МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УТВЕРЖДАЮ:
Проректор-директор ИПР
_ А.Ю. Дмитриев Проректор-директор ИФВТ _ А.Н. Яковлев
ПРОГРАММА
вступительного испытания (междисциплинарного экзамена) для поступающих в магистратуру по направлению 240100 «Химическая технология»Институт природных ресурсов Институт физики высоких технологий Обеспечивающие кафедры: химической технологии топлива и химической кибернетики технологии органических веществ и полимерных материалов общей химической технологии физической и аналитической химии биотехнологии и органической химии технологии силикатов и наноматериалов г. Томск – 2012 г.
Программа содержит перечень тем (вопросов) по дисциплинам базовой части профессионального цикла учебного плана подготовки бакалавров по направлению 240100 «Химическая технология», вошедших в содержание билетов (тестовых заданий) вступительных испытаний в магистратуру.
Составители:
доцент кафедры ТОВ и ПМ Л.И. Бондалетова доцент кафедры ОХТ С.В. Эрдман доцент кафедры ТООС и ВМС В.В. Бочкарев доцент кафедры ХТТ О.Е. Мойзес Программа рассмотрена и рекомендована к изданию методическими семинарами кафедр ИПР и ИФВТ:
Химическая технология топлива и химическая кибернетика (ХТТ и ХК), ИПР Протокол № _ от «» 20 г.
Технология органических веществ и полимерных материалов (ТОВ и ПМ), ИПР Протокол № _ от «» 20 г.
Общая химическая технология (ОХТ), ИПР Протокол № _ от «» 20 г.
Физическая и аналитическая химия (ФАХ), ИПР Протокол № _ от «» 20 г.
Биотехнологии и органической химии (БИОХ), ИФВТ Протокол № _ от «» 20 г.
Технология силикатов и наноматериалов (ТСН), ИФВТ Протокол № _ от «» 20 г.
Руководитель ООП Л.И. Бондалетова Зав. кафедрой ХТТ и ХК Е.М. Юрьев Зав. кафедрой ТОВ и ПМ А.Н. Пестряков Зав. кафедрой ОХТ В.В. Коробочкин Зав. кафедрой ФАХ А.А. Бакибаев Зав. кафедрой БИОХ В.Д. Филимонов Зав. кафедрой ТСН В.М. Погребенков
1. ДИСЦИПЛИНЫ, ВКЛЮЧЁННЫЕ В ПРОГРАММУ
ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ В МАГИСТРАТУРУ
1.1. Общая химическая технология 1.2. Процессы и аппараты химической технологии 1.3. Моделирование химико-технологических процессов 1.4. Химические реакторы 1.5. Системы управления химико-технологическими процессами2. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНЫХ ДИСЦИПЛИН
2.1. «Общая химическая технология»Химическая технология как наука. Роль и значение химической технологии в современных условиях развития общества. Физико-химические закономерности технологических процессов. Термодинамика химикотехнологических процессов. Расчет равновесного состава смесей. Кинетика химико-технологических процессов. Влияние технологических параметров процесса на его скорость. Способы интенсификации гомогенных процессов.
Понятие оптимальных температур. Оптимальные температуры для обратимых и необратимых экзо- и эндотермических процессов. Расчет равновесного состава смесей. Гетерогенные химико-технологические процессы, классификация. Гетерогенные процессы в системе газ-твердое.
Основные стадии гетерогенного процесса, области протекания гетерогенного процесса. Лимитирующая стадия и способы ее определения. Способы интенсификации гетерогенных процессов в системе газ-твердое.
Промышленный катализ. Критерии эффективности промышленных катализаторов. Гетерогенный катализ, области применения, способы получения промышленных гетерогенных катализаторов. Химикотехнологические системы. Структура химико-технологических систем.
Классификация величин, характеризующих химико-технологическую систему. Анализ и синтез химико-технологических систем. Однородные химико-технологические системы.
Литература для подготовки Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология. – М.: Высшая школа, 2003. – 520 с.
В.С. Бесков. Общая химическая технология. – М.: Академкнига, 2005. – 452 с.
Мухлёнов И.П. Общая химическая технология. Ч. 1, 2. – М.:
Высшая школа, 1984. – 255, 263 с.
Общая химическая технология / Под ред. А.Г. Амелина. – М.:
Химия, 1977. – 400с.
процессов.– М.: Химия, 1969. – 362с.
Расчеты химико-технологических процессов / Под ред. И.П.
Мухленова – Л.: Химия, 1982. – 247с.
Смирнов Н.Н., Воложинский А.И., Плесовских В.А. Химические реакторы в примерах и задачах. - СПб.: Химия, 1994. -276с Лабораторный практикум по общей химической технологии:
учебное пособие/ (Ю.Б. Швалев и др.).; под редакцией В.С.Бескова.- М.:
БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.-279с.: ил.-(Учебник для высшей школы).
2.2. «Процессы и аппараты химической технологии»
Основные закономерности процессов химической технологии.
Гидромеханические процессы и аппараты. Основы гидравлики. Перемещение жидкости. Насосы. Перемещение и сжатие газов. Компрессоры.
Перемешивание жидких сред.
Разделение жидких и газовых неоднородных систем.
Теплообменные процессы и аппараты.
Теплопередача. Выпаривание.
Массообменные процессы и аппараты. Теория процесса массопереноса.
Абсорбция.
Перегонка. Ректификация. Кристаллизация. Экстракция. Мембранные процессы. Адсорбция. Сушка.
Литература для подготовки Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: учебник. – М.: Химия, 2002. Ч. 1: Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. – 2002. – 400 с. Ч. 2: Массообменные процессы и аппараты. – 2002. – 368 с.
Общий курс процессов и аппаратов химической технологии : В 2х кн.: Учебник / В. Г. Айнштейн [и др.] ; под ред. В. Г. Айнштейна. – М.:
Химия, 1999. Кн. 1. – 1999. – 888 с. Кн. 2. – 2000. – 1760 с.
Гельперин Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебное пособие : в 2 книгах / Н. И. Гельперин. – М. : Химия, 1981.
Основные процессы и аппараты химической технологии :
учебник для вузов / А. Г. Касаткин. – М.: АльянС, 2004. – 750 с.
2.3. «Моделирование химико-технологических процессов»
Роль кибернетики в химической технологии. Математическое моделирование как современный метод анализа и синтеза химикотехнологических процессов (ХТП). Сущность и цели математического моделирования объектов химической технологии.
Математическое описание детерменированных ХТП Моделирование кинетики гомогенных химических реакций. Краткие сведения из химической кинетики, скорость химической реакции, закон действующих масс. Стехиометрический анализ, механизмы реакций.
Кинетические модели гомогенных химических реакций.
Типовые математические модели структуры потоков в аппаратах, как основа построения математических моделей ХТП. Модель идеального перемешивания. Модель идеального вытеснения. Модель с неполным продольным смешением – диффузионная однопараметрическая модель.
Модель с неполным продольным и поперечным смешением – диффузионная двухпараметрическая модель. Ячеечная модель.
Реакторные процессы в химической промышленности. Структурный анализ процессов, протекающих в реакторе. Подход к построению математической модели химического реактора. Формирование модели гомогенного реактора идеального перемешивания. Анализ стационарного и динамического режимов работы. Моделирование реактора идеального вытеснения. Составление моделей реакторов с учетом продольного и радиального переноса массы и тепла. Моделирование неизотермических химических реакторов. Формирование системы уравнений материального и теплового балансов.
Модели тепловых процессов. Основные уравнения тепловых процессов.
Модели теплообменных аппаратов, модели идеального вытеснения и идеального перемешивания.
Статистический анализ ХТП Роль статистических методов при обработке данных химического эксперимента.
