Теоретичні основи природоохоронних технологій

Мета вивчення дисципліни: отримання знань у галузі охорони довкілля та збалансованого природокористування, оцінки впливу процесів техногенезу на стан навколишнього середовища, у галузі природничих наук, зокрема закономірностей руху рідких середовищ (рідин і газів) у системах очищення викидів і скидів у навколишнє середовище.
Практичне значення та використання отриманих знань:
- уміти прогнозувати вплив технологічних процесів та виробництв на навколишнє середовище, розуміти процеси, що відбуваються у технічних пристроях та технологічних процесах.
- уміти обирати оптимальні методи та інструментальні засоби для проведення досліджень, збору та обробки технічних даних.
- уміти застосовувати методи та установки (обладнання) природоохоронних технологій, здійснювати розрахунки очисних споруд, обирати типові конструкції апаратів конкретних виробництв.
- демонструвати розуміння теоретичних основ процесів, що відбуваються у виробничому обладнанні, яке є джерелом забруднень або яке використовується для очищення викидів і скидів.
Teмaтикa та види навчальних занять

Для денної форми здобуття освіти
Лекційні заняття
Лекція 1. Сучасні методи забезпечення природно-техногенної безпеки. Роль гідро- та аеродинаміки у природоохоронних технологіях. Рідина як фізичне тіло. Фізичні властивості та моделі рідини.
Лекція 2. Гідростатика (частина 1). Класифікація і природа сил, що діють у рідинах природних водойм та технічних систем. Поняття гідростатичного тиску та його властивості і системи відліку. Диференціальне рівняння рівноваги рідини Ейлера. Еквіпотенціальна поверхня.
Лекція 3. Гідростатика (частина 2). Гідростатичний закон розподілу тиску. Закон Паскаля. П’єзометрична площина. Правила побудови епюр гідростатичного тиску.
Лекція 4. Гідростатика (частина 3). Рівномірний тиск на плоску стінку. Рівномірний тиск на криволінійну стінку. Неівномірний тиск на плоску стінку. Центр тиску. Нерівномірний тиск на криволінійну стінку. Архімедова сила та її роль у природі та техніці.
Лекція 5. Кінематика. Методи опису руху рідини. Прискорення рідкої частинки. Локальне та конвективне прискорення. Лінія та трубка течії, елементарна струминка. Струминна модель потоку. Поняття об’ємної і масової витрати.
Лекція 6. Гідродинаміка ідеальної і в’язкої рідини. Диференціальне рівняння руху ідеальної рідини Ейлера. Перетворення Громеки - Лемба. Інтеграл Бернуллі. Поняття напірної і п’єзометричної лінії. Система диференціальних рівнянь Нав’є – Стокса. Початкові та граничні умови.
Лекція 7. Гідродинамічна подібність у природних і технічних гідравлічних та аеродинамічних системах.
Лекція 8. Опір тіл, що обтікаються в’язким газом. Формула Стокса. Формула Жуковського. Вільні турбулентні струмини.
Лекція 9. Рівняння нерозривності у гідравлічній формі. Рівняння Бернуллі для потоку в’язкої рідини. Середня швидкість. Рівняння нерозривності у гідравлічній формі для стисливої і нестисливої рідини. Коефіцієнт Коріоліса. Поняття втрати енергії (напору).
Лекція 10. Режими течії рідини. Поняття про стійкість течії. Досліди Рейнольдса. Ламінарний та турбулентний режими течії у природі та техніці. Поняття про стійкість течії. Число Рейнольдса як критерій стійкості.
Лекція 11. Втрати напору. Класифікація втрат напору. Втрати напору по довжині. Графіки Нікурадзе і Муріна.
Лекція 12. Втрати напору. Втрати напору у місцевих опорах.
Лекція 13. Гідравлічний розрахунок трубопроводів систем очищення викидів і скидів. Класифікація трубопроводів. Рівняння характеристики простого трубопроводу. Дросельне регулювання витрати в трубопроводі з насосною подачею.
Лекція 14. Нагнітальне обладнання систем очищення викидів і скидів. Параметри, принцип роботи, конструкція, способи регулювання
Лекція 15. Основи газової динаміки. Рівняння Клайперона. Рівняння Бернуллі для стисливого газу. Поняття швидкості звуку. Число Маха. Поширення малих збурень у атмосферному повітрі.

