут. Газообразное топливо: природный газ и искусственный газ (коксовый, доменный, газогенераторный). Понятие условного топлива.

Расчеты горения топлива. Теплотворность, количество воздуха, необходимое для сжигания топлива, объем и состав продуктов горения. Температура горения топлива: теоретическая и действительная. Применение ЭВМ для расчета горения топлива.

Топливосжигающие устройства. Для сжигания твердого топлива: слоевые и факельные топки. Для сжигания мазута: форсунки низкого и высокого давления, механические. Для сжигания газа: пламенные и беспламенные горелки. Принципиальные конструкции. Расчет топок, горелок и форсунок.

Правила техники безопасности при сжигании топлива.

3        Шахтные печи для обжига вяжущих материалов

Общие сведения. Теплотехнические основы работы. Преобладающие виды теплопередачи. Преимущества и недостатки шахтных печей.

Шахтные печи для обжига извести. Элементы конструкции. Рабочая камера, загрузочные и выгрузочные устройства. Деление печей по виду применяемого топлива: пересыпные, с выносными топками, газовые и мазутные. Особенности конструкции, сравнение по основным теплотехническим показателям.

Шахтные печи для обжига цементного клинкера. История и развитие. Подготовка сырья к обжигу. Требования к составу сырьевой смеси. Топливо и его подготовка. Особенности устройства рабочей камеры, загрузочных и выгрузочных механизмов.

Горение углерода при избытке, недостатке и отсутствие кислорода в среде, содержащей углекислоту. Время горения пускового твердого топлива.

Время нагрева куска материала. Виды теплопередачи в разных зонах шахтной печи.

Расчет размеров шахтной печи из условий теплопередачи в разных зонах. Расчет аэродинамического сопротивления движению газов в шахтной печи и подбор дымососов и дутьевых вентиляторов.

Тепловые балансы пересыпной и клинкерной шахтных печей с анализом технико-экономических показателей работы.

Пути интенсификации работы шахтных печей.

4        Вращающиеся печи

Общие сведения. Историческая справка. Характеристика тепловой работы. Достоинства и недостатки. Технико-экономические показатели.

Требования к топливу для вращающихся печей и его подготовка. Хранение и приготовление пылевидного каменного угля. Меры взрывобезопасности. Хранение и подготовка мазута. Газоснабжение.

Сжигание топлива во вращающихся печах. Общая схема. Сжигание пылевидного твердого топлива. Характеристика и конструкция горелок. Количество первичного и вторичного воздуха. Сжигание мазута в механических форсунках. Сжигание газа в регулируемых горелках. Форма и место факела при изменении скорости выхода газа из горелки и степени закручивания.