Программа Введение

Предмет и задачи дисциплины. Классификация основных процессов химической технологии. Стационарные и нестационарные процессы. Непрерывные и периодические процессы. Гипотеза сплошности среды. Режимы движения сред. Классификация сил и напряжений, действующих в жидких средах.

Теоретические основы процессов химической технологии

Основы теории переноса. Основные понятия: система и окружающая среда, разновидность систем, параметры системы. Субстанции. Потоки субстанций. Механизмы переноса субстанций. Уравнения переноса субстанций.

Законы сохранения: законы сохранения массы, импульса и энергии, их математическая запись в интегральной и локальной формах, анализ полученных уравнений, частные случаи (уравнения Навье–Стокса, Эйлера, Бернулли, нестационарные уравнения Фурье–Кирхгофа, Фурье, Фика); исчерпывающее описание процессов переноса, условия однозначности; поля скорости, давления, температуры, концетраций; понятие о пограничных слоях; аналогия переноса.

Моделирование химико-технологических процессов. Математическое моделирование, его основные этапы. Физическое моделирование. Основы теории подобия. Подобие гидромеханических, тепловых и массообменных процессов. Критерии и симплексы подобия. Критериальные уравнения. Проблема масштабного перехода для промышленных аппаратов. Понятие о сопряженном физическом и математическом моделировании. Роль ученых КГТУ.

Гидродинамическая структура потоков. Характеристики структуры потока: поля скоростей, время пребывания элементов потока в аппарате, функция распределения времени пребывания. Модели структуры потоков: идеального вытеснения, идеального смешения, ячеечная, диффузионная. Идентификация моделей. Кривые отклика.

Межфазный перенос субстанций: уравнения массо-, тепло-, и импульсоотдачи. Коэффициенты массо-, тепло-, и импульсоотдачи, аналогия этих процессов. Уравнения массо-, тепло- и импульсопередачи, определение соответствующих коэффициентов.

Гидромеханические процессы и аппараты

Прикладная гидромеханика. Гидростатика. Основное уравнение гидростатики. Сила давления жидкости на стенки сосудов (плоские и криволинейные поверхности).

Гидродинамика. Классификация жидкостей. Виды движения жидкости. Поток жидкости и его геометрические элементы и гидравлические параметры. Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости. Гидравлическое сопротивление аппаратов и трубопроводов. Сопротивление круглых трубопроводов по длине. Формулы Пуазейля и Дарси-Вейсбаха. График Никурадзе. Движение жидкости в некруглых трубах. Местные гидравлические сопротивления. Расчет простых и сложных трубопроводов. Определение оптимального диаметра трубопровода. Особенности течения газа.

Основы динамики двухфазных потоков. Система жидкость (газ) – твердое тело. Течение жидкости через неподвижные зернистые слои и пористые перегородки. Режимы взаимодействия жидкости с зернистым слоем. Сопротивление неподвижного зернистого слоя. Расчет скорости псевдоожижения, витания (осаждения) и уноса. Гидро- и пневмотранспорт. Элементы гидродинамики систем газ (пар) – жидкость, жидкость – жидкость. Пленочное течение жидкости, барботаж, движение капель жидкости в сплошной среде.

Перемешивание в жидких средах. Виды перемешивания. Интенсивность и эффективность перемешивания. Механическое перемешивание. Конструкции мешалок. Расход энергии на перемешивание. Расчет мешалок.

Разделение неоднородных систем. Неоднородные системы и методы их разделения. Отстаивание, конструкции отстойников, схема их расчета. Осаждение под действием центробежных сил. Циклоны, их конструкции и расчет. Осадительные центрифуги, их конструкции и расчет. Фильтрование суспензий. Виды осадков. Конструкции фильтров, фильтрующих центрифуг. Уравнения фильтрования. Расчет аппаратов для фильтрования. Очистка газов фильтрованием. Мокрая очистка газов, конструкция скрубберов. Очистка газов в электрическом поле. Выбор аппаратов для разделения неоднородных систем.