Програма дисципліни "Моделювання енергозберігаючих та екологічних систем" для напряму підготовки : 0925 "Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології" 1 загальні

Скачати
Програма


ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ

"Моделювання енергозберігаючих та екологічних систем"

для напряму підготовки :

0925 "Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології"


1 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ


Робоча навчальна програма складена на основі Освітньо-професійної програми підготовки спеціаліста та магістра за спеціальністю .092502 „Комп’ютерно-інтегровані технологічні процеси та виробництва” напряму підготовки 0925 „Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології”. Вивчення дисципліни заплановано в 9 семестрі.

Дисципліна базується на знаннях, одержаних при вивчені наступних дисциплін: «Вища математика», «Загальна хімічна технологія», «Процеси та апарати хімічної технології», «Математичне моделювання на ЕОМ» «Математичне моделювання, розрахунок та оптимізація процесів хімічних виробництв», «Енерготехнологія хіміко-технологічних процесів», «Методи кібернетики та системний аналіз», «Аналіз та синтез ХТС».


2 РОЗПОДІЛ НАВЧАЛЬНОГО ЧАСУ


Розподіл навчальних годин за семестрами і видами навчальних занять здійснюється відповідно до робочих навчальних планів і за змістом є:




Форма навчання

Курс

Семестр

Всього

(год)

Ауд..год

Розподіл за семестрами та видами занять

Семест

атест

Лекції (год)

Практ (год)

Лабор (год)

Семін.
(год)

СРС

Денна

5

9

108

54

28

8

18

-

54

Іспит


































Всього







108

54

28

8

18

-

54

Іспит



3 МЕТА І ЗАВДАННЯ ДИСЦИПЛІНИ

Мета та завдання дисципліни - навчити студентів аналізувати, досліджувати, моделювати та проектувати енерго- та ресурсозберігаючі технології, використовуючи сучасні комп’ютерні засоби, навчити студентів сучасним методам аналізу та синтезу складних еколого-технологічних систем, які задовольняють умови енергозбереження.

Основний зміст курсу - метод математичного моделювання та проблеми створення екологічно чистих енерго- та ресурсозберігаючих виробництв, системний аналіз основних способів енерго- та ресурсозбереження, рециклічні процеси в технологічних та екологічних системах, ексергетичний аналіз еколого-технологічних систем, екологічні аспекти аналізу діючих виробництв.

Курс лекцій має наступні розділи: системний аналіз основних способів енерго- та ресурсозбереження, ексергетичний метод термодинамічного аналізу, ексергетичний аналіз хіміко-технологічних систем, термоекономічний принцип оптимізації хіміко-технологічних систем, пінч-аналіз хіміко-технологічних процесів та систем, рециклічні процеси в технологічних та екологічних системах, пінч-аналіз технологічних систем, інженерні методи зниження енергоспоживання та використання вторинних енергоресурсів в хімічній технології, методи синтезу енергозберігаючих схем в хімічній технології.

Лабораторний практикум дисципліни базуються на вмінні студентів працювати на сучасних ПЕОМ з сучасним програмним забезпеченням. В межах даної дисципліни студенти виконують РГЗ, тематика котрих спрямована на визначення термодинамічної ефективності типових процесів хімічної технології.

Знання та навички, одержані в даній дисципліні, призначені для використання в професійній діяльності майбутнього інженера або магістра при роботі в дослідних та екологічних лабораторіях підприємств, екологічних центрах та інститутах.

Після вивчення курсу спеціаліст повинен знати:

Після вивчення курсу студент повинен вміти:



4 ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН


4.1 Розподіл навчального часу за темами




Найменування
розділів, тем

Розподіл навчального часу за темами

Всього

Лекц.

Прак.

Семін.

Лабор.

СРС

Семестр 9

Розділ 1. Ексергетичний принцип аналізу енерготехнології.



















Тема 1.1. Термодинамічні основи енерготехнології.

10

2

2







6

Тема 1.2. Ексергетичний принцип аналізу енерготехнології.

12

4

2







6

Розділ 2. Ексергетичний аналіз процесів і систем хімічної технології.



















Тема 2.1. Ексергетичний метод термодинамічного аналізу.

8

2










6

Тема 2.2. Топологічний метод ексергетичного аналізу.

12

4







2

6

Тема 2.3. Ексергетичний аналіз типових процесів хімічної технології.

