Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Липецкий государственный технический университет»

Металлургический институт

УТВЕРЖДАЮ

Директор

Чупров В.Б.

«» _ 2012 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Вычислительные методы инженерной экологии Направление подготовки: 150400.62 «Металлургия»

Профиль подготовки: «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей»

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная г. Липецк – 2012 г.

Оглавление 1. Цели и задачи изучения дисциплины................................................. 2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО............................................ 3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.............. 4. Структура и содержание дисциплины................................................ 5. Образовательные технологии....................................................... 6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов................................................................. 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины...................... 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины.................................. 1. Цели и задачи изучения дисциплины Целями изучения дисциплины «Вычислительные методы инженерной экологии» является ознакомление с методикой составления прикладных компьютерных программ, реализующих инженерные методы расчета параметров газоочистного оборудования и параметров выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду, а также приобретение навыков использования типовых прикладных программ экологического направления.

Задачами изучения дисциплины является:

приобретение навыков составления компьютерных программ для инженерных расчетов параметров загряэнения окружающей среды выбросами;

знакомство с типовыми компьютерными программами, реализующими определение параметров выбросов для учета в экологических паспортах промпредприятий;

приобретение навыков инженерного расчета газо- и водоочистного оборудования с использованием типовых компьютерных программ;

приобретение навыков сравнительного анализа эффективности пылеулавливающего оборудования на основе многовариантных расчетов их конструкционных и режимных параметров с использованием типовых компьютерных программ;

освоение методики расчета экономических затрат при проектировании газо- и водоочистного оборудования при использовании компьютерных программ.

2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО Дисциплина «Вычислительные методы инженерной экологии» входит в раздел «Б.3. Профессиональный цикл. Вариативная часть» ФГОС ВПО по направлению подготовки 150400.62 Металлургия (квалификация (степень) «бакалавр»), профиль подготовки «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей».

Для изучения дисциплины необходимы компетенции, сформированные при изучении следующих дисциплин:

математика;

физика;

теплофизика;

химия;

физическая химия;

экология;

механика жидкостей и газов;

техническая термодинамика;

металлургические технологии;

теория и практика теплогенерации;

тепло- и массообмен;

металлургическая теплотехника.

Изучение дисциплины необходимо как предшествующее:

для прохождения производственной практики;

для выполнения итоговой квалификационной работы.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В результате освоения дисциплин «Вычислительные методы инженерной экологии»

обучающийся должен обладать следующими общепрофессиональными компетенциями:

уметь применять инновационные методы решения инженерных задач (ПК-1);

уметь сочетать теорию и практику для решения инженерных задач (ПК-4);

уметь применять в практической деятельности принципы рационального использования природных ресурсов и защиты окружающей среды (ПК-5);

уметь использовать нормативные правовые документы в своей профессиональной деятельности (ПК-6);

уметь следовать метрологическим нормам и правилам, выполнять требования национальных и международных стандартов в области профессиональной деятельности (ПК-8);

уметь выявлять объекты для улучшения в технике и технологии (ПК-11);

уметь осуществлять выбор материалов для изделий различного назначения с учетом эксплуатационных требований и охраны окружающей среды (ПК-12);

иметь способности к анализу и синтезу (ПК-18);

уметь использовать физико-математический аппарат для решения задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-20);

уметь использовать основные понятия, законы и модели термодинамики, химической кинетики, переноса тепла и массы (ПК-21);

уметь выбирать и применять соответствующие методы моделирования физических, химических и технологических процессов (ПК-22);

уметь выполнять элементы проектов (ПК-23);

уметь использовать стандартные программные средства при проектировании (ПК-24);

уметь обосновывать выбор оборудования для осуществления технологических процессов (ПКВ результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

принципы составления компьютерных программ для экологических расчетов;

инженерные методы расчета параметров выбросов загрязняющих газов в окружающую среду;

требования к составлению компьютерных программ экологического направления;

имеющийся фонд пакетов компьютерных программ экологического направления.

Уметь:

разрабатывать компьютерные программы по определению конструкционных и режимных параметров газо- и водоочистного оборудования, использовать типовые компьютерные программы для выполнения инженерных расчетов экологического направления, использовать результаты компьютерных расчетов для определения оптимальных (или рациональных) параметров газо- и водоочистного оборудования, обобщать результаты компьютерных расчетов.

