Раздел 1. Теоретические основы процессов химической технологии

ПРОГРАММА

дисциплины

«ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ»

для студентов высших учебных заведений

по специальности:

5В072000 – Химическая технология неорганических веществ

Шымкент – 2014

Составители: доцент, к.т.н. Якубова Р.Р., доцент, к.т.н. Суйгенбаева А.Ж.

Программа рекомендована на заседании кафедры «Технологические процессы и аппараты» (протокол № 1 от 27.08.2014 г.).

Заведующий кафедрой ТПиА ____________ Жекеев М.К.

Программа рекомендована заседанием УМК высшей школы «Химическая инженерия и биотехнология» (протокол № ___ от «___» ________ 2014 г.).

Председатель УМК ________________ Мамытова Г.Н.

Программа одобрена и рекомендована на заседании методического совета ЮКГУ им.М.Ауезова (протокол № _____ от «_____» _________ 2014 г.).

Ученый секретарь МС ______________ Туребекова Г.З.

© Южно-Казахстанский государственный университет им.М.Ауэзова, 2014 г.

	СОДЕРЖАНИЕ
	Пояснительная записка
	Содержание дисциплины
	Введение
	Раздел I. Теоретические основы процессов химической технологии
1.1	Общие вопросы прикладной гидравлики
1.2	Моделирование химико-технологических процессов
	Раздел 2. Гидромеханические процессы и аппараты
2.1	Транспортирование жидкостей
2.2	Сжатие и транспортировка газов
2.3	Разделение неоднородных систем
2.4	Перемешивание в жидких средах
	Раздел 3. Механические процессы и аппараты
	Раздел 4. Тепловые процессы и аппараты
4.1	Основы теплопередачи
4.2	Нагревание, охлаждение и конденсация
4.3	Выпаривание
	Раздел 5. Массообменные процессы и аппараты
5.1	Основы массопередачи
5.2	Абсорбция и десорбция
5.3	Перегонка жидкостей. Ректификация.
5.4	Экстракция
5.5	Адсорбция
5.6	Сушка
5.7	Ионнообмен
5.8	Кристаллизация
	Раздел 6. Мембранные процессы и аппараты
7.1	Примерный перечень практический занятий
7.2	Примерный перечень лабораторных занятий
7.3	Курсовое проектирование
7.4	Примерный перечень тем СРСП
7.5	Список рекомендуемой литературы

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Целью преподавания дисциплина «Основные процессы и аппараты химических производств» является привитие студентам навыков по анализу химико-технологических процессов, разработке методов их расчета и аппаратурному оформлению типовых операций, являющихся составными частями всех химико-технологических процессов.

Современная химическая промышленность насчитывает множество разнообразных производств, часто сильно различающихся химической природой и физическими свойствами исходных веществ, промежуточных и конечных продуктов, а также характером и условиями протекания технологических процессов. При этом одинаковые по своей физической природе процессы могут применяться на различных стадиях технологического процесса, обеспечивая получение продукции требуемых качества и свойств. В ряде случаев для проведения различных процессов могут применяться однотипные аппараты и наоборот, для однотипных по своей природе процессов могут использоваться различные по конструкции аппараты.

В отличие от химической технологии, занимающейся изучением последовательности и методы переработки природного или искусственного сырья в соответствующие продукты, в курсе «Основные процессы и аппараты химических производств» изучаются общие закономерности типовых процессов и аппаратуры для их реализации вне зависимости от их места в конкретной технологической цепочке.

По целевому назначению и занимаемому месту в учебных планах, настоящий курс логически связывает между собой общенаучные, общехимические, общетехнические дисциплины и отраслевые курсы специальной технологии.

Задачей данного курса является изучение:

– теоретических основ типовых процессов химической технологии;

– принципов устройства оборудования для осуществления этих процессов;

– основных методов расчета типовых процессов и аппаратов химической технологии.