Практичні заняття
Практичне заняття 1. Фізичні властивості рідини. Моделі рідини: густина, текучість, в’язкість, стисливість. Закон в’язкого тертя Ньютона.
Мета заняття: Отримати навички розрахунку властивостей рідини в залежності від параметрів навколишнього середовища.
Практичне заняття 2. Використання гідростатичного закону розподілу тиску. П’єзометрична площина. Побудова епюр гідростатичного тиску.
Мета заняття: Отримати навички розраховувати розподіл тиску у нерухомій рідині та здійснювати розрахунки елементів очисних споруд.
Практичне заняття 3. Опір тіл, що обтікаються в’язким газом. Поширення у атмосферному повітрі пилових частинок та їх рух у очисних апаратах.
Мета заняття: Отримати навички визначення траєкторій поширення пилових частинок у атмосфері, прогнозування впливу технологічних процесів та виробництв на навколишнє середовище.
Практичне заняття 4. Контрольні заходи до першого семестрового модуля.
Мета заняття: Оцінити здобутки студентів за перший семестровий модуль.
Практичне заняття 5. Використання рівняння нерозривності у гідравлічній формі. Рівняння Бернуллі для потоку в’язкої рідини. Середня швидкість.
Мета заняття: Отримати навички розрахунку витрати рідини у трубопроводних системах та інших елементах очисних споруд.
Практичне заняття 6. Втрати напору по довжині і у місцевих опорах. Побудова напорної та п’єзометричної ліній. Гідравлічний розрахунок трубопроводів. Рівняння характеристики простого трубопроводу.
Мета заняття: Отримати навички визначення втрат напору при течії рідини у трубопроводах та навички гідравлічного розрахунку трубопроводу систем очищення.
Практичне заняття 7. Гідравлічний розрахунок трубопроводів. Рівняння характеристики простого трубопроводу.
Мета заняття: Отримати навички гідравлічного розрахунку трубопроводів очисних споруд.
Практичне заняття 8. Контрольні заходи до другого семестрового модуля.
Мета заняття: Оцінити здобутки студентів за другий семестровий модуль.

Лабораторні заняття
Лабораторне заняття 1. Основи гідравлічного експерименту та обробки експериментальних даних.
Мета заняття: Дати здобувачам уявлення про сучасний гідравлічний експеримент, навчити використовувати інструментальні засоби для проведення досліджень, збору та обробки даних.
Лабораторне заняття 2. Експериментальне визначення коефіцієнта Дарсі.
Мета заняття: Закріпити теоретичні знання про втрати напору по довжині, дати навички розрахунків елементів очисних споруд.
Лабораторне заняття 3. Експериментальне визначення коефіцієнта місцевих втрат.
Мета заняття: Закріпити теоретичні знання про втрати напору у місцевих опорах, дати навички розрахунків елементів очисних споруд.
Лабораторне заняття 4. Здача та захист лабораторних робіт 1 – 3.
Мета заняття: Оцінити здобутки студентів за перший семестровий модуль.
Лабораторне заняття 5. Дослідження витікання рідини із отворів і насадків.
Мета заняття: Отримати і закріпити знання про особливості руху рідини у отворах і насадках, дати навички самостійного пошуку довідникових даних у різних джерелах.
Лабораторне заняття 6. Випробування відцентрового вентилятора.
Мета заняття: Закріпити теоретичні знання про роботу відцентрових вентиляторів, дати навички
використання інженерно-технічних заходів задля захисту урбанізованого середовища.
Лабораторне заняття 7. Здача та захист лабораторних робіт 4 – 5.
Мета заняття: Оцінити здобутки студентів за другий семестровий модуль.

Для заочної форми здобуття освіти
Лекційні заняття
Лекція 1. Лекція 1. Сучасні методи забезпечення природно-техногенної безпеки. Роль гідро- та аеродинаміки у природоохоронних технологіях. Рідина як фізичне тіло. Фізичні властивості та моделі рідини. Гідростатика. Кінематика. Методи опису руху рідини. Гідродинаміка ідеальної і в’язкої рідини. Гідродинамічна подібність у природних і технічних гідравлічних та аеродинамічних системах.
Лекція 2. Опір тіл, що обтікаються в’язким газом. Рівняння нерозривності у гідравлічній формі. Рівняння Бернуллі для потоку в’язкої рідини. Середня швидкість. Рівняння нерозривності у гідравлічній формі для стисливої і нестисливої рідини. Коефіцієнт Коріоліса. Поняття втрати енергії (напору). Ламінарний та турбулентний режими течії у природі та техніці. Втрати напору. Класифікація втрат напору. Втрати напору по довжині. Графіки Нікурадзе і Муріна. Втрати напору у місцевих опорах. Гідравлічний розрахунок трубопроводів систем очищення викидів і скидів. Нагнітальне обладнання систем очищення викидів і скидів. Параметри, принцип роботи, конструкція, способи регулювання. Основи газової динаміки.
Приктичні заняття
Практичне заняття 1. Фізичні властивості рідини. Використання гідростатичного закону розподілу тиску. Побудова епюр гідростатичного тиску. Опір тіл, що обтікаються в’язким газом. Поширення у атмосферному повітрі пилових частинок та їх рух у очисних апаратах. Використання рівняння нерозривності у гідравлічній формі. Рівняння Бернуллі для потоку в’язкої рідини. Середня швидкість. Втрати напору по довжині і у місцевих опорах. Гідравлічний розрахунок трубопроводів. Рівняння характеристики простого трубопроводу.
Мета заняття: Отримати розуміння і навички розв’язання практичних задач основ природоохоронних технологій.
Лабораторні заняття
Лабораторне заняття 1. Основи гідравлічного експерименту та обробки експериментальних даних. Експериментальне визначення коефіцієнта Дарсі. Експериментальне визначення коефіцієнта місцевих втрат.
Мета заняття: Закріпити теоретичні знання про втрати напору по довжині та у місцевих опорах, дати навички розрахунків елементів очисних споруд.
Лабораторне заняття 2. Дослідження витікання рідини із отворів і насадків. Випробування відцентрового вентилятора.
Мета заняття: Закріпити теоретичні знання про роботу відцентрових вентиляторів, дати навички використання елементів очисних споруд.
Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Індивідуальна робота
Розрахунково-графічна робота
Тема РГР стосується розрахунку гідравлічної системи водопостачання або водовідведен-няне та видається здобувачам денної форми навчання не пізніше другого учбового тижня, а для здобувачів заочної форми навчання – на установчих заняттях. Завдання є індивідуальним для кожного здобувача.
Метою РГР є набуття практичного досвіду застосовувати методи природоохоронних тех-нологій, здійснювати розрахунки очисних споруд, обирати типові конструкції апаратів конк-ретних виробництв.
Захист відбувається у формі публічної усної доповіді не пізніше останнього навчального тижня семестру.
Контрольна робота для здобувачів заочної форми
Завдання на виконання контрольної роботи здобувач отримає на установчій лекції.
Робота містить 15 теоретичних питань та дві задачі.
Обсяг відповіді на кожне питання не повинен бути меншим половини однієї сторінки А4 машинописного тексту (розмір шрифта 14, інтервал – 1,5). Текст відповіді повинен бути сформований самостійно.
Термін надання виконаної контрольної роботи на перевірку – не пізніше, ніж один тиждень до початку заліково-екзаменаційної сесії.
Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання

Для денної форми здобуття освіти
Поточний контроль полягає у виконанні шести практичних робіт, п’яти лабораторних робіт, РГР та двох модульних контрольних робіт.
Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин. Теоретична частина – з 5 питань (по 4 бали за бездоганну відповідь). Практична частина – 1 задача (9 балів за бездоганне розв’язання). Максимально можлива сума балів за МКР – 29 балів (за дві МКР – 58 балів).
Бездоганне виконання кожного завдання на практичному занятті оцінюється у 2 бали. Разом 12 балів.
Бездоганне виконання і захист лабораторної роботи №1 оцінюється у 4 бали (виконання – 3 бали, захист – 1 бал), №2 і №3 – у 3 бали (виконання – 2 бали, захист – 1 бал), №4 і №5 – у 5 балів (виконання – 3 бали, захист – 2 бали). Разом 20 балів.
Бездоганне виконання і захист розрахунково-графічної роботи оцінюється у 10 балів. З них за перший модуль – 5 балів (за виконання), за другий модуль 2 бали за виконання і 3 бали за захист.
Для заочної форми здобуття освіти
Бездоганне виконання контрольної роботи оцінюється у 70 балів. З них практична частина -10 балів за бездоганне виконання (дві задачі по 5 балів) та теоретична частина 60 балів за бездоганне виконання (15 питань по 4 бали).
Бездоганне виконання і захист розрахунково-графічної роботи оцінюється у 10 балів. З них за виконання – 8 балів, за захист – 3 бали.
Бездоганне виконання і захист лабораторної роботи №1 оцінюється у 4 бали (виконання – 3 бали, захист – 1 бал), №2 і №3 – у 3 бали (виконання – 2 бали, захист – 1 бал), №4 і №5 – у 5 балів (виконання – 3 бали, захист – 2 бали). Разом 20 балів.
Підсумковий контроль – залік. Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач – 100 балів, мінімальна оцінка, яка відповідає оцінці “зараховано” – 60 балів.