рабочая программа. Программа дисциплины процессы и аппараты химической технологии

• Название: Программа дисциплины процессы и аппараты химической технологии
• Дата: 02.03.2022
• Размер: 74.8 Kb.
• Имя файла: рабочая программа.docx
• Тип: Программа; #379650
• страница: 7 из 16

4. Структура и содержание дисциплины

1. 
   Аннотированное содержание разделов дисциплины Введение
   

Предмет и задачи курса процессов и аппаратов химической технологии. Общие сведения о процессах химической технологии. Знакомство с современным состоянием химической и других смежных с ней отраслями промышленности, их основными общими характеристиками и проблемами, а так же возможными путями их решения. Место и роль процессов и аппаратов химической технологии в современном мире химической промышленности. Краткая характеристика предмета и задачи данной дисциплины и её роли в деле подготовки высококвалифицированных специалистов для отечественной промышленности в условиях многоуровневой системы высшего образования.

Краткие исторические сведения о развитии и становлении курса процессов и аппаратов химическиой технологии. Общие сведения о подобных дисциплинах за рубежом (в США, Великобритании и др. странах). Основные методологические принципы изучения данного курса в условиях Института природных ресурсов Национального исследовательского Томского политехнического университета. Основные требования к уровню знаний студентов по таким критериям, как «знать»,«уметь»,«иметьпредставление»и«владеть» в области таких фундаментальных естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин, как высшая математика, физика, теоретическая и прикладная механика, техническая и химическая термодинамика, общая и неорганическая химия, органической химия, физической химия, коллоидная химия, инженерная и компьютерная графика, информатика, компьютерные технологии и др..

Классификация основных процессов и аппаратов химической технологии. Роль и взаимосвязь типовых процессов в химической технологии. Непрерывные и периодические процессы. Стационарные и нестационарные процессы. Поля скоростей, температур и концентраций в стационарных и нестационарных процессах. Основные принципы составления математических описаний, анализа и расчета типовых процессов и аппаратов. Основные задачи статики, кинетики и динамики химико-технологических процессов.
Часть 1. Основные закономерности процессов и общие принципы расчета аппаратов химической технологии

Теоретические основы процессов химической технологии:

1. 
   Законы сохранения массы, энергии и импульса – как основы составления балансовых уравнений (материальных и тепловых балансов, балансов действующих на систему сил и баланса количества движения). Основные типовые уравнения балансов массы, теплоты и количества движения (методы их составления, цели и способы решения). Уравнения линий рабочих концентраций.
   
2. 
   Законы термодинамического равновесия – как основы определения условий переноса массы, энергии и импульса (возможности и направления переноса, предел протекания процессов переноса, их движущие силы). Основные законы термодинамического равновесия: гидромеханическое и тепловое равновесие, межфазное равновесие: правило фаз Гиббса, законы Дальтона, Генри и Рауля.
   
3. 
   Законы переноса массы, энергии и импульса в сплошных средах – как основы анализа и моделирования типовых процессов химической технологии и аналогия этих процессов. Определение плотности потоков массы, энергии и импульса, как основы определения интенсивности протекающих химико-технологических процессов и в конечном итоге - производительности аппаратов. Дифференциальные уравнения, описывающие поля скоростей, температур и концентраций. Аналогия между ними. Методы анализа этих уравнений. Условия аналитического решения дифференциальных уравнений (условия однозначности).
   
4. 
   Основныетеоретические и экспериментальные методы исследованийтиповых химико-технологических процессов и аппаратов. Место и роль теоретических и экспериментальных исследований в задачах химической технологии. Исследование механизмов процессов на микро- и макроуровнях.
   

Моделирование химико-технологических процессов:

• 
  Физическое моделирование. Условия подобия, константы и инварианты подобия. Основы теории обобщенных переменных (теории подобия) и её практическое применение: (теоремы теории подобия Ньютона, Бэкингема, Федермана, Афанасьевой-Эренфест и Кирпичёва-Гухмана).
  
• 
  Основы теории анализа размерностей.
  
• 
  Математическое моделирование. Статистические и детерминированные модели, принципы их формирования и направления использования. Основные этапы работ по созданию математических моделей. Применение компьютерных технологий для задач моделирования и решения практических задач в области процессов и аппаратов химических производств.
  
• 
  Сравнительная характеристика физического и математического моделирования при решении химико-технологических задач: анализ и выявление механизмов протекания процессов, решение проектных задач и оптимизация режимно- технологических и конструктивных параметров процессов.
  
1. 
   Гидродинамическая структура потоков в аппаратах. Общее представление о структуре потоков и её влияние на характеристики протекающих химико-технологических процессов. Движение и время пребывания частиц жидкости в химических аппаратах. Идеализированные модели гидродинамической структуры: модель идеального вытеснения (МИВ) и модель идеального смешения (МИС). Гидродинамические структуры неидеализированных потоков (или реальных потоков в химических аппаратах).