WWW.NEW.Z-PDF.RU
БИБЛИОТЕКА  БЕСПЛАТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ - Онлайн ресурсы
 

Pages:   || 2 | 3 |

«по дисциплине «Химические реакторы» Направление 240100 (18.03.01) Химическая технология Профиль (направленность) «Технология электрохимических производств и защита от ...»

-- [ Страница 1 ] --

МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

по дисциплине

«Химические реакторы»

Направление 240100 (18.03.01) Химическая технология

Профиль (направленность) «Технология электрохимических

производств и защита от коррозии объектов и оборудования

нефтегазового комплекса»

1 Методические рекомендации

для самостоятельной работы студентов

Ведущая цель организации и осуществления СРС должна совпадать с

целью обучения студента – подготовкой специалиста и бакалавра с высшим образованием. При организации СРС важным и необходимым условием становятся формирование умения самостоятельной работы для приобретения знаний, навыков и возможности организации учебной и научной деятельности .

Целью самостоятельной работы студентов является овладение фундаментальными знаниями, профессиональными умениями и навыками деятельности по профилю, опытом творческой, исследовательской деятельности. Самостоятельная работа студентов способствует развитию самостоятельности, ответственности и организованности, творческого подхода к решению проблем учебного и профессионального уровня .

Задачами СРС являются:

систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений студентов;

углубление и расширение теоретических знаний;

формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;

развитие познавательных способностей и активности студентов:

творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;

формирование самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации;

развитие исследовательских умений;

использование материала, собранного и полученного в ходе самостоятельных занятий на семинарах, на практических и лабораторных занятиях, при написании курсовых и выпускной квалификационной работ, для эффективной подготовки к итоговым зачетам и экзаменам .

3. Виды самостоятельной работы В образовательном процессе высшего профессионального образовательного учреждения выделяется два вида самостоятельной работы

– аудиторная, под руководством преподавателя, и внеаудиторная. Тесная взаимосвязь этих видов работ предусматривает дифференциацию и эффективность результатов ее выполнения и зависит от организации, содержания, логики учебного процесса (межпредметных связей, перспективных знаний и др.):

Аудиторная самостоятельная работа по дисциплине выполняется на учебных занятиях под непосредственным руководством преподавателя и по его заданию .

Внеаудиторная самостоятельная работа выполняется студентом по заданию преподавателя, но без его непосредственного участия .

Основными видами самостоятельной работы студентов без участия преподавателей являются:

формирование и усвоение содержания конспекта лекций на базе рекомендованной лектором учебной литературы, включая информационные образовательные ресурсы (электронные учебники, электронные библиотеки и др.);

написание рефератов;

подготовка к семинарам и лабораторным работам, их оформление;

составление аннотированного списка статей из соответствующих журналов по отраслям знаний (педагогических, психологических, методических и др.);

подготовка рецензий на статью, пособие;

выполнение микроисследований;

подготовка практических разработок;

выполнение домашних заданий в виде решения отдельных задач, проведения типовых расчетов, расчетно-компьютерных и индивидуальных работ по отдельным разделам содержания дисциплин и т.д.;

компьютерный текущий самоконтроль и контроль успеваемости на базе электронных обучающих и аттестующих тестов .

(В зависимости от особенностей факультета перечисленные виды работ могут быть расширены, заменены на специфические) .

Основными видами самостоятельной работы студентов с участием преподавателей являются:

текущие консультации;

коллоквиум как форма контроля освоения теоретического содержания дисциплин: (в часы консультаций, предусмотренных учебным планом);

прием и разбор домашних заданий (в часы практических занятий);

прием и защита лабораторных работ (во время проведения л/р);

выполнение курсовых работ (проектов) в рамках дисциплин (руководство, консультирование и защита курсовых работ (в часы, предусмотренные учебным планом);

выполнение учебно-исследовательской работы (руководство, консультирование и защита УИРС);

прохождение и оформление результатов практик (руководство и оценка уровня сформированности профессиональных умений и навыков);

выполнение выпускной квалификационной работы (руководство, консультирование и защита выпускных квалификационных работ) и др .

4. Организация СРС Методика организации самостоятельной работы студентов зависит от структуры, характера и особенностей изучаемой дисциплины, объема часов на ее изучение, вида заданий для самостоятельной работы студентов, индивидуальных качеств студентов и условий учебной деятельности .

Процесс организации самостоятельной работы студентов включает в себя следующие этапы:

подготовительный (определение целей, составление программы, подготовка методического обеспечения, подготовка оборудования);

основной (реализация программы, использование приемов поиска информации, усвоения, переработки, применения, передачи знаний, фиксирование результатов, самоорганизация процесса работы);

заключительный (оценка значимости и анализ результатов, их систематизация, оценка эффективности программы и приемов работы, выводы о направлениях оптимизации труда) .

Организацию самостоятельной работы студентов обеспечивают:

факультет, кафедра, учебный и методический отделы, преподаватель, библиотека, ТСО, ИВТ, издательство и др .

Деятельность студентов по формированию и развитию навыков учебной самостоятельной работы .

