Документ 523115

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
___________________
Руководитель ООП
по направлению 240100
проф. Н.М. Теляков
_______________________
Зав.кафедрой ПТПЭ
проф. Теляков Н.М.
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«МЕХАНИКА ДИСПЕРСНЫХ СРЕД»
Направление подготовки: 240100 Химическая технология
Квалификация
(степень)
выпускника:
звание «магистр»
Форма обучения: очная
Составители: заведующий каф. ПТПЭ Н.М.Теляков
ассистент каф. ПТПЭ А.В.Смирнов
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
магистр,
специальное
1. Цель и задачи дисциплины
Целью дисциплины является освоение магистрами направления 240100“Химическая
технология“ вопросов основных закономерностей механики твердых дисперсных тел,
происходящих в различных химико-технологических системах, которые в свою очередь
формируют профессиональный уровень специалиста по данной специальности.
Задачи дисциплины - дать знания студентам о понятии механики дисперсных материалов в
различных химико-технологических системах с целью расчета основных аппаратов; о проведении
вычислительного эксперимента и оценке адекватности моделей; применении численных методов
для анализа и расчета процессов, протекающих при переработке сложного углеводородного
сырья; о методах решения сопряженных задач; постановке и путях решения оптимизационных
задач, о методах разработки предложений по рационализации, оптимизации и реновации
производства
2. Место дисциплины в структуре ООП
Учебная дисциплина «Механика дисперсных сред» — дисциплина базовой части
общенаучного цикла профиля "Химическая технология природных энергоносителей и
углеродных материалов" второго уровня высшего профессионального образования
магистратуры.
Дисциплина является предшествующей для изучения последующих всех
дисциплин профессиональной части.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
Профессиональных компетенций:

способен осуществлять технологический процесс в соответствии с регламентом и
использовать технические средства для измерения основных параметров технологического
процесса, свойств сырья и продукции (ПК-7);

способен налаживать, настраивать и осуществлять проверку оборудования и
программных средств (ПК-13);

готов к освоению и эксплуатации вновь вводимого оборудования (ПК- 15);

