вопросы к коллоквиумам_ХТ_2012

Программа коллоквиума 1
«Предмет и задачи дисциплины. Общие вопросы химической технологии»
Классификация и краткая характеристика химико-технологических процессов: в зависимости от законов, определяющих скорость протекания процесса (гидромеханические; теплообменные; массообменные); в зависимости от способа организации процесса: (периодические; непрерывные; комбинированные); в зависимости от изменения параметров процесса (установившиеся; неустановившиеся).
Кинетические закономерности процесса – связь между скоростью процесса, движущей силой процесса и сопротивлением процессу.
Основные определения химической технологии: производительность процесса; интенсивность процесса; выход продукта; степень превращения; селективность; качество продукта; себестоимость продукта.
Законы сохранения массы, энергии, импульса.
Законы равновесия: равновесное состояние системы; правило фаз; закон равновесного распределения вещества между фазами.
Перенос субстанций: определение субстанции; виды субстанции и единицы измерения субстанции; потенциал переноса субстанции; плотность (скорость; интенсивность) потока субстанции; скорость притока субстанции; виды механизма переноса субстанции (молекулярный; макроскопический (конвективный)); законы молекулярного переноса субстанции и коэффициенты переноса; законы конвективного переноса субстанции; аналогия процессов переноса; основное уравнение переноса субстанции; частные случаи основного уравнения переноса субстанции (на примере дифференциального уравнения теплопроводности в неподвижной среде Фурье).
Моделирование химико-технологических процессов (метод теории подобия): определение метода; подобные процессы; виды подобия (условия однозначности): (геометрическое; временное; подобие физических величин; подобие начальных и граничных условий); инварианты подобия; параметрические критерии и критерии подобия; критерии подобия (определяемые и определяющие); составление и решение дифференциальных уравнений, описывающих процесс; преобразование дифференциальных уравнений методами теории подобия.

Программа коллоквиума 2
«Гидромеханические процессы» (темы, выделенные жирным шрифтом, не выносятся на лекции, предназначены для самостоятельного освоения)
Гидромеханические процессы. Примеры гидромеханических процессов. Гидромеханика. Гидравлика. Гидродинамика. Гидростатика.
Жидкости в гидравлике. Идеальная жидкость. Реальная жидкость (капельные; упругие).
Физические свойства жидкостей: удельный вес; плотность; сжимаемость; гидростатическое давление.
Силы, действующие в реальной жидкости (объемные; поверхностные).
Гидростатика. Система дифференциальных уравнений Эйлера для покоящейся жидкости.
Гидростатика. Основное уравнение гидростатики (частный случай сохранения энергии).
Гидростатика. Практическое применение основного уравнения гидростатики: закон Паскаля; принцип сообщающихся сосудов; давление жидкости на дно и стенки сосуда.
Гидродинамика. Основные характеристик потока: расход жидкости; средняя скорость; гидравлический радиус; гидравлический диаметр; вязкость; виды движения (установившееся; неустановившееся).
Гидродинамика. Понятие субстанциональной производной.
Гидродинамика. Режимы течения жидкости (ламинарный; переходный; турбулентный). Критерий Рейнольдса.
Гидродинамика. Распределение скоростей в круглой трубе при установившемся ламинарном потоке вязкой жидкости: скорость движения частиц жидкости на расстоянии от оси трубы; максимальная скорость; средняя скорость потока.
Гидродинамика. Уравнение Гагена-Пуазейля: определение расхода жидкости и потерь давления при установившемся ламинарном движении по круглой трубе вязкой жидкости.
Гидродинамика. Уравнение неразрывности потока в дифференциальной и ннтегральной формах.
Гидродинамика. Система дифференциальных уравнений Эйлера для движущейся идеальной жидкости при установившемся и неустановившемся режимах.
Гидродинамика. Система дифференциальных уравнений Навье-Стокса для движущейся реальной (вязкой) жидкости при установившемся потоке.
Гидродинамика. Уравнение Бернулли для движущейся идеальной жидкости при установившемся потоке (частный случай сохранения энергии).
Гидродинамика. Практическое применение уравнения Бернулли: истечение жидкости через отверстие в дне сосуда при постоянном уровне жидкости в сосуде; истечение через боковое отверстие в стенке сосуда при постоянном уровне жидкости в сосуде; истечение при переменном уровне в сосуде.
Гидродинамика. Гидравлическое сопротивление в трубопроводах (сопротивление трения жидкости о стенки трубы; местные сопротивления). Потери полного гидродинамического напора на преодоление сопротивления (в долях от скоростного напора).
Гидродинамика. Расчет коэффициента сопротивления трения.
Гидродинамика. Коэффициент трения при ламинарном и турбулентном движениях.
Транспортирование жидкостей. Классификация насосов (объемные и центробежные) и их устройство.
Объемные насосы. Рабочие характеристики: производительность; напор.
Центробежные насосы. Основное уравнение центробежных насосов. Рабочие характеристики: производительность; напор. Законы пропорциональности. Энергетические характеристики центробежных насосов.
Работа центробежных насосов на сеть.
Рабочие характеристики насосов: полезная мощность; действительная мощность на валу; мощность, потребляемая двигателем; установочная мощность двигателя; коэффициент полезного действия насосной установки).
Неоднородные (гетерогенные) системы. Методы разделения гетерогенных систем (осаждение; фильтрование). Материальный баланс гидромеханических процессов.
Отстаивание: сущность; преимущества; требования при отстаивании.
Отстаивание. Дифференциальное и критериальное уравнения осаждения под действием силы тяжести (отстаивание).
Отстаивание. Скорость осаждения под действием силы тяжести частиц сферической формы в ламинарном потоке.
Отстаивание. Расчет отстойников (расчет связи между производительностью отстойника и его размерами).
Отстаивание. Отстойники для пылей. Отстойники для суспензий. Отстойники для эмульсий.
Осаждение под действием центробежной силы. Фактор разделения. Дифференциальное и критериальное уравнения осаждения под действием центробежной силы.
Осаждение под действием центробежной силы. Скорость осаждения под действием центробежной силы частиц сферической формы в ламинарном потоке.
Осаждение под действием центробежной силы. Аппараты для осаждения под действием центробежной силы (циклоны; отстойные центрифуги).
Фильтрование под действием перепада давления. Дифференциальное и критериальное уравнения движения несжимаемой вязкой жидкости при фильтровании.
Фильтрование под действием перепада давления. Пористость зернистого слоя. Соотношение эквивалентного диаметра каналов и диаметра зерна. Скорость истинная при фильтровании. Скорость фильтрования. Сопротивление фильтрующего слоя. Удельное сопротивление фильтруемого материала.
Фильтрование под действием перепада давления. Основное кинетическое уравнение фильтрования (движущая сила и скорость фильтрования). Фильтрование при постоянном перепаде давления. Фильтрование при постоянной скорости фильтрования.
Центробежное фильтрование. Уравнение центробежного фильтрования.
Центробежное фильтрование. Аппараты для фильтрования (фильтры; фильтрующие центрифуги).
Псевдоожижение зернистого материала. Гидродинамика псевдоожиженного слоя. Критическая скорость псевдоожижения. Аппараты и применение в промышленности.

Программа коллоквиума 3
«Теплообменные процессы» (темы, выделенные жирным шрифтом, не выносятся на лекции, предназначены для самостоятельного освоения)

Теплообменные процессы. Примеры тепловых процессов.
Теплоносители. Требования к теплоносителям.
Виды переноса тепла. Сложный теплообмен. Способы распространения тепла.
Теплопроводность: температурное поле; изотермическая поверхность; температурный градиент; закон теплопроводности Фурье; коэффициент теплопроводности; дифференциальное уравнение теплопроводности Фурье; коэффициент температуропроводности; теплопроводность плоской стенки; теплопроводность многослойной стенки; тепловая проводимость стенки; термическое сопротивление стенки.
Тепловое излучение: поглощательная способность тела; отражательная способность тела; пропускательная способность тела; абсолютно черное тело; абсолютно белое тело; абсолютно прозрачное тело; серые (реальные) тела; лучеиспускательная способность тела; закон Стефана-Больцмана; константа излучения абсолютно черного тела; степень черноты тела; закон Кирхгофа; зависимость между степенью черноты тела и его поглощательной способностью; расчет лучистого теплообмена между двумя телами (между плоскими телами, параллельно расположенными; между телами, одно из которых полностью охватывает другое; между произвольно расположенными в пространстве телами); тепловое излучение газов. Практическое применение.
Конвекция: естественная конвекция; вынужденная конвекция; дифференциальное уравнение конвективного теплообмена Фурье-Кирхгофа. Теплоотдача (конвективный теплообмен): закон Ньютона; естественная теплоотдача; вынужденная теплоотдача; движущая сила теплоотдачи; система дифференциальных уравнений конвективного теплообмена; критериальное уравнение конвективного теплообмена; критерии теплового подобия; коэффициент теплоотдачи; термическое сопротивление теплоотдачи; распространение тепла одновременно конвекцией и тепловым излучением.
Теплопередача: основное уравнение теплопередачи; движущая сила теплопередачи (на элементарной поверхности теплообмена); средняя движущая сила теплопередачи (на всей поверхности теплообмена); тепловой поток (скорость теплопередачи); коэффициент теплопередачи; термическое сопротивление теплопередачи; расчет коэффициента теплопередачи через коэффициенты теплоотдачи и термическое сопротивление стенки; тепловой баланс; схемы относительного движения теплоносителей (прямоток; противоток; смешанный ток; перекрестный ток); прямоток: графическая интерпретация; температурный напор; зависимость температурного напора от расхода теплоносителей; противоток: графическая интерпретация; температурный напор; зависимость температурного напора от расхода теплоносителей; вывод средней движущей силы теплопередачи при прямотоке и противотоке; выбор взаимного направления теплоносителей.
Подвод теплоты: прямые и промежуточные источники тепла: нагревание водяным паром, острым паром, глухим паром, высокотемпературными органическими растворителями, топочными газами; тепловая аппаратура. Теплообменники и конденсаторы: классификация; характеристика; тепловая аппаратура. Нагревательные печи: классификация; параметры (производительность, полезная тепловая нагрузка). Способы интенсификации теплообмена.

