Вопросы к зачету по курсу химической технологии..


Вопросы к зачету по курсу химической технологии.
3курс очно - заочного отделения; 6семестр 2012 г.
1. Химическая технология - важнейшая область знаний и практической деятельности Основные тенденции развития современной химической промышленности. Основные химические производства и доля их продукции в валовом национальном продукте (ВНП) в России и в других странах. Уровень потребления энергии, материальных и трудовых ресурсов химическими производствами. Роль и масштабы использования химических процессов в различных сферах материального производства: в развитии перспективной энергетики, агрохимического комплекса, здравоохранения, биотехнологии, технической базы информатики.
2. Химическое производство как сложная химико – технологическая система – ХТС (вход – преобразование – выход) - окружающая среда. Основные элементы химико-технологического процесса (ХТП). Классификация ХТП и реакторов. Принципы, основные понятия, признаки и общая стратегия системного подхода. Примеры иерархических систем - молекулярные процессы – макрокинетика - аппараты - производства - глобальные проблемы развития техносферы .
3. Экономические и технологические критерии оптимального функционирования ХТС в качестве технико – экономических показателей химического производства (ТЭП).
Роль экономических показателей эффективности химических производств. Основные производственные фонды, оборотные средства и трудовые ресурсы производств. Критерии эффективности их использования. Структура затрат на производство и реализацию продукции. Себестоимость продукции, прибыль и ценообразование химической промышленности. Оценка эффективности инвестиционных проектов по абсолютным показателям эффекта (балансовая прибыль или чистая дисконтированная прибыль), по относительным показателям эффекта (рентабельность, сроки окупаемости в годовом или кумулятивном исчислении с учётом или без учёта фактора времени).
4. Роль технологических показателей эффективности функционирования химических производств - степень превращения исходных веществ, выход продукта, интегральная и дифференциальная селективность, расходные коэффициенты, интенсивность, производительность аппарата. Проблемы, возникающие при разработке и эксплуатации агрегатов большой единичной мощности (экологические, материальные, социальные).
5. Основные технологические принципы в химической технологии, используемые для создания и оптимизации ХТС (рациональное использование сырья, энергии минимизация отходов, увеличение единичной мощности аппаратов, защита окружающей среды от вредных выбросов химических предприятий, создание малоотходных и безотходных производств).
6. Определение понятия ХТС с точки зрения системного подхода Классификация элементов и (потоков) связей. Структура технологических потоков ХТС. Особенности технологической структуры ХТС (замкнутые, разомкнутые). Классификация моделей ХТС (химическая, функциональная, технологическая, структурная, операторная, математическая модели).
7. Классификация и определение переменных величин в ХТС (информационные: расчётные и проектные - регламентированные и оптимизирующие параметры). Регламентированные переменные - технологические и конструкционные параметры. Оценка свойств ХТС – критерии оценки использования сырья, энергии и качества выпускаемой продукции, критерии оценки качества функционирования ХТС. Целевая функция - связь между критериями качества, переменными и параметрами ХТС.
8. Роль технологических и экономических критериев эффективности в разработке химических производств. ХТС - как объект управления. Входные и выходные параметры системы, параметры состояния, параметры свойств, управляющие параметры: конструктивные и технологические - функциональный оператор системы. Содержание проекта ХТС с учетом основных технологических принципов и автоматического управления разрабатываемым производством.
Основные этапы создания ХТС - задачи синтеза, анализа и оптимизации. Задача выбора адекватной математической модели и параметрической идентификации объекта. Цель анализа структуры и качества функционирования ХТС. Цель оптимизации ХТС. Постановка задачи оптимизации.

10. Математическое моделирование – высокоэффективный и оперативный метод исследования сложных систем ХТС, оценки качества их функционирования и решения задач проектирования, эксплуатации и оптимизации существующих и синтеза новых ХТС. Основные этапы моделирования и их подробное описание. Этапы (постановка задачи, анализ теоретических основ процессов, составление математической модели процесса, алгоритмизация математической модели, параметрическая идентификация модели, проверка адекватности модели, моделирование процесса, анализ полученной информации).


