Лекции по процессам и аппаратам
химической технологии

Обозначения величин, входящих в формулы:

Лекции осеннего семестра

1. Введение. Основные понятия и закономерности дисциплины процессы и аппараты химической технологии. Классификация процессов. Непрерывные и периодические, стационарные и нестационарные процессы. Жидкости и газы. Идеальная жидкость. Силы, действующие в жидкости. Напряжения в жидкостях и газах (тангенциальные и нормальные). Модель непрерывной среды. Понятие физического элементарного объема. Дифференциальная и интегральная форма уравнения неразрывности.
2. Баланс сил при движении вязкой несжимаемой жидкости. Уравнение Навье-Стокса и его физический смысл. Уравнение движения идеальной жидкости Эйлера. Дифференциальные уравнения равновесия Эйлера. Гидростатика. Практические приложения основного уравнения гидростатики.
3. Гидродинамика. Энергетический баланс стационарного движения идеальной жидкости. Уравнение Бернулли для идеальной и реальной жидкости. Его практические приложения (истечение жидкостей, трубка Пито-Прандтля). Принципы измерения скоростей и расходов жидкости дроссельными приборами и пневмометрическими трубками. Определение расходов при истечении жидкостей через отверстия или насадки.
4. Основные понятия гидродинамики. Гидравлический радиус и эквивалентный диаметр. Гидродинамические режимы движения жидкостей: ламинарный и турбулентный. Опыты Рейнольдса. Число Рейнольдса и его критические значения. Понятие турбулентности. Представления о гидродинамическом пограничном слое при течении по трубам и каналам и при обтекании тел. Распределение скоростей по радиусу трубы постоянного сечения при ламинарном стационарном течении. Уравнение Пуазейля. Эпюры скоростей при ламинарном и турбулентном течении жидкости в трубе.
5. Гидродинамическое сопротивление при течении жидкостей и газов. Расчет потерь на трение (уравнение Дарси-Вейсбаха) и на местные сопротивления. Расчет напора для перемещения жидкостей через систему трубопроводов и аппаратов. Расчет диаметра трубопроводов и аппаратов; выбор скоростей потоков и оптимального диаметра трубопроводов.
6. Элементы теории подобия в гидродинамике. Подобное преобразование уравнения Навье-Стокса. Безразмерные переменные - критерии гидродинамического подобия (Эйлера, Рейнольдса, Фруда, гомохронности), их физический смысл. Критериальное уравнение движения вязкой жидкости.
7. Насосы. Основные параметры работы насосов: производительность, напор, мощность, кпд. Расчет напора насоса. Определение допустимой высоты всасывания. Явление кавитации и его предотвращение. Характеристики центробежных и плунжерных насосов. Работа центробежных насосов на гидравлическую сеть.
8. Классификация насосов. Объемные и динамические насосы. Расчет производительности поршневых насосв простого и двойного действия. Схемы, изображения, достоинства и недостатки следующих насосов: поршневого, плунжерного, диафрагмового (мембранного), шестеренчатого, центробежного, осевого, а также монтежю.
9. Общие вопросы теплопередачи. Уравнение теплового баланса без изменения и при изменении агрегатного состояния. Закон Фурье.
10. Потенциал переноса. Уравнение Фурье-Кирхгофа. Элементы теории подобия в теплообмене.
11. Теплопроводность через плоские и цилиндрические стенки. Коэффициенты теплопроводности газов, жидкостей, твердых тел. Перенос тепла излучением. Лучеиспускание газов. Расчет толщины тепловой изоляции.
12. Теплопередача в поверхностных теплообменниках. Аддитивность термических сопротивлений.
13. Расчет коэффициентов теплоотдачи в процессах теплообмена без изменения и с изменением агрегатного состояния.
14. Расчет средней движущей силы процесса теплопередачи. Влияние взаимного направления движения теплоносителей на движущую силу теплопередачи.
15. Промышленные теплоносители: дымовые газы, водяной пар, пары высокотемпературных органических теплоносителей, вода, минеральные масла, высокотемпературные органические теплоносители. Нагрев электрическим током. Теплоносители для охлаждения (хладагенты): воздух, вода, холодильные рассолы, аммиак, фреоны (хладоны).
16. Теплообменные аппараты химических производств. Кожухотрубчатые теплообменники. Пластинчатые теплообменники. Двухтрубные теплообменники. Оросительные теплообменники. Погружные теплообменники. Оребрённые теплообменники. Спиральные теплообменники. Аппараты с двойными стенками (рубашками). Блочные теплообменники. Градирни. Регенеративные теплообменники.

Лекции весеннего семестра

1. Классификация и основные понятия процессов массообмена. Способы выражения состава фаз. Понятие о массопередаче и массоотдаче. Направления переноса вещества из фазы в фазу. Материальный баланс непрерывного процесса. Уравнения рабочих линий.
2. Основное уравнение массопередачи. Механизмы переноса массы. Диффузионный пограничный слой; профили концентраций и скоростей в потоках. Аддитивность диффузионных сопротивлений. Расчет движущей силы массопередачи.
3. Уравнения переноса массы и энергии. Дифференциальное уравнение конвективного переноса массы. Уравнение неразрывности для двухкомпонентной системы.
4. Моделирование конвективного массообмена. Критериальные уравнения конвективного массообмена.
5. Расчет массообменных аппаратов с одним распределяемым компонентом.
6. Единицы переноса.
7. Эффективность по Мерфри.
8. Численный метод расчёта массообменных аппаратов со ступенчатым контактом фаз. Расчет «От ступени к ступени».
9. Абсорбция. Минимальный и оптимальный расход поглотителя. Степень извлечения. Направление процесса массопередачи. Классификация массообменных процессов.
10. Конструкции, область применения абсорберов различных типов.
11. Равновесие в системе пар-жидкость. Перегонка.
12. Ректификация. Материальный баланс, уравнения рабочих линий. Минимальное и действительное флегмовое число.
13. Расчет диаметра и высоты ректификационной колонны. Тепловой баланс колонны. Схемы установок для непрерывной, периодической экстрактивной и азеотропной ректификации.
14. Разделение гетерогенных систем. Основные понятия и зависимости процесса осаждения. Конструкции отстойников.
15. Неподвижные зернистые слои и псевдоожиженные слои. Основные зависимости. Конструкции аппаратов с псевдоожиженным слоем.
16. Фильтрование. Основные определения и зависимости. Конструкции фильтров.