18

4







8

6

Розділ 3. Синтез енергозберігаючих схем у хімічній технології.



















Тема 3.1. Декомпозиційний метод синтезу теплообмінних систем.

4

2

2










Тема 3.2. Інтегрально-гіпотетичний та декомпозиційно -евристичний методи синтезу енергозберігаючих схем у хімічній технології.

2

2













Тема 3.3. Синтез теплообмінних систем з використанням теорії нечітких множин.

12

2







4

6

Розділ 4. Пінч-аналіз енергозберігаючих та екологічних технологічних систем.



















Тема 4.1. Пінч-аналіз систем теплообміну.

14

2

2




4

6

Тема 4.2. Пінч-аналіз систем водоспоживання та очистки.

8

2










6

Тема 4.3. Пінч-аналіз масообміних систем.

8

2










6

Всього в семестрі

108

28

8




18

54



4.2 Лекції


Розділ 1. Ексергетичний принцип аналізу енерготехнології


Тема 1.1. Термодинамічні основи енерготехнології.

Л-1. Ресурсо- та енергозбереження у хімічній технології. Комплексне використання сировини і тепла у хімічних процесах. Енерготехнологія. Енерготехнологічні виробничі системи. Термодинамічні основи енерготехнології. Оптимальний вибір енергозберігаючих технологій для хіміко-технологічних систем. Політика ресурсо- та енергозбереження. Вступ до проблеми синтезу ХТС. Ставлення задачі синтезу ХТС енерготехнологічних схем. Огляд методів аналізу та синтезу. Оптимізація ХТС.

Тема 1.2. Ексергетичний принцип аналізу енерготехнології.

Л-2. Ексергетичний принцип аналізу енерготехнології. Ексергетичні характеристикі технологічних потіков. Ексергетичний баланс. Ексергетичний к.к.д. Класифікація втрат ексергії.

Л-3. Поєднування техніко-економічного аналізу з ексергетичним аналізом. Термодинамічні крітерії для визначення ефективности ХТС. Термоекономічний принцип оптимізації.

Розділ 2. Ексергетичний аналіз процесів і систем хімічної технології

Тема 2.1. Ексергетичний метод термодинамічного аналізу.

Л-4. Ексергетичний метод термодинамічного аналізу. Теоретичні основи ексергетичного методу термодинамічного аналізу хіміко-технологічних систем. Ексергетичний аналіз хіміко-технологічних систем.

Тема 2.2. Топологічний метод ексергетичного аналізу.

Л-5. Топологічний метод ексергетичного аналізу. Сигнальні графи. Топологічний підхід до ексергетичного аналізу типових процесів хімічної технології. Побудова ексергетичної топологічної системи.

Л-6. Ексегретичний та термоекономічний аналіз складних енерготехнологічних систем на основі топологічного метода.

Завдання на СРС: Розрахунок ексергії складних хіміко-технологічних систем; ексергетичний баланс і ексергетичний ККД хіміко-технологічних систем.

Тема 2.3. Ексергетичний аналіз типових процесів хімічної технології.

Л-7. Аналіз теплообмінних процесів на основі ексергетичного метода. Аналіз процесів розділення на основі ексергетичного метода. Аналіз процесів у хімічних реакторах на основі ексергетичного метода. Аналіз процесів абсорбції та екстрагування на основі ексергетичного метода.

Л-8. Аналіз процесів сушіння на основі ексергетичного метода. Аналіз технологічних процесів з рециркуляцією теплоносія на основі ексергетичного метода. Інженерні методи зменшення енергоспоживання і використання вторинних енергоресурсів у хімічної технології. Зниження енергоспоживання типових процесів.

Розділ 3. Синтез енергозберігаючих схем у хімічній технології

Тема 3.1. Декомпозиційний метод синтезу теплообмінних систем.

Л-9. Використання енергетичних циклів для оптимізації енергопостачання і утилізація низькопотенційного тепла. Методи синтезу енергозберігаючих схем у хімічній технології. Декомпозиційний метод синтезу теплообмінних систем.

Тема 3.2. Інтегрально-гіпотетичний та декомпозиційно -евристичний методи синтезу енергозберігаючих схем у хімічній технології.

Л-10. Інтегрально-гіпотетичний метод синтезу теплообмінних систем. Евристичний метод синтезу теплообмінних систем. Декомпозиційно-евристичні методи синтезу ресурсозберігаючих систем. Синтез систем розділення.