11. Основные типы химических реакторов, примеры их использования в технологии важнейших химических продуктов. Реакторы периодического непрерывного и полунепрерывного действия. Классификация реакторов: по способам осуществления контакта фаз по структуре потоков, по условиям теплообмена. Факторы, обуславливающие целесообразность использования реакторов того или иного типа. Использование типовых математических моделей структуры потоков для создания моделей химических реакторов (идеального смешения, вытеснения, каскада реакторов). Организация исследовательских и проектных работ в ОХТ с целью создания новых технологических процессов и производств.
12. Роль термодинамических и кинетических закономерностей в организации ХТП. Факторы, определяющие скорости протекания гомогенных и гетерогенных реакций (t, p, c, F). Критерии интенсивности ХТП и компактности технологических устройств, конкурирующий характер показателей интенсивности (компактности) и термодинамического совершенства. Фундаментальный характер проблем управления абсолютными скоростями процессов.
13. Сырьевая и энергетическая база химических производств. Тенденции развития техносферы и возрастающее значение проблем ресурсо- и энергосбережения, обеспечения безопасности химических производств, защиты окружающей среды. Фундаментальные критерии эффективности использования сырья и энергоресурсов в ХТП. Интегральные уравнения баланса материальных потоков в технологических системах. Интегральное уравнение баланса потоков энергии. Коэффициенты преобразования энергии.
14. Запасы сырья по категориям и прогнозные оценки его использования. Характеристики степени использования сырья: расходные коэффициенты, относительный выход продукта. Классификация сырья химических производств. Методы обогащения минерального сырья. Общие сведения о механических операциях подготовки сырья (дроблении, измельчении, смешении). Степень извлечения металлов из руд. Основные направления экономии металлических материалов. Полупродукты и отходы производства как сырье (ВМР). Сущность комплексного использования сырья. Борьба за устранение отходов в химической промышленности, за использование местного сырья и его переработку,
15. Вода как сырье и компонент химического производства. Промышленная подготовка воды. Механические, физико-химические и химические методы водоподготовки (отстаивание, флотация, ионообменный и известково-содовый методы). Системы водооборота в химической промышленности.
16. Динамика использования нефти, природного газа и угля в качестве энергоносителей и сырья химических производств Возобновляемые и не возобновляемые топливно-энергетические источники сырья. Интегральные и удельные характеристики. Повторное использование энергии (ВЭР) - важнейшее направление экономии энергоресурсов. Роль топлива и энергии в проведении технологических процессов (NH3, C2H2, P4, HNO3).
17. Основы энерготехнологии, ее значение и сущность. Энерготехнологические схемы использования твердого, жидкого и газообразного топлива, ВЭР и теплоты химических реакций - важнейшие направления экономии энергоресурсов.
18. Состав, свойства и классификация сточных вод химических производств и методы их очистки. Системы создания водооборотных циклов (пиролиз бензина, синтез аммиака). Законы Ньютона и Стокса для определения сопротивления среды и скорости осаждения в ламинарной области. Устройство, сравнение и выбор аппаратуры для разделения газовых систем. Пути охраны природы от отбросов, вредных газов, стоков. Выбор способов охраны окружающей среды в крупнотоннажных производствах (NH3, H2SO4, HNO3, метанола, минеральных удобрений).

19. Макроскопическая теория физико-химических явлений - теоретическая база химической технологии. Основные макроскопические переменные параметры, характеризующие перенос и превращение вещества, импульса и энергии в распределенных неравновесных системах. Обобщенная форма дифференциальных уравнений баланса, связывающих функции плотности, потока и источника субстанции. Классические законы пропорциональности кондуктивных потоков химического компонента, импульса и теплоты градиентам концентрации, скорости и температуры. Характеристика коэффициентов переноса в различных средах. Конкретные частные формы дифференциальных уравнений баланса вещества, импульса и энергии.
20. Элементы механики газов и жидкостей. Характеристика установившихся и неустановившихся потоков, ламинарных и турбулентных. Представление о множестве экспериментально наблюдаемых режимов обтекания сплошной средой тела правильной формы в зависимости от интервала изменения критерия гидродинамического подобия Рейнольдса.
Режимы течения сплошной среды в каналах и при фильтрации через плотные слои гранулированных материалов. Теория подобия как научная основа физического моделирования. Теоремы подобия. Условия однозначности.
21. Дифференциальные уравнения Навье-Стокса и их подобное преобразование. Критерии гидродинамического подобия. Обобщенное критериальное уравнение. Дифференциальная и интегральная форма уравнений равновесия и движения Эйлера (уравнения статики и гидродинамики). Применение на практике. Применение уравнений Бернулли и неразрывности потока для определения скорости, расхода потока жидкости с целью составления материального баланса и определения размеров аппаратов. Краткие сведения о насосах, компрессорных машинах и турбинах. Методы смешения фаз и разделения гетерогенных систем (фильтрация, центрифугирование, отстаивание).
22. Тепловые процессы в химической технологии. Способы распространения теплоты: теплопроводность, конвекция, тепловое излучение и соответствующие уравнения теплопереноса. Технологические способы нагревания и охлаждения. Теплообменные аппараты. Математическое моделирование процессов теплообмена. Коэффициенты теплопереноса; полуэмпирические критериальные соотношения. Представление о сложении термических сопротивлений и лимитирующем сопротивлении. Пути интенсификации теплообмена и повышение их термодинамической эффективности.
23. Тепловое подобие. Критерии теплового подобия. Подобное преобразование дифференциальных уравнений Фурье, Ньютона и Фурье-Кирхгофа. Обобщенное критериальное уравнение конвективного теплообмена.
24. Массообменные процессы. Основные принципы массообменных процессов в системах газ-жидкость, жидкость-жидкость, газ, твердое тело, жидкость - твердое тело. Равновесные, кинетические и механические факторы в организации процессов межфазного массообмена. Моделирование стационарного процесса абсорбции. Аналогия с теплообменом. Коэффициентымассопереноса;полуэмпирические критериальныесоотношения. Средства интенсификации массообмена (тарелки, насадки, мешалки). Регенерация абсорбентов, экстрагентов и адсорбентов. Принцип расчета абсорберов.
25. Массообменное подобие. Критерии массообменного подобия. Подобное преобразование дифференциальных уравнений молекулярной и конвективной диффузии – NuD и уравнения конвективной диффузии в движущейся среде с получением определяющих критериев массообменного подобия. Обобщенное критериальное уравнение конвективного массообмена в виде степенной функции ( NuD = f (PeD PrD Fо D) .

Приложенные файлы

  • docx 15895946
    Размер файла: 23 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий