Методологія експериментальних та теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів
Спеціальність: Хімічні технології та інженерія (освітньо-наукова програма)
Код дисципліни: 7.161.09.E.129
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Хімічна інженерія
Лектор: Доцент, к.т.н., доцент Кіндзера Д.П.
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: ФКС1.1. Здатність використовувати професійно-профільні знання і практичні навички для вирішення конкретних завдань в галузі проектування технологічного обладнання хімічних виробництв.
ФКС1.2. Здатність критично аналізувати існуючі технології та формувати вимоги для проектування технологічного обладнання хімічних виробництв.
ФКС1.3. Здатність проводити наукові роботи в галузі дослідження основних хіміко-технологічних процесів
Результати навчання: Внаслідок вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
– знати основні елементи та етапи організації, планування, проведення експериментальних досліджень;
– знати конструктивні особливості теплообмінних та тепломасообмінних апаратів для описання, моделювання та оптимізації тепло- та масообмінних процесів, що мають місце під час їх роботи;
– знати основні способи перенесення тепла та маси;
– вміти здійснити фізичне та математичне планування експериментальних досліджень;
– вміти визначати основні фізичні величини, що описують процеси тепло- та масообміну;
– вміти застосовувати методи теорії подібності та аналізу розмірностей до теплових, масообмінних та тепломасообмінних процесів;
– знати основні критерії теплової та масообмінної подібностей та їх фізичний зміст;
– вміти скласти узагальнене критеріальне рівняння, на основі аналізу впливу кожного з критеріїв на хід процесу тепло чи масообміну;
– вміти підібрати узагальнені критеріальні рівняння для визначення коефіцієнтів тепловіддачі у теплообмінному обладнанні різних констукцій з врахуванням агрегатного стану теплових агентів та режимів руху.
– вміти розрахувати значення коефіцієнтів масовіддачі на основі використання узагальнених критеріальних рівнянь масообміну;
– вміти провести обробку експериментальних даних та аналіз результатів.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни:
Процеси та апарати хімічної технології
Засади проектування хімічних установок
Автоматизована конструкторська та технологічна підготовка хімічного обладнання
Теплотехнічне обладнання хімічних виробництв
Короткий зміст навчальної програми: Тепло- та масообмінні процеси. Види наукових досліджень тепло- і масообмінних процесів. Моделювання як метод дослідження та оптимізації.
Передача тепла теплопровідністю. Теплове випромінювання. Передача тепла конвекцією.
Використання методів теорії подібності для дослідження теплових процесів.
Трубчасті теплообмінні апарати: одно- та багатоходові кожухотрубні теплообмінники, двотрубчасті теплообмінники типу “труба в трубі”. Критеріальні рівняння для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі за постійного та змінного агрегатного стану речовини.
Особливості роботи кожухотрубних теплообмінників з компенсуючими механізмами: з лінзовим компенсатором, з плаваючою головкою, з U-подібними трубами, з подвійними трубами.
Ексергетичний аналіз, як метод термодинамічного аналізу теплообмінного обладнання. Методологія ексергетичного аналізу роботи кожухотрубного протитечійного теплообмінника.
Пластинчатий теплообмінник. Критеріальні рівняння для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі в пластинчатих теплообмінниках.
Методологія дослідження процесу теплообміну в спіральному теплообміннику. Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі, коефіцієнта теплопередачі та площі поверхні теплообміну.
Дослідження процесів теплообміну у змієвикових теплообмінних апаратах. Зрошувальні та занурювані теплообмінники.
Особливості теоретичних та експериментальних досліджень процесів перемішування.
Закономірності процесу сушіння, як складного тепло- та масообмінного процесу. Критеріальні рівняннях конвективного тепло- та масообміну.
Форми зв’язку вологи з матеріалом. Вологість матеріалу і зміна його стану в процесі сушіння. Зображення процесів зміни стану теплового агенту на І–х діаграмі. Матеріальний та тепловий баланси сушіння
Конвективні сушарки з нерухомим щільним шаром матеріалу: камерні, тунельні, стрічкові, петлеві.
Конвективні сушарки з перемішуванням шару матеріалу. Барабанні сушарки. Методика визначення сушильного об’єму барабанної сушарки.
Конвективні сушарки зі зваженим шаром матеріалу. Сушарки з киплячим шаром матеріалу. Вібросушарки.
Опис: Методи наукових досліджень тепло- і масообмінних процесів. Методологія досліджень. Моделювання, як метод дослідження та оптимізації. Закономірності теплових процесів. Використання методів теорії подібності для дослідження теплових процесів. Трубчасті теплообмінні апарати: кожухотрубні теплообмінники, теплообмінники типу “труба в трубі”. Критеріальні рівняння для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі за постійного та змінного агрегатного стану речовини. Особливості теплообмінних процесів в кожухотрубних теплообмінниках з компенсуючими механізмами: з лінзовим компенсатором, з плаваючою головкою, з U-подібними трубами; з подвійними трубами. Ексергія. Ексергетичний аналіз, як метод термодинамічного аналізу теплообмінного обладнання. Методологія ексергетичного аналізу роботи кожухотрубного протитечійного теплообмінника. Розрахунок ексергетичного коефіцієнта корисної дії. Методологія дослідження процесу теплообміну в пластинчатому теплообміннику. Схеми компонування пластин теплообмінного апарату. Критеріальні рівняння для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі в пластинчатих теплообмінниках. Методологія дослідження процесу теплообміну в спіральному теплообміннику. Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі, коефіцієнта теплопередачі та площі поверхні теплообміну. Дослідження процесів теплообміну у змієвикових теплообмінних апаратах. Зрошувальні та занурювані теплообмінники. Особливості теоретичних та експериментальних досліджень процесів перемішування. Закономірності процесу сушіння, як складного тепло- та масообмінного процесу. Критеріальні рівняннях конвективного тепло- та масообміну. Конвективні сушарки з нерухомим щільним шаром матеріалу, з перемішуванням шару матеріалу, зі зваженим шаром матеріалу.
Методи та критерії оцінювання:
Захист лабораторних робіт, виконання тестів за темами лекційних занять, іспит (тест).
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль 30
Семестровий контроль 70
Разом за дисципліну 100
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. П. Білей, М. Адамовський, Я. Ханик, Н. Довга, Л. Сорока. Методологія наукових досліджень технологічних процесів. - Львів: Видавничий дім “Панорама”, 2003.
2. А.І. Дубинін, Р.І. Гаврилів, І.О. Гузьова. Процеси та апарати хімічних технологій: Навч. Посібник з курсового проектування. Видавництво Національного університету "Львівська політехніка" 2010, 422с.
3. Процессы и аппараты химических производств: Методические указания к выполнению курсового проекта. – СПб.: СЗТУ, 2004. – 44 с.
4. Панішев А.В. Методологія наукових досліджень : навч. посібник / А.В. Панішев. – Ж. : ЖДТУ, 2013. – 148с.
5. Петрук В.Г. Основи науково-дослідної роботи / В.Г. Петрук, Є.Т. Володарський, В.Б. Мокін .- Вінниця, 2006.- 144с
6. Крисоватий А.І. Методологія, методика та організація наукових досліджень: Навч. посіб. / Крисоватий А.І., Панасюк В.М., Гавришко В.Л. – Тернопіль: ТОВ „Лілея”, 2005. – 150с.
7. Ковальчук В.В. Основи наукових досліджень: Навч. Посібник. – Вид. 2- е, доп. І перероб. / В.В. Ковальчук, Л.М. Моїсєєв. – К.: Видавничий дім „Професіонал”, 2004. – 208с.
8. Пілюшенко В.Л. Наукове дослідження: організація, методологія, інформаційне забезпечення: Навч. посіб./ Пілюшенко В.Л., Шкрабак І.В., Славенко Е.І. – К.: Лібра, 2004. – 344с.
9. Крушельницька О.В. Методологія та організація наукових досліджень : навч. посібник. / О.В. Крушельницька – К. : Кондор, 2003. – 192с.
10. Білуха М.Т. Методологія наукових досліджень: Підручник / М.Т. Білуха. – К.: АБУ, 2002. – 480с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).