Тема 3.3. Синтез теплообмінних систем з використанням теорії нечітких множин.

Л-11. Синтез теплообмінних систем з використанням теорії нечітких множин. Розвиток метода ексергетичного аналізу. Оптимальне проектування хімічних виробництв та цілі енерго- та ресурсозбереження. Оптимізація ХТС. Методи синтезу екологічно чистих виробництв.

Розділ 4. Пінч-аналіз енергозберігаючих та
екологічних технологічних систем


Тема 4.1. Пінч-аналіз систем теплообміну.

Л-12. Сучасні методи аналізу енергозберігаючих та екологічних технологічних систем. Пінч-аналіз і Пінч-технологія. Дослідження енергозберігаючих технологічних процесів з використанням методу Пінч-аналізу. Застосування методу Пинч-аналізу для проектування систем теплообміну. Ексергетичний аналіз та Пінч-аналіз.

Тема 4.2. Пінч-аналіз систем водоспоживання та очистки.

Л-13. Моделювання та оптимізація технологічних схем водоспоживання та очистки стічних вод на основі методу Пінч-аналізу.

Тема 4.3. Пінч-аналіз масообміних систем.

Л-14. Метод Пінч-аналізу у дослідженнях екологічних масообміних процесів. Моделювання оптимізація технологічних схем знешкодження газових викидів на основі методу Пінч-аналізу.


4.3 Практичні заняття

Згідно розподілу навчального часу з дисципліни проводяться такі практичні заняття.

Пр -1. Ексергетичний аналіз типових процесів хімічної технології.

Пр -2. Термодинамічний аналіз типових процесів хімічної технології.

Пр -3. Синтез енергозберігаючих схем у хімічній технології.

Пр -4. Пінч-аналіз технологічних систем.


4.4 Семінарські заняття

Відповідно до робочої програми семінарські заняття відсутні


4.5 Лабораторні роботи

Лабораторні роботи призначені для закріплення теоретичних знань, отриманих на лекціях й в процесі самостійної роботи з літературними джерелами, на рішенні практичних задач енергозбереження із застосуванням різноманітних програмних середовищ.

Розділ 2. Ексергетичний аналіз процесів і систем хімічної технології

Тема 2.2. Топологічний метод ексергетичного аналізу.

Лаб -1. Ексегретичний та термоекономічний аналіз складних енерготехнологічних систем на основі топологічного метода.

2 години


Тема 2.3. Ексергетичний аналіз типових процесів хімічної технології.

Лаб -2. Аналіз теплообмінних процесів на основі ексергетичного метода.

2 години

Лаб -3. Аналіз процесів абсорбції та екстрагування на основі ексергетичного метода.

2 години

Лаб -4. Аналіз процесів у хімічних реакторах на основі ексергетичного метода.

2 години

Лаб -5. Аналіз процесів розділення на основі ексергетичного метода.

2 години


Розділ 3. Синтез енергозберігаючих схем у хімічній технології.

Тема 3.3. Синтез теплообмінних систем з використанням
теорії нечітких множин.

Лаб. – 6. Синтез оптимальних структур теплообмінних систем з використанням теорії нечітких множин.

4 години


Розділ 4. Пінч-аналіз енергозберігаючих та екологічних
технологічних систем.

Тема 4.1. Пінч-аналіз систем теплообміну

Лаб -7. Пінч-аналіз та ексергетичний аналіз теплообмінних систем.

4 години


4.6 Самостійна робота (СРС) – 54 години


Основною ціллю індивідуальних завдань є поглиблення наукових знань та практичних навичок з викладеного курсу, а саме:

СРС призначена для поглиблення наукових знань з викладеного курсу, а саме:



4.7 Контрольні роботи


Рубіжні контрольні роботи необхідні для перевірки теоретичних знань студентів:

  1. Перша контрольна робота - з методів розрахунку ексергії типових технологічних процесів за розділом „Ексергетичний аналіз процесів і систем хімічної технології”

  2. Друга контрольна робота - з методів аналізу та синтезу теплообмінних систем за розділом „Синтез енергозберігаючих схем у хімічній технології”.




5. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ


Швидкість розвитку комп’ютерних технологій призводить до необхідності уважно слідкувати за розвитком методів та засобів моделювання енергозберігаючих та екологічних систем. В цьому питанні основним джерелом інформації можуть бути ресурси всесвітньої мережі Internet. При відсутності виходу в Internet можливо й використання внутрішньої сітки НТУУ „КПІ”, де розміщено багато корисної інформації з питань математичного моделювання хімічних процесів та систем.

