Методологія експериментальних та теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів
Спеціальність: Хімічні технології та інженерія (освітньо-наукова програма)
Код дисципліни: 7.161.09.E.120
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Хімічна інженерія
Лектор: Доцент, к.т.н., доцент Кіндзера Д.П.
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
загальних:
ЗК3. Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел.
фахових:
ФК1. Здатність досліджувати, класифікувати і аналізувати показники якості хімічної продукції, технологічних процесів і обладнання хімічних виробництв.
ФК2. Здатність організовувати і управляти хіміко-технологічними процесами в умовах промислового виробництва та в науково-дослідних лабораторіях з урахуванням соціальних, економічних та екологічних аспектів.
ФК4. Здатність використовувати сучасне спеціальне наукове обладнання та програмне забезпечення при проведенні експериментальних досліджень і здійсненні дослідно-конструкторських розробок у сфері хімічних технологій та інженерії.
фахових компетентностей професійного спрямування:
ФКС 9.1. Здатність використовувати професійно-профільні знання і практичні навички для вирішення конкретних завдань в галузі проектування технологічного обладнання і процесів хімічних виробництв.
ФКС 9.2. Здатність критично аналізувати існуючі технології та формувати вимоги для проектування технологічного обладнання хімічних виробництв.
Результати навчання:
ПР1 Критично осмислювати наукові концепції та сучасні теорії хімічних процесів та хімічної інженерії, застосовувати їх при проведенні наукових досліджень та створенні інновацій.
ПР2 Здійснювати пошук необхідної інформації з хімічної технології, процесів і обладнання виробництв хімічних речовин та матеріалів на їх основі, систематизувати, аналізувати та оцінювати відповідну інформацію.
ПР7 Здійснювати у науково-технічній літературі, патентах, базах даних, інших джерелах пошук необхідної інформації з хімічної технології, процесів і обладнання виробництв хімічних речовин та матеріалів на їх основі, систематизувати, і аналізувати та оцінювати відповідну інформацію.
КОМ1 Зрозуміле і недвозначне донесення власних знань, висновків та аргументації до фахівців і нефахівців, зокрема, до осіб, які навчаються.
АіВ3 Здатність продовжувати навчання з високим ступенем автономії.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Засади проектування хімічних установок
Автоматизована конструкторська та технологічна підготовка хімічного обладнання
Теплотехнічне обладнання хімічних виробництв
Короткий зміст навчальної програми: Курс «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» спрямований на вивчення студентами спеціальності «Хімічні технології та інженерія» основам планування, організації і проведення наукових досліджень, аналізу і узагальнення експериментальних даних як основи оптимізації інженерних і управлінських рішень. Внаслідок вивчення курсу студенти поглиблено вивчають особливості тепло- та масообміну в обладнанні різного виду, володітимуть навичками обробки, аналізу, узагальнення експериментальних і теоретичних даних, інтерпретації одержаних результатів з метою прийняття необхідних рішень щодо встановлення оптимальних параметрів тепло та масообмінних процесів та їх оптимізації, а також формулювання необхідних висновків.
Опис: Предмет курсу “Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів”. Види наукових досліджень тепло- і масообмінних процесів. Моделювання, як метод дослідження та оптимізації.
Закономірності теплових процесів. Способи перенесення тепла: передача тепла теплопровідністю, теплове випромінювання, передача тепла конвекцією.
Використання методів теорії подібності для дослідження теплових процесів. Перетворення диференційного рівняння конвективного теплообміну методами теорії подібності для отримання основних критеріїв та оцінка їх впливу на хід процесу. Отримання узагальненого критеріального рівняння.
Трубчасті теплообмінні апарати: одно- та багатоходові 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.
Пластинчатий теплообмінник. 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.
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.
Особливості тепло- та масообміну в конвективних сушарках з нерухомим щільним шаром матеріалу: камерних, тунельних, стрічкових, петлевих.
Особливості тепло- та масообміну в конвективних сушарках з перемішуванням шару матеріалу. Барабанні сушарки. Методика визначення сушильного об’єму барабанної сушарки.
Особливості тепло- та масообміну в конвективних сушарках зі зваженим шаром матеріалу. Сушарки з киплячим шаром матеріалу. Вібросушарки.
Методи та критерії оцінювання: Основними методами діагностики знань є: поточний (ПК) і семестровий контроль (СК), який здійснюється на підставі навчального матеріалу, обсяг якого визначений робочою програмою дисципліни за семестр.
Поточний контроль здійснюється під час лекцій і лабораторних занять з метою перевірки рівня засвоєння теоретичних і практичних знань та умінь студента. ПК проводиться у формі письмово-усного контролю (виконання тестів за темами лекційних занять) та захисту лабораторних робіт.
Семестровий контроль здійснюється у формі іспиту (ЕК).