Владеть:

методикой оценки достоверности и точности получаемых результатов компьютерных расчетов, выполняемых с использованием типовых программных пакетов;

инженерными навыками по обобщению результатов многовариантных компьютерных расчетов параметров выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду, конструкционных и режимных параметров газо- и водоочистного оборудования;

инженерными навыками по использованию результатов компьютерных расчетов при проектировании газо- и водоочистного оборудования, для определения уровня загрязнения окружающей среды, для экономического анализа затрат на решение экологических проблем.

4. Структура и содержание дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 час.

1 Задачи и методы определеВыполнение ния параметров экологичерасчётного ленных предприятий на окружающую среду 2 Принципы инженерного расчета конструкционных и и водоочистного оборудонедели 3 и 4) вания.

среду.

метров газо- и водоочистного оборудования 1 Задачи и методы определения Законодательные акты по ограничению выбросов загрязпараметров экологического воз- няющих веществ в окружающую среду. Методы количедействия промышленных пред- ственного определения параметров экологического возприятий на окружающую среду действия на окружающую среду. Задачи и структура экологических служб промышленных предприятий. (3 часа) Принципы инженерного расчета Типовые конструкции газо- и водоочистного оборудоваконструкционных и режимных ния, их возможности по минимизации выбросов параметров газо- и водо- загрязняющих веществ в окружающую среду. Методы очистного оборудования. инженерного расчета конструкционных и режимных параметров газо- и водоочистного оборудования (3 часа).

Анализ имеющегося фонда па- Возможности моделирования инженерных расчетов кетов компьютерных программ конструкционных и режимных параметров газо- и водоэкологического направления. очистного оборудования при использовании компьютерных технологий. Анализ имеющегося фонда пакетов прикладных компьютерных программ экологического направления. (3 часа) Принципы обобщения результа- Анализ и обобщение результатов компьютерного моделитов компьютерных расчетов рования воздействия загрязняющих выбросов промпредэкологического воздействия на приятий на окружающую среду. (4 часа) Принципы обобщения многова- Сопоставление расчетных конструкционных и режимных риантных компьютерных рас- параметров газо- и водоочистного оборудования с номенчетов конструкционных и ре- клатурой выпускаемого в РФ оборудования.

жимных параметров газо- и во- Обобщение расчетных и эксплуатационных показателей доочистного оборудования используемого оборудования. (4 час) 1 Задачи и методы определения Разработка компьютерной программы для расчета рассеивапараметров экологического воз- ния загрязняющих газов в приземной атмосфере действия промышленных пред- (двухмерная задача). (2 час).

приятий на окружающую Выполнение расчетов по разработанной программе (2 час).

2 Принципы инженерного расче- Принципы и методика расчета конструкционных и режимта конструкционных и режим- ных параметров электрофильтров. (4 час) ных параметров газо- и водо- Выполнение компьютерного расчета электрофильтров для очистного оборудования. ряда производств НЛМК. (2 час) 3 Анализ имеющегося фонда па- Принципы инженерного расчета фильтрующих пылеуловикетов компьютерных программ телей. (4 час) экологического направления. Расчет рукавного фильтра для установки бездымной выдачи Принципы обобщения ре- Принципы и методика инженерного расчета систем мокрой зультатов компьютерных расче- очистки от пыли доменного, конвертерного и агломерационтов экологического воздействия ного газов. ( 2 час) на окружающую среду. Компьютерный расчет конструкционных и режимных параметров систем мокрой очистки выбрасываемых газов по индивидуальным данным. (4 час) Принципы обобщения многова- Анализ возможных методов очистки агломерационных газов риантных компьютерных рас- от SO2 и NO. Принципы инженерного расчета систем четов конструкционных и ре- очистки выбрасываемых газов от SO2 и NO. (3 час) жимных параметров газо- и во- Компьютерный расчет системы комплексной очистки аглодоочистного оборудования мерационных газов от SO2 и NO при использовании 5. Образовательные технологии В соответствии с требованиями ФГОС ВПО при изучении дисциплины «Вычислительные методы инженерной экологии» предусматривается использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения лекционных занятий.

При проведении лабораторных и практических занятий предусматриваются семинары в диалоговом режиме.

При самостоятельной работе студентов предусмотрено выполнение ими компьютерного моделирования изучаемых процессов, выполнение расчетных заданий с использованием типовых программных пакетов.

При выполнении курсовой работы предусматривается разработка студентами компьютерных программ для выполнения инженерных расчетов пылеулавливающего и водоочистного оборудования.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и для промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

Контроль текущей успеваемости После прочтения определенных лекционных тем предусматривается выполнение студентами расчетных заданий с индивидуальными исходными данными. Расчеты студенты выполняют частично на практических занятиях в черновиках. Окончательно расчеты по заданиям студенты выполняют во внеаудиторные часы.