Курс має забезпечення електронними посібниками з вивчення середовища Matlab та його пакетів прикладних програм, а також програмних продуктів PRO/II, ASPEN PLUS, HYSYS, а також достатньою кількістю навчально-методичних матеріалів на магнітних носіях, що є найдешевшим і найпростішим засобом забезпечення ними студентів.


6. НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНІ МАТЕРІАЛИ

6.1. Основна література

  1. Кафаров В.В. Принципы создания безотходных химических производств. М.: Химия, 1982. – 288с.

  2. Кафаров В.В., Перов В.Л., Мешалкин В.П. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. М.: Химия, 1974. – 344с.

  3. Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Перов В.Л. Математические основы автоматизированного проектирования химических производств. М.: Химия, 1979. – 320с.

  4. Кафаров В.В., Ветохин В.Н. Основы автоматизированного проектирования химических производств. М.: Наука, 1987. – 624с.

  5. Кафаров В.В. и др. Обеспечение и методы оптимизации надежности химических производств. М.: Химия, 1987. – 272с.

  6. Кафаров В.В., Мешалкин В.П. Анализ и синтез химико-технологических систем. М.: Химия, 1991. – 432с.

  7. Химико-технологические системы. / Под ред. Мухленова И.П. Л.: Химия, 1986. – 424с.

  8. Эксергетические расчеты технических систем. / Под ред. Бродянского В.М. К.: Наукова думка, 1991. – 360с.

  9. Сажин Б.С., Булеков А.П. Эксергетический метод в химической технологии. М.: Химия, 1992. – 208с.

  10. Лейтес И.Л., Сосна М.Х., Семенов В.П. Теория и практика химической энерготехнологии. М.: Химия, 1988. – 280с.

  11. Товажнянский Л.Л. и др. Энерготехнология химико-технологических производств. Харьков, 1998. - 84.




6.2. Допоміжна література

  1. Астрелін І.М. та ін. Теорія процесів виробництв неорганічних речовин. К.: Вища шк., 1992. – 399с.

  2. Бретшнайдер С. и др. Общие основы химической технологии. Л.: Химия, 1977. – 504с.

  3. Киевский М.И. и др. Безотходные технологические схемы химических производств. К.: Техніка, 1987. – 121с.

  4. Каневец Г.Е. Теплообменники и теплообменные системы. К.: Наукова думка, 1981. – 272с.

  5. Каневец Г.Е., Зайцев И.Д., Головач И.И. Введение в автоматизированное проектирование теплообменного оборудования. К.: Наукова думка, 1985. – 233с.

  6. Кафаров В.В., Перов В.Л., Бобров Д.А. Теплоэнергетические принципы создания оптимальных химико-технологических систем химических систем. / Итоги науки и техники: Процессы и аппараты химической технологии. М.: ВИНИТИ, т.10, 1983. – 106с.

  7. Бобров Д.А. и др. Основы анализа и оптимизации энерготехнологических процессов химической технологии. М.: МХТИ, 1986. – 48с.

  8. Островский Г.М., Бережинский Т.А. Оптимизация химико-технологических процессов. М.: Химия, 1984. – 240с.

  9. El-Halwagi M. M. Pollution Prevention through Process Integration. 1997. – 318 p.

  10. El-Halwagi M. M. Design of Cost-Effective VOC –Recovery Systems. 1996.

  11. Biegler L.T., Grossmann I.E., Westerberg A.W. Systematic Methods of Chemical Process Design. 1997. – 786p.

  12. Jezowski J. Wprowadzenie do projektowania systemov technologii chemicznej/ Cz. 1. Teoria, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszow, 2001. – 270 s.

  13. Jezowska A., Jezowski J. Wprowadzenie do projektowania systemov technologii chemicznej/ Cz. 2. Przyklady, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszow, 2002. – 268 s.

  14. Основы интеграции тепловых процессов // Смит Р., Клемеш Й., Товажнянский Л.Л., Капустянко П.А., Ульв Л.М. Харьков: НТУ "ХПИ", 2000. – 456.с.

Портфель учня
© ruh.znaimo.com.ua
При копіюванні вкажіть посилання.
звернутися до адміністрації