Программа коллоквиума 4
«Массообменные процессы» (темы, выделенные жирным шрифтом, не выносятся на лекции, предназначены для самостоятельного освоения)
Массообменные процессы. Примеры массообменных процессов.
Виды переноса массы: молекулярная диффузия и конвективная диффузия. Способы переноса массы: массоотдача; массопередача.
Молекулярная диффузия (массопроводность): первый закон Фика; коэффициент диффузии; градиент концентрации; второй закон Фика (дифференциальное уравнение молекулярной диффузии).
Конвекция (конвективная диффузия). Дифференциальное уравнение конвективной диффузии.
Массоотдача (конвективная диффузия): закон Щукарева; коэффициент массоотдачи; движущая сила массоотдачи; система дифференциальных уравнений конвективной диффузии; критериальное уравнение конвективной диффузии; критерии массообмена.
Массопередача: распределяющие фазы; распределяемое вещество; схемы относительного движения распределяющих фаз (прямоток; противоток); материальный баланс для прямотока (противотока): для всей поверхности массообмена; от начала поверхности массообмена до текущих концентраций; для элемента поверхности; расчет расхода распределяющих фаз на основе материального баланса для прямотока и противотока; уравнения рабочих линий на основе материального баланса для прямотока и противотока; основное уравнение массопередачи; движущая сила массопередачи (на элементарной поверхности массобмена); средняя движущая сила массопередачи (на всей поверхности массообмена); массовый поток (скорость массопередачи); коэффициент массопередачи; соотношения между равновесными концентрациями: линейная связь; нелинейная связь; число единиц переноса: опредение; расчет поверхности массообмена, числа единиц переноса через материальный баланс и основное уравнение массопередачи; графическое интегрирование при определении числа единиц переноса; расчет средней движущей силы массопередачи для нелинейной зависимости между равновесными концентрациями (через материальный баланс и основное уравнение массопередачи); расчет средней движущей силы массопередачи для линейной зависимости между равновесными концентрациями; модифицированные уравнения массопередачи (применение основного уравнения массопередачи для расчета объема и высоты аппарата); высота единицы переноса; вспомогательный прием для определения числа единиц переноса через ступени изменения концентраций; расчет коэффициента массопередачи через коэффициенты массоотдачи.
Ректификация. Перегонка: простая перегонка и ректификация. Идеальные растворы. Фазовое равновесие в системе жидкость-пар (бинарных жидких смесей). Ректификационный аппарат: нижняя (укрепляющая) часть и верхняя (исчерпывающая) часть. Принципиальная схема ректификации: допущения и вывод материального баланса по всему потоку и по концентрации низкокипящего компонента. Флегмовое число. Паровое число. Вывод уравнения рабочих линий для верха и низа колонны из общего для всех массообменных процессов материального баланса. Принцип построения рабочих линий. Выбор флегмового числа в интервале от минимального до максимального числа. Зависимость между флегмовым числом и движущей силой, числа ступеней изменения концентраций, высотой колонны, диаметром колонны, расходом греющего пара. Теоретическая тарелка; действительная тарелка. Коэффициент полезного действия тарелки. Коэффициент полезного действия колонны. Тепловой баланс колонны. Ректификационные аппараты. Основные типы контактных устройств.
Экстракция. Определение экстракции. Применение. Принципиальная схема экстракции: исходная смесь; экстрагент; экстракт; рафинат. Фазовое равновесие в системе жидкость–распределяемое вещество–жидкость. Закон распределения и коэффициент распределения. Причины отклонения от закона распределения. Треугольные диаграммы. Изображение процессов разбавления (концентрирования) и смешения (разделения) на диаграмме. Изображение равновесия на треугольной диаграмме. Равновесная кривая, хорды равновесия и критическая точка. Влияние температуры на равновесие при экстракции. Материальный баланс экстракции. Селективность экстрагента. Принципиальные схемы экстракции: однократная; многократная с перекрестным током растворителя; многократная с противотоком растворителя (ступенчатая противоточная); непрерывная противоточная.
Абсорбция. Определение. Применение. Избирательность и обратимость процесса. Десорбция. Физическая абсорбция. Хемосорбция. Фазовое равновесие в системе газ-жидкость. Константа фазового равновесия. Закон Генри (закон растворимости газов в жидкости). Коэффициент Генри. Функциональные зависимости между равновесными составами фаз: закон Дальтона; закон Рауля. Теплота абсорбции (количество теплоты, выделяющееся при абсорбции). Факторы, улучшающие условия абсорбции. Факторы, способствующие десорбции. Материальный баланс абсорбции. Кинетические закономерности абсорбции. Принципиальные схемы абсорбции: прямоточная; противоточная; схемы с рециркуляцией, многоступенчатая. Абсорбционные аппараты. Основные типы контактных устройств.
Адсорбция. Определение. Применение. Избирательность и обратимость процесса. Природа поглощаемого вещества. Природа адсорбента. Основные типы адсорбентов. Изотермы адсорбции. Теплота адсорбции. Активность адсорбента: статическая активность; динамическая активность. Факторы процесса адсорбции. Материальный баланс процесса адсорбции. Кинетические закономерности адсорбции. Принципиальные схемы адсорбции. Адсорберы.

15

Приложенные файлы

  • doc 14430342
    Размер файла: 62 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий