Процеси і апарати хімічних виробництв 2

Мета вивчення дисципліни: забезпечити розвиток загальних та спеціальних компетентностей здобувачів, розуміння теоретичних основ у галузі процесів та апаратів хімічної технологій, освоєння методів розрахунку та проектування типових апаратів, придбання практичних навичок у рішенні інженерних задач у виробничих умовах.
Практичне значення та використання отриманих знань: пояснювання основних законів гідростатики, гідродинаміки, тепломасообміну; знання базових принципів організації та функціонування апаратних засобів сучасних хіміко-технологічних систем із застосуванням їх в різних умовах; формування навичок вибору гідромеханічних та тепломасообмінних процесів, розробки математично обґрунтованих засобів поліпшення їх функціонування; формування навичок розрахунків з використанням рівнянь гідравліки, тепло- і масоперенесення, а також проведення окремих досліджень процесів у моделях апаратів з обробкою результатів за допомогою теорії подоби; формування навичок виконання технологічних, гідравлічних, конструктивних, механічних та техніко-економічних розрахунків апаратів для проведення хімічних процесів; вміння читати технічні креслення.
Тематика та види навчальних занять
Лекційні заняття
Лекція 1. "Загальна характеристика процесів в хімічній технології. Класифікація теплових процесів. Основні поняття. Способи передачі тепла: теплопровідність, конвекція, випромінювання".
Лекція 2. "Передача тепла теплопровідністю. Диференціальне рівняння теплопровідності Фур'є. Теплопровідність плоскої стінки, багатошарової стінки, циліндричної стінки, багатошарової циліндричної стінки".
Лекція 3. "Передача тепла випромінюванням. Основні закони. Променевий теплообмін".
Лекція 4. "Конвективний теплообмін. Закон Ньютона-Рихмана. Диференціальне рівняння конвективного теплообміну".
Лекція 5. "Теорія подоби процесів тепломасопередачі. Безрозмірні комплекси. Обробка результатів експерименту. Теореми подоби. Знаходження коефіцієнта тепловіддачі α".
Лекція 6. "Складний теплообмін. Основне рівняння теплопередачі. Теплопередача через плоску, циліндричну одношарову і багатошарову стінки. Інтенсифікація теплових процесів. Рушійна сила теплових процесів".
Лекція 7. "Теплообмінні апарати: класифікація, конструкції".
Лекція 8. "Теплообмінні апарати: розрахунок основних параметрів. Креслення".
Лекція 9. "Основи процесу випарювання. Методи випарювання. Основні величини, що характеризують роботу випарного апарата".
Лекція 10. "Удосконалювання техніки випарювання. Розрахунки випарної установки. Розрахунок багатокорпусних випарних установок".
Лекція 11. "Конденсація. Устрій та розрахунок барометричного конденсатора".
Лекція 12. "Масообмінні процеси. Класифікація. Механізм масопередачі.
Лекція 13. "Основне рівняння масопередачі. Залежність між коефіціентами масопередачі і масовіддачі. Концентраційна рівновага. Лінія рівноваги".
Лекція 14. "Подоба процесів масопередачі. Критерії подоби масообмінних процесів".
Лекція 15. Матеріальний баланс масообмінних процесів. Робоча і рівноважна лінії процесів масообміну. Розрахунок рушійної сили процесів масопередачі".
Лекція 16. "Фізичні основи процесу абсорбції. Матеріальний і тепловий баланс. Типи абсорбційних апаратів. Десорбція"
Лекція 17. "Адсорбція. Матеріальний баланс. Екстракція. Основи процесу. Матеріальний баланс рідинної екстракції".
Лекція 18. "Перегонка рідинних сумішей, дистиляція і ректифікація. Фізичні основи процесів. Діаграми t-х-у і t-х".
Лекція 19."Матеріальний баланс ректифікації. Мінімальне та робоче флегмовое число. Тепловий баланс. Види ректифікації".
Лекція 20. "Способи сушіння. Основи процесу сушіння. Матеріальний і тепловий баланс сушіння".
Лекція 21. "Перемішування в рідких середовищах Пневматичне перемішування. Циркуляційне змішування. Ефективність і інтенсивність перемішування".
Лекція 22. "Механічне перемішування. Класифікація та конструкції мішалок".

Практичні заняття
Практичне заняття №1. "Розрахунок коефіцієнта теплопровідності газів, рідин та їх сумішей".
Мета заняття: закріпити теоретичні положення теми; надбати навички розрахунку теплопровідності газів, рідин та їх сумішей
Практичне заняття №2. "Розрахунок кількості тепла, що передалося шляхом теплопроводності крізь плоскі та циліндричні стінки, багатошарові стінки".
Мета заняття: закріпити теоретичні положення теми; надбати навички розрахунку кількості тепла крізь плоскі та циліндричні стінки та багатошарові.
Практичне заняття №3. "Закони теплопередачі. Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі".
Мета заняття: закріпити теоретичні положення теми; надбати навички розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі.
Практичне заняття №4. "Визначення рушійної сили процесів теплопередачі. Тепловий баланс апаратів теплопередачі".
Мета заняття: закріпити теоретичні положення теми; надбати навички визначення рушійної сили процесів теплопередачі.
Практичне заняття №5. "Розрахунок концентрацій компонентів системи. Рівновага в системі рідина–пара".
Мета заняття: закріпити теоретичні положення теми; надбати навички визначення концентрацій компонентів системи рідина–пара.
Практичне заняття №6. "Абсорбція. Ректифікація".
Мета заняття: закріпити теоретичні положення теми; надбати навички розрахунків процесів абсорбції та ректифікації.
Практичне заняття №7. "Сушіння".
Мета заняття: закріпити теоретичні положення теми; надбати навички розрахунків основних параметрів процесу сушіння.

Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1. "Визначення коефіцієнту тепловіддачі до стінки змійовика".
Мета заняття: проведення інструктажу з техніки безпеки; підготовлення до роботи в лабораторії; виконання дослідів на лабораторному устаткуванні та розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі.
Лабораторне заняття №2. "Визначення коефіцієнту теплопередачі у теплообміннику з ребрами".
Мета заняття: надбати навички експериментального визначення впливу факторів на теплопередачу у трубчатих теплообмінниках з оребреною поверхнею.
Лабораторне заняття №3. "Дослідження теплообміну під час безпосереднього контакту теплоносіїв".
Мета заняття: надбати навички експериментального дослідження тепло та масообміну у колоні із безпосереднім контактом теплоносіїв під час нерухомого та псевдозрідженого шару насадки; надбати навичок проведення дослідів на лабораторному устаткуванні.
Лабораторне заняття №4. "Визначення коефіцієнту теплопередачі в реакторі ємкісного типу".
Мета заняття: надбати навичок з визначення факторів, які впливають на коефіцієнт теплопередачі у апаратах з мішалками; надбати навичок проведення дослідів на лабораторному устаткуванні.
Лабораторне заняття №5. "Дослідження процесу абсорбції в плівковому апараті".
Мета заняття: надбати навичок проведення дослідів на лабораторному устаткуванні та надбати навички визначення коефіцієнтів абсорбції у абсорбері плівкового типу.
Лабораторне заняття №6. "Дослідження процесу ректифікації бінарної суміші".
Мета заняття: надбати навичок проведення дослідів на лабораторному устаткуванні та візуально дослідити роботу тарілок у колоні, а також надбати навичок розрахунку параметри процесу ректифікації.
Лабораторне заняття №7. "Дослідження процесу десорбції".
Мета заняття: надбати навичок проведення дослідів на лабораторному устаткуванні та надбати навичок з розрахунку параметрів, що впливають на швидкість процесу масопередачі у апаратах з тарілками.

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Індивідуальна робота
Курсова робота
Мета курсової роботи – є більш глибоке засвоєння лекційного матеріалу, розвиток технологічного мислення і придбання професійних навичок розроблення та аналізування хімічної і технологічної концепцій виробництва цільового продукту – головних етапів в процесі проектування нових і модернізації діючих підприємств.
Здобувач отримує завдання на першому в семестрі практичному занятті.
Курсова робота містить 25-30 сторінок, включаючи графічну частину – 2 аркуша формату А4. Кількість розділів – 5.
Змістова послідовність виконання курсової роботи:
1. Розроблення хімічної концепції виробництва цільового продукту та складання хімічної схеми прийнятого до розроблення варіанта.
2. Розроблення технологічної концепції виробництва цільового продукту та складання принципової технологічної схеми.
3. Опис фізико-хімічних основ процесу виробництва.
4. Розрахунок матеріального балансу.
5. Обґрунтування вибору типу основного апарата та розрахунок його основних розмірів, складання апаратурно-технологічної схеми з її коротким описом.
Захист курсової роботи – протягом останнього навчального тижня семестру.
Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання
Поточний контроль полягає у виконанні:
1) 3-х індивідуальних поточних завдань. Індивідуальні поточні завдання виконуються письмово і полягають в розв'язуванні типових задач відповідно до мети та завдань практичних занять. Бездоганне виконання кожного індивідуального поточного завдання оцінюється у 5 балів.
2) 7-ми лабораторних робіт. Оцінка за лабораторну роботу включає дві складові: допуск до роботи (оцінювання теоретичної і практичної підготовленості до виконання лабораторної роботи) і захист роботи (оцінювання набутих умінь і навичок, які отримав здобувач в результаті виконання лабораторної роботи). Допуск до лабораторної роботи проводиться в усній формі у вигляді відповідей на контрольні запитання, які наведено у методичних вказівках і оцінюється в 2 бали. Захист роботи проводиться в усній формі за умови представлення звіту (протоколу лабораторної роботи). Захист роботи максимально оцінюється в 3 бали. Бездоганне виконання кожної лабораторної роботи становить 5 балів.
3) 2-х модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин та виконуються у формі комп'ютерного тестування. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 25 балів.
4) курсової роботи. Бездоганне виконання оцінюється у 60 балів. Захист роботи – 40 балів.
Підсумковий контроль – екзамен. Екзамен усний. Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач – 100 балів. Мінімальна оцінка, яка дозволяє здобувачу отримати доступ до екзамену становить 60 балів.