Статистические модели на базе пассивного эксперимента Пассивный эксперимент. Методы корреляционного и регрессионного анализа при обработке данных химического эксперимента. Виды регрессии.
Определение параметров модели по методу наименьших квадратов.
Статистический анализ результатов химического эксперимента. Определение однородности дисперсий по критерию Кохрана. Оценка дисперсии воспроизводимости. Критерий Стьюдента при оценке значимости коэффициентов регрессии. Критерий Фишера для проверки адекватности полученного уравнения регрессии реальному эксперименту.
Статистические модели на базе активного эксперимента Планы первого порядка Полный факторный эксперимент (ПФЭ). Понятие матрицы планирования, интервала варьирования, основного уровня. Кодирование переменных. Свойства матрицы планирования. Определение коэффициентов регрессии ПФЭ. Порядок составления плана. Статистический анализ уравнения регрессии. Пример разработки статистической модели и регрессионного анализа на основе ПФЭ.
Симплексный метод планирования и оптимизации Алгоритм симплексного метода. Планирование и оптимизация процесса механического обезвоживания торфа симплексным методом.
Оптимизация химико-технологических процессов Постановка задачи оптимизации в ХТ. Критерий оптимальности, целевая функция и ресурсы оптимизации. Общая стратегия решения задачи оптимизации на ЭВМ.
Литература для подготовки Кафаров В.В., Глебов М.Б. Математическое моделирование основных процессов химических производств Уч. пособие (Гриф УМО). – М.: Высшая школа, 1991. – 400 с.
Гартман Т.Н., Клушин Д.В. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов: Учебное пособие для вузов. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. – 416 с.
Кравцов А.В., Ушева Н.В., Кузьменко Е.А., Фёдоров А.Ф.
Математическое моделирование химико-технологических процессов.
Учебное пособие. 3 изд. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – 136 с.
Гумеров А.М., Валеев Н.Н. и др. Математическое моделирование химико-технологических процессов. Учебное пособие (Гриф УМО). – М.:
Колосс, 2008. – 159 с.
Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. – М:Высшая шк.,1985. – 319с.
2.4. «Химические реакторы»
Классификация химических реакторов и режимов их работы.
Химические реакторы с идеальной структурой потока в изотермическом режиме. Реактор идеального смешения. Реактор идеального вытеснения.
Сравнение эффективности проточных реакторов идеального смешения и идеального вытеснения. Каскад реакторов идеального смешения.
Теплоперенос в химических реакторах. Уравнение теплового баланса.
Тепловые режимы химических реакторов. Проточный реактор идеального смешения в изотермическом режиме. Периодический реактор идеального смешения в неизотермическом режиме. Реактор идеального вытеснения в неизотермическом режиме. Тепловая устойчивость химических реакторов.
Оптимальный температурный режим и способы его осуществления в промышленных реакторах.
Промышленные химические реакторы. Реакторы для гомогенных процессов. Реакторы для гетерогенных процессов с твердой фазой. Реакторы для газожидкостных процессов. Реакторы для гетерогенных каталитических процессов.
Литература для подготовки Кутепов А.М., Бондарева Т.И.,. Беренгартен М.Г. Общая химическая технология. – М.: Высшая школа, 2003. – 520 с.
В.С. Бесков. Общая химическая технология. – М.: Академкнига, 2005. – 452 с.
Мухлёнов И.П. Общая химическая технология. Ч. 1, 2. М.:
Высшая школа, 1984. – 255, 263 с.
Общая химическая технология/ Под ред. А.Г. Амелина. – М.:
Химия, 1977. – 400 с.
Ливеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов.
– М.: Химия, 1969. – 362 с.
Расчеты химико-технологических процессов / Под ред. И.П.
Мухленова – Л.: Химия, 1982. – 247 с.
Смирнов Н.Н., Воложинский А.И., Плесовских В.А. Химические реакторы в примерах и задачах. – СПб.: Химия, 1994. – 276 с.