Для изучения курса студенты должны иметь знания и навыки, полученные при изучении математики, начертательной геометрии, машиностроительного черчения, вычислительной математики и программирования, деталей машин, термодинамики, теплопередачи; физической химии, гидравлики и гидравлических машин; физики по темам: механика, молекулярная физика, электростатика, электрический ток, магнетизм; общей химии по темам: термохимия и основы термодинамики, химическая кинематика и равновесие, свойства растворов.

Этот курс дает понимание глубокой физической сущностипроцессов химической технологии, т.е. тех представлений, которые обеспечивают создание современной химической промышленности, формирование современного специалиста.

В первой части излагаются основы методологии подхода к решению теоретических и прикладных задач, анализу механизмов основных процессов, выявляются общие закономерности их протекания в химической аппаратуре; формируются обобщенные методы моделирования и расчета процессов и аппаратов.

Вторая часть включает три основных раздела, содержание которыхраскрывает прикладные вопросы теоретических процессов химической технологии:

– гидромеханические процессы и аппараты;

– тепловые процессы и аппараты;

– массообменные процессы и аппараты.

В курсе уделяется существенное внимание вопросам интенсификации типовых технологических процессов, их оптимизации, масштабированию, также вопросам энергосбережения и экологии.

Студент, изучивший дисциплину «Основные процессы и аппараты химических производств», должен знать:

– физическую сущность, механизм и макрокинетику типовых процессов;

– основы физического и математического моделирования процессов;

– общие закономерности и расчетные зависимости, необходимые для расчета типовых процессов и аппаратов;

– принципиальные схемы проведения основных процессов;

– устройство типовой аппаратуры, принцип реального его использования;

должен уметь:

– определять оптимальные условия процессов;

– определять оптимальные размеры типовой аппаратуры;

– выбирать типовую аппаратуру;

– проектировать типовое оборудование химических производств.

Программа дисциплины «Основные процессы и аппараты химических производств» является типовой для специальности 5В072000 – «Химическая технология неорганических веществ».

На основании типовой программы разрабатывают рабочие программы и силлабус, утверждаемые в установленном порядке. Определяются темы и разделы, включаемые в рабочую программу (программу курса ВУЗа), порядок изложения материала и методика преподавания, степень углубленного изучения отдельных тем и разделов; содержание лекций, СРСП и СРС; распределение объемов работы (времени) между разделами курса, лекционной и практической (лабораторной, СРСП) работой.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение

Предмет и задачи курса «Основные процессы и аппараты химических производств». Краткий исторический очерк развития курса. Современные задачи химической промышленности. Классификация основных процессов химической технологии. Кинетические закономерности основных процессов химической технологии. Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов, статика процессов (законы равновесия), материальные и энергетические балансы, основные размеры аппаратов. Периодические и непрерывные процессы.

Раздел 1. Теоретические основы процессов химической технологии

Общие вопросы прикладной гидравлики

Общие сведения о гидравлике. Несжимаемые и сжимаемые жидкости. Силы, действующие в реальной жидкости (объемные силы: силы инерции, центробежные силы, поверхностные – силы давления, силы внутреннего трения).

Скорость движения и расход жидкости. Виды движения и режимы движения жидкости. Основное уравнение гидростатики. Уравнение равновесия Эйлера. Основные характеристики движения жидкости. Уравнение неразрывности (сплошности) потока. Уравнения движения Эйлера и Навье-Стокса. Уравнение Бернулли. Гидравлическое сопротивление трубопроводов аппаратов. Расчет диаметра трубопроводов и аппаратов. Определение расхода жидкостей и газов. Течение жидкости через неподвижные зернистые слои и пористые перегородки. Гидродинамика псевдоожиженных (кипящих) слоев.

Элементы гидродинамики двухфазных потоков в системах газ – жидкость и жидкость –жидкость. Пленочное течение жидкости. Движение газа через слой жидкости (барботаж). Движение капель жидкости в сплошной среде.