готов изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт
по тематике исследования (ПК-25);
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
 структуру и структурные связи дисперсных сред;
 теория конкретных технологических процессов и аппаратов, в которых эти
процессы происходят;
 основные закономерности механики твердых дисперсных тел в дисперсных средах;
 практическое применение теоретических навыков.
В результате освоения содержания дисциплины студенты должны:
уметь:
 использовать основные понятия о подобии физических явлений, основные
критерии гидромеханического подобия
 применять основные положения системного метода для анализа и математического
описания технологического процесса;
 правильно выбирать тот или иной метод моделирования и расчета в конкретных
условиях;
 производить анализ модели с целью оптимизации параметров исследуемого
процесса.
Владеть:
— методами математической статистики для обработки результатов активных и
пассивных экспериментов, пакетами прикладных программ для моделирования
химико-технологических процессов;
— навыками работы с современными программными средствами подготовки
конструкторско-технологической документации;
— определения технологических показателей, методами выбора химических
реакторов;
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Всего
часов
Семестры
72
72
Лекции
18
18
Практические занятия (ПЗ)
36
36
-
-
Лабораторные работы (ЛР)
18
18
Самостоятельная работа (всего)
36
36
Расчетно-графические работы
-
-
Реферат
-
-
Другие виды самостоятельной работы
-
-
Выполнение домашнего задания
-
-
Оформление лабораторных работ
-
-
Вид промежуточной аттестации: зачёт, экзамен
экз.
экз.
Общая трудоемкость
144
144
4
4
Аудиторные занятия (всего)
IХ
В том числе:
Семинары (С)
В том числе:
Курсовой проект (работа)
час
зач. ед.
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№ пп.
1
2
3
4
Раздел дисциплины
Структура и структурные связи
твердых дисперсных сред
Гидродинамика неподвижного
зернистого слоя
Основы механики кипящего слоя
Движение сыпучего материала в
транспортирующих и
технологических устройствах
Лекции, час.
4
ПЗ (или С), час.
-
ЛР, час.
4
2
4
2
2
2
4
-
2
2
Движение ожиженных твердых
дисперсных систем
Разделение неоднородных систем
Разделение газовых систем
Перемешивание в жидких средах
5
6
7
8
2
16
2
2
2
2
4
4
4
2
2
2
4.2. Содержание разделов дисциплины
4.2.1 Структура и структурные связи твердых дисперсных сред. Состав и строение
твердых дисперсных сред. Компоненты структуры. Форма и размеры твердых частиц.
Гранулометрический состав. Сыпучесть порошкообразных материалов. Взаимодействие между
частицами. Физические свойства сыпучих материалов: угол естественного откоса, коэффициент
внутреннего трения, коэффициенты трения о твердые несущие конструкции, угол естественного
откоса, влажность, подвижность и связность частиц, слеживаемость, абразивность.
4.2.2 Гидродинамика неподвижного зернистого слоя. Течение жидкости через
неподвижные зернистые слои. Основные параметры, характеризующие структуру зернистого слоя
(порочность, эквивалентный диаметр частиц, гидравлический радиус каналов, удельная
поверхность слоя и частицы).
4.2.3 Основы механики кипящего слоя. Начало псевдоожижения. Образование разрывов.
Влияние сил сцепления между частицами. Основные уравнения для развитого кипящего слоя.
Поверхности разрыва в псевдоожиженном слое и их устойчивость. Движение пузырей в кипящем
слое. Массообмен между пузырями и непрерывной фазой в реакторе с кипящим слоем.
Математические модели реакторов с кипящим слоем.
4.2.4 Движение сыпучего материала в транспортирующих и технологических
устройствах. Транспортирующие устройства для сыпучих материалов. Истечение сыпучего
материала из емкостей и бункеров. Истечение сыпучего материала под действием побудителей
потока. Движение сыпучего материала в трубчатых питателях и машинах барабанного типа
4.2.5 Движение ожиженных твердых дисперсных систем. Общие вопросы механики
ожиженных твердых дисперсных систем. Транспортные устройства с механическим
псевдоожижением сыпучего материала. Пневматические транспортные системы с твердой фазой.
4.2.6 Разделение неоднородных систем. Неоднородные системы и методы их разделения.
Отстаивание. Скорость стесненного осаждения (отстаивания). Коагуляция частиц дисперсной
фазы. Отстойники. Фильтрование. Уравнения фильтрования. Фильтровальные перегородки.
Устройство фильтров. Расчет фильтров. Центрифугирование. Центробежная сила я фактор
разделения. Расчет центрифуг.
4.2.7 Разделение газовых систем. Гравитационная очистка газов. Очистка газов под
действием инерционных и центробежных сил. Очистка газов фильтрованием. Мокрая очистка
газов. Электрическая очистка газов. Коагуляции и укрупнение частиц, отделяемых при
газоочистке. Сравнительные характеристики и выбор газоочистительной аппаратуры.
4.2.8 Перемешивание в жидких средах. Перемешивание в жидких средах. Виды
перемешивания. Интенсивность и эффективность перемешивания. Механическое перемешивание.
Расход энергии на перемешивании. Конструкции мешалок, их характеристики и выбор.
5. Практические занятия
№ пп.
1
№ раздела
дисциплины
2
2
3
3
4
5
6
5
6
Наименования практических занятий
Расчет гидравлического сопротивления неподвижного
слоя
Расчет
скорости
свободного
и
стесненного
осаждения частиц в гравитационном поле
Расчет скоростей псевдоожижения, витания и уноса
Конструкции отстойников. Определение их основных
размеров
Уравнение
фильтрования.
Фильтры
6
6
7
8
9
6
7
8
периодического
и непрерывного действия для
разделения суспензий
Основы
расчета
фильтров
периодического
и
непрерывного действия
Сепараторы. Основы расчета осадительных центрифуг.
Основы расчета центробежных циклонов
Расчет мощности на механическое перемешивание.
Конструкции мешалок
6. Лабораторные занятия
№ пп.
1
2
3
№ раздела
дисциплины
4
4
4
4
4
5
2
Наименования лабораторных работ
Гидродинамика кипящего слоя
Экспериментальное определение площади сгустителя
Экспериментальное определение гранулометрического
состава методом весовой седиментации
Изучение процесса фильтрования при постоянном
давлении
Определение расхода энергии на перемешивание
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7.1. Рекомендуемая литература
Основная
1. Дворецкий С.И., Кормильцин Г.С. Основы проектирования химических
производств - М.: изд-во "Машиностроениее-1", 2005.
2. Косинцев В.И., Михайличенко А.И. Основы проектирования химических
производств - М.: Академкнига, 2005.
3. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и
природоохранного оборудования. Справочник. - Калуга: изд-во Н. Бочкаревой, 2002 - 1017
с.
4. Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты защиты атмосферы от газовых выбросов. –
Пенза: Изд-во ПТИ, 2003.
Дополнительная
1. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической
технологии, 3-е изд. Л., Химия, 1982.
2. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии Л.:Химия, 1991.
3. Альперт Л.З. Основы проектирования химических установок / 4-е изд. М.:Высшая школа, 1989.
4. Панин В.Ф. Экология для инженера /В.Ф. Панин, А.И. Сечин, В.Д. Федосова.
Под редакцией В.Ф.Панина. – М.: Издательский дом «Ноосфра», 2001.
5. Пери Дж. Справочник инженера-химика. Т. 1-2. Л.: Химия, 1969.
7.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
Стенды и плакаты по дисциплине, расчетные компьютерные программы.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Специализированная лаборатория по тепло- и массообмену с установками лабораторных
работ и компьютерный специализированный класс для выполнения лабораторных работ по
разделу 6.
Разработчики:
Национальный минеральносырьевой университет
«Горный»
Национальный минеральносырьевой университет
«Горный»
Заведующий кафедрой печных
технологий и переработки
природных энергоносителей,
профессор
Ассистент кафедры печных
технологий и переработки
природных энергоносителей
Н.М.Теляков
А.В.Смирнов