После проверки преподавателем правильности результатов выполненных расчетов студенты должны оформить результаты расчетов в чистовом виде и представить к защите к определенным срокам. Всего планируется выполнить 6 расчетных заданий.

Результаты выполнения заданий, своевременная подготовка чистовиков проверенных заданий и последующая защита результатов расчетов оцениваются следующими баллами (в сумме 60) Баллы за оформление чистовиков, включая графики, таблицы Баллы за своевременную защиту лабораторных работ и расчетных заданий Остальные баллы по текущей успеваемости (40 баллов) выставляются:

- за посещение лекций - до 9 баллов - за посещение практических занятий и за реальную работу на этих занятиях - до 12 баллов - за ведение конспекта лекций - до 9 баллов - за своевременную защиту курсовой работы - 12 баллов.

Тематика расчетных заданий, выполняемых с использованием типовых компьютерных программ 1. Расчет параметров рассеивания загрязняющих газов в приземной атмосфере при различных параметрах выбросов и при различных погодных условиях (по методике ОНД-86).

2. Расчет конструкционных и режимных параметров электрофильтров,используемых в огнеупорном производстве НЛМК. Влияния режимных и конструкционных параметров на эффективвость пылеулавливания.

3. Анализ конструкционных и режимных параметров установки бездымной выдачи кокса на коксовых батареях КХП НЛМК.

4. Разработка системы пылеулавливания с рукавным фильтром для установки бездымной выдачи кокса (по данным задания 3). Конструкторские решения, тепловые и аэродинамические расчеты.

5. Разработка системы «мокрой» пылеочистки доменного газа (или конвертерного газа). Конструкторские решения, тепловые и аэродинамические расчеты.

6. Разработка системы очистки агломерационных газов от оксидов серы и азота. Конструкторские решения, тепловые и аэродинамические расчеты. Расчет затрат химических реагентов.

Примерная тематика курсовых работ 1. Разработка компьютерной программы для расчета рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере (двухмерная задача).

2. Разработка компьютерной программы для расчета конструкционных и режимных параметров электрофильтра для определенного технологического агрегата.

3. Разработка компьютерной программы для расчета конструкционных и режимных параметров системы пылеочистки доменного газа.

4. Разработка компьютерной программы для расчета конструкционных и режимных параметров системы водоподготовки для грануляции доменного шлака.

Разрабатываемые программные пакеты должны включать:

- базу данных физико-химических параметров для выполнения многовариантных расчетов;

- базу данных по типовым конструкциям пылеулавливающего и водоочистного оборудования;

- базу схемных решений по компоновке узлов используемого оборудования;

- расчетную часть (расчет конструкционных и режимных параметров используемого оборудования);

- графическую часть (графические зависимости по результатам расчетов, схему принятой конструкции газоочистного и водоподготовительного оборудования).

Промежуточный контроль Промежуточным контролем является экзамен (в билете 2 вопроса);

На экзамене выставляются оценки:

Вопросы к экзамену по дисциплине 1. Задачи и структура экологических служб промышленных предприятий.

2. Законодательные акты, ограничивающие выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду.

3. Методы определения параметров экологического воздействия промышленных предприятий на окружающую среду.

4. Типовые конструкции, номенклатура, конструкционные и режимные параметры для очистки выбрасываемых газов от пыли.

5. Типовые конструкции водоочистного оборудования, используемого для подготовки оборотной воды на предприятиях черной металлургии.

6. Цели и задачи компьютерного расчета конструкционных и режимных параметров газо- и водоочистного оборудования. Требования к компьютерным программам, реализующим инженерные методы расчета конструкционных и режимных параметров систем газо- и водоочистки.

7. Анализ имеющегося фонда компьютерных программ экологического направления. Их доступность для экологических служб промпредприятий.

8. Принципы инженерного расчета конструкционных и режимных параметров электрофильтров.

Структура компьютерных программ для расчета электрофильтров.

9. Анализ результатов многовариантных компьютерных расчетов электрофильтров. Принципы выяснения оптимальных (рациональных) конструкционных и режимных параметров электрофильтров.

10. Принципы, цели и задачи инженерного расчета фильтрующих пылеуловителей. Возможности использования компьютерных программ.

11. Анализ результатов многовариантных компьютерных расчетов рукавных фильтров. Выяснение оптимальных (рациональных) конструкционных и режимных параметров.