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: Навчально-методичне забезпечення:
1. Електронний навчально-методичний комплекс «Методологія експериментальних та теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для студентів спеціальності 161 «Хімічні технології та інженерія». Укладач: к.т.н., доц. Кіндзера Д.П. https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=2343
1. Визначення коефіцієнтів тепловіддачі під час роботи кожухотрубного теплообмінника за ламінарного, перехідного і турбулентного режимів руху теплоносіїв на основі використання узагальнених критеріальних рівнянь теплообміну. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №1 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, 2020, 9с.
2. Визначення коефіцієнтів тепловіддачі під час теплообмінного процесу в теплообмінниках типу «труба в трубі», що відбувається без зміни агрегатного стану теплових агентів та при плівковій конденсації насиченої водяної пари. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №2 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, Гузьова І.О. 2020, 9с.
3. Визначення втрат ексергії та ексергетичного коефіцієнту корисної дії під час роботи кожухотрубного протитечійного теплообмінника. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №3 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, Є.М. Семенишин, 2020, 15с.
4. Дослідження процесу теплообміну у пластинчастому теплообміннику. Застосування критеріальних рівнянь для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №4 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, Гузьова І.О. 2020, 11с.
5. Дослідження процесу теплообміну в спіральному теплообміннику. Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі, коефіцієнта теплопередачі та площі поверхні теплообміну. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №5 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, Гузьова І.О. 2020, 14с.
6. Дослідження процесу перемішування. Визначення параметрів процесу перемішування та характеристик змішувача для встановлення узагальненого критеріального рівняння. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №6 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, Гузьова І.О. 2020, 15с.
7. Методика розрахунку коефіцієнта пропорційності та показників степенів у критеріальних рівняннях конвективного тепло- та масообміну: Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №7 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, І.О. Гузьова, 2020. – 17 с.
8. Дослідження роботи барабанної сушарки для визначення питомої та загальної витрат теплового агенту та величини вологознімання: Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №8 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, І.О. Гузьова. –Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2020. – 20 с.
9. Дослідження кінетики процесу сушіння в сушарці киплячого шару. Методи теоретичного та експериментального визначення швидкості сушіння: Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №9 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, І.О. Гузьова, 2020. – 11 с.
10. Дослідження процесу сушіння капілярно-пористих твердих тіл в конвективній атмосферній сушарці з рециркуляцією теплоносія: Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №10 з курсу «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для другого (магістерського) рівня, галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія, спеціальності 161 Хімічні технології та інженерія, спеціалізації 0901 Процеси і обладнання хімічних виробництв /Укл.: Д.П. Кіндзера, В.М. Атаманюк, І.О. Гузьова, 2020. – 8 с.
Рекомендована література
Базова:
1. Кіндзера Д.П. Конспект лекцій з дисципліни «Методологія експериментальних і теоретичних досліджень тепло- і масообмінних процесів» для студентів спеціальності 161 «Хімічні технології та інженерія» Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2023р. – 90с.
2. Кіндзера Д. П., Госовський Р. Р. Методологія наукових досліджень хіміко-технологічних процесів. Навчальний посібник. – Львів : Видавництво “Растр-7”, 2023. –140 с.
Допоміжна:
1. Співак, О. Ю. Тепломасообмін. Частина І : навчальний посібник / О. Ю. Співак, Н. В. Резидент. – Вінниця : ВНТУ, 2021. – 113 с.
2. Лабай, В. Й. Тепломасообмінні процеси в системах ТГВ : підручник / В. Й. Лабай; НУ «Львівська політехніка». – Львів: Вид-во Львівської політехніки, 2021. – 340с.
3. Процеси та апарати хімічних виробництв: Практикум [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студ. спеціальності 161 «Хімічні технології та інженерія», освітні програми «Хімічні технології неорганічних речовин та водоочищення», «Хімічні технології косметичних засобів та харчових добавок» та «Хімічні технології органічних речовин» / КПІ ім. Ігоря Сікорського; уклад.: А.Р. Степанюк, О.А. Новохат - Електронні текстові данні (1 файл: 3,56 Мбайт).- Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, - 93 с
4. Бойко, В. С., Самойчук, К. О., Самойчук, К. О., Тарасенко, В. Г., Тарасенко, В. Г., Ломейко, О. П., & Ломейко, А. П. (2020). Процеси і апарати харчових виробництв. Теплообмінні процеси: підручник, книга 3.
9. Інформаційні ресурси
1. Моделювання хіміко-технологічних процесів. Лабораторний практикум [Електронний ресурс]: навч. посіб. для студ. спеціальності 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» / КПІ ім. Ігоря Сікорського; уклад.: Ю. А. Запорожець, С.Л. Мердух, С.В. Плашихін. – Електронні текстові данні (1 файл: 4 Мбайт). – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022. – 133 с.
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).