Лабораторный практикум по общей химической технологии:
учебное пособие / Ю.Б. Швалев и др.; под редакцией В.С.Бескова. – М.:
БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. – 279с.
2.5. «Системы управления химико-технологическими процессами»
Автоматизированный контроль технологических параметров.
Измерение температуры. Температурные шкалы. Термометры расширения.
Манометрические термометры. Термоэлектрические термометры: первичные преобразователи, милливольтметры и потенциометры. Термометры сопротивления: первичные преобразователи, мосты. Пирометры излучения.
Контроль давления и разрежения. Жидкостные, деформационные и электрические манометры. Измерение расхода и количества вещества.
Расходомеры переменного перепада давления, электромагнитные. Счетчики для жидкостей и газов. Уровнемеры для жидких и сыпучих сред:
поплавковые, гидростатические, радиоизотопные. Контроль состава и физических свойств веществ. Газоанализаторы: термомагнитные, термохимические, термокондуктометрические, оптико-абсорбционные.
Методы измерения концентрации растворов: кондуктометрический метод (контактные и бесконтактные низкочастотные приборы). Измерения вязкости. Вискозиметры истечения и ротационные. Измерение влажности газов и сыпучих материалов. Психометрический и кондуктометрический методы. Метод точки росы.
Автоматические системы регулирования. Задача автоматического регулирования. Основные понятия и определения. Автоматические регуляторы. Классификация регуляторов. Исполнительные механизмы и регулирующие органы.
Литература для подготовки 1. Фёдоров А.Ф., Кузьменко Е.А. Системы управления химикотехнологическими процессами: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2011.
– 224 с.
2. Фёдоров А.Ф., Кузьменко Е.А. Системы управления химикотехнологическими процессами: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009.
– 224 с.
Фёдоров А.Ф., Баженов Д.А. Системы управления химикотехнологическими процессами. Лабораторный практикум: учебное пособие.
– Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – 168 с.
Беспалов А.В., Харитонов Н. И.. Системы управления химикотехнологическими процессами : учебник для вузов. – М.: Академкнига, 2007.
– 690 с Беспалов А.В., Харитонов Н. И. Задачник по системам управления химико-технологическими процессами: учебное пособие. – М.:
Академкнига, 2005. – 307 с.
Фарзане Н. Г., Илясов Л. В., Азим-заде А. Ю. Технологические измерения и приборы. – М: Высш. шк., 1989. – 456 с.
Полоцкий М. Н., Лапшенков Г. И. Автоматизация химических производств. Теория, расчет и проектирование систем автоматизации. – М.:
Химия, 1982. – 256 с.
Кулаков М. В. Технологические измерения и приборы для химических производств. – М.: Машиностроение, 1983. – 424 с.
Автоматическое управление в химической промышленности:
Учебник для вузов. Под ред. Е.Г. Дудникова. – М.: Химия, 1987. – 368 с.
3. ПРИМЕР ЭКЗАМЕНАЦИОННОГО БИЛЕТА
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ВСТУПИТЕЛЬНОЕ ИСПЫТАНИЕ
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №
Математическая модель реактора идеального смешения (РИС) в общем виде.Записать математическую модель РИС для следующей неизотермической реакции:
Основные понятия об измерениях и средствах получения информации Технологические критерии эффективности ХТП (степень превращения, выход продукта, селективность; их взаимосвязь).
Реактор идеального смешения периодический. Характеристическое уравнение РИС-П.
Разделение неоднородных систем под действием центробежной силы.
Принцип работы циклона и центрифуги. Расчет процесса 20 баллов центрифугирования.
ПРОГРАММА
вступительного испытания (междисциплинарного экзамена) для поступающих в магистратуру по направлению 240100 «Химическая технология»Составители:
Издательство ТПУ. 634050, Томск, пр. Ленина, 30.
«