12. Принципы инженерного расчета конструкционных и режимных параметров систем очистки доменного газа от пыли. Структура системы пылеочистки. Схема алгоритма компьютерных расчетов.

13. Анализ возможных методов комбинированной очистки агломерационных гаэов от оксидов серы и азота. Анализ многовариантных компьютерных расчетов пр выбору рациональных параметров систем такой газоочистки.

14. Материальные и тепловые балансы систем очистки агломерационных газов от оксидов серы.

15. Материальные и тепловые балансы систем очистки агломерационных газов от оксидов азота.

16. Анализ результатов многовариантных компьютерных расчетов рассеивания загрязняющих газов для различных условий выброса.

Распределение бюджета времени на самостоятельную работу студентов - проработка материала лекций 3 час;

- подготовка к лабораторным и практическим занятиям 34 час.

выполнение курсовой работы 38 час Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература 1. Техника и технология защиты воздушной среды. В.В.Юшин и др. Учебное пособие. М.:

Высшая школа, 2005. 391 с.

2. Калыгин В.Г.. Промышленная экология. М.: Академия, 2004. 432 с.

3. Тимохин А.С.. Инженерно-экологический справочник. В 3-х томах. Калуга: Издательство Н.

Бочкаревой, 2003. Том 1: 917 с. Том 2: 884 с.

4. Швыдкой В.С., Ладыгичев. Очистка газов. Справочное пособие. М.:Теплоэнергетик,2002.640 с.

5. Методика расчета концентраций вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, в атмосферном воздухе. ОНД-86. Л.: Гидрометиоиздат. 1987. 94 с.

6. Старк С.Б. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве.

М.:Металлургия, 1990 400 с.

7. Методы гранулометрического анализа пыли (лабораторный практикум). В.А.Наумкин, И.Н.Чмырев. Липецк: ЛГТУ, 1995. 74 с.

8. Методические указания к лабораторной работе «Исследование эффективности циклонного пылеуловителя». Составители: И.Н.Чмырев, Б.Г.Коротков, С.В.Скаков, В.А.Наумкин. Липецк:

ЛГТУ, 2008. 20 с.

9. Экология энергетики. Учебное пособие. \ Под общей редакцией В.Я.Путилова. М.: МЭИ, 2005.

10. Белан Ф.И. Водоподготовка (расчеты, примеры, задачи). М.: Энергия, 1980. – 256 с.

11. Водное хозяйство заводов черной металлургии. Сериков Н.Ф. и др. М.:Металлургия,1972.408 с.

б) дополнительная литература.

1. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. Справочник в 2-хчастях. Под ред.

С.Калверта, Г.М. Инглунда. М.: Металлургия, 1988. Ч. 1: 760 с. Ч.2: 712 с.

Сырье для черной металлургии. Справочник в 2-х томах. М.Г.Ладыгичев, В,М.Чижикова.Том 2. Экология металлургического производства. М.:Теплоэнергетик. 2002. 448 с.

К.Уорк, С.Уорнер. Загрязнение воздуха: источники и контроль. М.: Мир, 1980. 539 с.

В.С.Швыдкой, М.Г.Ладыгичев, Д.В.Швыдкой. Теоретические основы очистки газов. Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 2001. 502 с.

Ю.Л.Максименко, В.Н.Шаприцкий, И.Н.Горкина. Оценка воздействия окружающей среды и разработка нормативов ПДВ. Справочник. М.: СП Интернет. Инжиниринг, 1999. 480 с.

Ю.П.Беличенко, Л.С.Гордеев, Ю.А.Комиссаров. Замкнутые системы водообеспечения химических производств. М.:Химия, 1996. 272 с.

А.И.Родионов, В.Н.Клушин. Технологические процессы экологической безопасности. Калуга:

Изд-во Н.Бочкаревой, 2000. -800 с.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы 1. www:eco-c.ru 2. www:planeta-eco.ru 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Для успешного проведения занятий по дисциплине «Вычислительные методы инженерной экологии» кафедра располагает необходимой материально-технической базой, обеспечивающей проведение всех видов занятий, предусмотренных данной программой, и соответствующей действующим санитарным и противопожарным правилам и нормам:

специализированными аудиториями для проведения лекционных, лабораторных и практических занятий;

специализированным компьютерным классом для проведения занятий по тестированию;

необходимым программным обеспечением и входом в Интернет;

фондом научно-технической и методической литературы.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению 150400.62 Металлургия (квалификация (степень) бакалавр), профиль подготовки «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей».

Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры теплофизики