В процессе самостоятельной работы студент приобретает навыки самоорганизации, самоконтроля, самоуправления, саморефлексии и становится активным самостоятельным субъектом учебной деятельности .

Выполняя самостоятельную работу под контролем преподавателя студент должен:

освоить минимум содержания, выносимый на самостоятельную работу студентов и предложенный преподавателем в соответствии с Государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования (ГОС ВПО/ГОС СПО) по данной дисциплине .

планировать самостоятельную работу в соответствии с графиком самостоятельной работы, предложенным преподавателем .

самостоятельную работу студент должен осуществлять в организационных формах, предусмотренных учебным планом и рабочей программой преподавателя .

выполнять самостоятельную работу и отчитываться по ее результатам в соответствии с графиком представления результатов, видами и сроками отчетности по самостоятельной работе студентов .

студент может:

сверх предложенного преподавателем (при обосновании и согласовании с ним) и минимума обязательного содержания, определяемого ГОС ВПО/ГОС СПО по данной дисциплине:

самостоятельно определять уровень (глубину) проработки содержания материала;

предлагать дополнительные темы и вопросы для самостоятельной проработки;

в рамках общего графика выполнения самостоятельной работы предлагать обоснованный индивидуальный график выполнения и отчетности по результатам самостоятельной работы;

предлагать свои варианты организационных форм самостоятельной работы;

использовать для самостоятельной работы методические пособия, учебные пособия, разработки сверх предложенного преподавателем перечня;

использовать не только контроль, но и самоконтроль результатов самостоятельной работы в соответствии с методами самоконтроля, предложенными преподавателем или выбранными самостоятельно .

Самостоятельная работа студентов должна оказывать важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется студентом самостоятельно. Каждый студент самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием по каждой дисциплине. Он выполняет внеаудиторную работу по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий .

5. Общие рекомендации по организации самостоятельной работы

Основной формой самостоятельной работы студента является изучение конспекта лекций, их дополнение, рекомендованной литературы, активное участие на практических и семинарских занятиях.

Но для успешной учебной деятельности, ее интенсификации, необходимо учитывать следующие субъективные факторы:

1. Знание школьного программного материала, наличие прочной системы зияний, необходимой для усвоения основных вузовских курсов. Это особенно важно для математических дисциплин. Необходимо отличать пробелы в знаниях, затрудняющие усвоение нового материала, от малых способностей. Затратив силы на преодоление этих пробелов, студент обеспечит себе нормальную успеваемость и поверит в свои способности .

2. Наличие умений, навыков умственного труда:

а) умение конспектировать на лекции и при работе с книгой;

б) владение логическими операциями: сравнение, анализ, синтез, обобщение, определение понятий, правила систематизации и классификации .

3. Специфика познавательных психических процессов: внимание, память, речь, наблюдательность, интеллект и мышление. Слабое развитие каждого из них становится серьезным препятствием в учебе .

4. Хорошая работоспособность, которая обеспечивается нормальным физическим состоянием. Ведь серьезное учение - это большой многосторонний и разнообразный труд. Результат обучения оценивается не количеством сообщаемой информации, а качеством ее усвоения, умением ее использовать и развитием у себя способности к дальнейшему самостоятельному образованию .

5. Соответствие избранной деятельности, профессии индивидуальным способностям. Необходимо выработать у себя умение саморегулировать свое эмоциональное состояние и устранять обстоятельства, нарушающие деловой настрой, мешающие намеченной работе .

6. Овладение оптимальным стилем работы, обеспечивающим успех в деятельности. Чередование труда и пауз в работе, периоды отдыха, индивидуально обоснованная норма продолжительности сна, предпочтение вечерних или утренних занятий, стрессоустойчивость на экзаменах и особенности подготовки к ним,

7. Уровень требований к себе, определяемый сложившейся самооценкой .

Адекватная оценка знаний, достоинств, недостатков - важная составляющая самоорганизации человека, без нее невозможна успешная работа по управлению своим поведением, деятельностью .

Одна из основных особенностей обучения в высшей школе заключается в том, что постоянный внешний контроль заменяется самоконтролем, активная роль в обучении принадлежит уже не столько преподавателю, сколько студенту .

Зная основные методы научной организации умственного труда, можно при наименьших затратах времени, средств и трудовых усилий достичь наилучших результатов .

Эффективность усвоения поступающей информации зависит от работоспособности человека в тот или иной момент его деятельности .

Работоспособность - способность человека к труду с высокой степенью напряженности в течение определенного времени. Различают внутренние и внешние факторы работоспособности .

К внутренним факторам работоспособности относятся интеллектуальные особенности, воля, состояние здоровья .

К внешним:

- организация рабочего места, режим труда и отдыха;

- уровень организации труда - умение получить справку и пользоваться информацией;

- величина умственной нагрузки .

Выдающийся русский физиолог Н. Е.

Введенский выделил следующие условия продуктивности умственной деятельности:

- во всякий труд нужно входить постепенно;

- мерность и ритм работы. Разным людям присущ более или менее разный темп работы;

- привычная последовательность и систематичность деятельности;

- правильное чередование труда и отдыха .

Отдых не предполагает обязательного полного бездействия со стороны человека, он может быть достигнут простой переменой дела .

В течение дня работоспособность изменяется. Наиболее плодотворным является утреннее время (с 8 до 14 часов), причем максимальная работоспособность приходится на период с 10 до 13 часов, затем послеобеденное - (с 16 до 19 часов) и вечернее (с 20 до 24 часов). Очень трудный для понимания материал лучше изучать в начале каждого отрезка времени (лучше всего утреннего) после хорошего отдыха. Через 1-1,5 часа нужны перерывы по 10 - 15 мин, через 3 - 4 часа работы отдых должен быть продолжительным - около часа .

Составной частью научной организации умственного труда является овладение техникой умственного труда .

Физически здоровый молодой человек, обладающий хорошей подготовкой и нормальными способностями, должен, будучи студентом, отдавать учению 9-10 часов в день (из них 6 часов в вузе и 3 - 4 часа дома) .

Любой предмет нельзя изучить за несколько дней перед экзаменом. Если студент в году работает систематически, то он быстро все вспомнит, восстановит забытое. Если же подготовка шла аврально, то у студента не будет даже общего представления о предмете, он забудет все сданное .

Следует взять за правило: учиться ежедневно, начиная с первого дня семестра .

Время, которым располагает студент для выполнения учебного плана, складывается из двух составляющих: одна из них - это аудиторная работа в вузе по расписанию занятий, другая - внеаудиторная самостоятельная работа. Задания и материалы для самостоятельной работы выдаются во время учебных занятий по расписанию, на этих же занятиях преподаватель осуществляет контроль за самостоятельной работой, а также оказывает помощь студентам по правильной организации работы .

Чтобы выполнить весь объем самостоятельной работы, необходимо заниматься по 3 - 5 часов ежедневно. Начинать самостоятельные внеаудиторные занятия следует с первых же дней семестра, пропущенные дни будут потеряны безвозвратно, компенсировать их позднее усиленными занятиями без снижения качества работы и ее производительности невозможно. Первые дни семестра очень важны для того, чтобы включиться в работу, установить определенный порядок, равномерный ритм на весь семестр .

Ритм в работе - это ежедневные самостоятельные занятия, желательно в одни и те же часы, при целесообразном чередовании занятий с перерывами для отдыха. Вначале для того, чтобы организовать ритмичную работу, требуется сознательное напряжение воли. Как только человек втянулся в работу, принуждение снижается, возникает привычка, работа становится потребностью .

Если порядок в работе и ее ритм установлены правильно, то студент изо дня в день может работать, не снижая своей производительности и не перегружая себя. Правильная смена одного вида работы другим позволяет отдыхать, не прекращая работы .

Таким образом, первая задача организации внеаудиторной самостоятельной работы – это составление расписания, которое должно отражать время занятий, их характер (теоретический курс, практические занятия, графические работы, чтение), перерывы на обед, ужин, отдых, сон, проезд и т.д. Расписание не предопределяет содержания работы, ее содержание неизбежно будет изменяться в течение семестра. Порядок же следует закрепить на весь семестр и приложить все усилия, чтобы поддерживать его неизменным (кроме исправления ошибок в планировании, которые могут возникнуть из-за недооценки объема работы или переоценки своих сил) .

При однообразной работе человек утомляется больше, чем при работе разного характера. Однако не всегда целесообразно заниматься многими учебными дисциплинами в один и тот же день, так как при каждом переходе нужно вновь сосредоточить внимание, что может привести к потере времени. Наиболее целесообразно ежедневно работать не более чем над двумя-тремя дисциплинами .

Начиная работу, не нужно стремиться делать вначале самую тяжелую ее часть, надо выбрать что-нибудь среднее по трудности, затем перейти к более трудной работе. И напоследок оставить легкую часть, требующую не столько больших интеллектуальных усилий, сколько определенных моторных действий (черчение, построение графиков и т.п.) .

Самостоятельные занятия потребуют интенсивного умственного труда, который необходимо не только правильно организовать, но и стимулировать. При этом очень важно уметь поддерживать устойчивое внимание к изучаемому материалу. Выработка внимания требует значительных волевых усилий. Именно поэтому, если студент замечает, что он часто отвлекается во время самостоятельных занятий, ему надо заставить себя сосредоточиться. Подобную процедуру необходимо проделывать постоянно, так как это является тренировкой внимания. Устойчивое внимание появляется тогда, когда человек относится к делу с интересом .

Следует правильно организовать свои занятия по времени: 50 минут работа, 5-10 минут - перерыв; после 3 часов работы перерыв - 20-25 минут .

Иначе нарастающее утомление повлечет неустойчивость внимания. Очень существенным фактором, влияющим на повышение умственной работоспособности, являются систематические занятия физической культурой. Организация активного отдыха предусматривает чередование умственной и физической деятельности, что полностью восстанавливает работоспособность человека .

6. Самостоятельная работа студента - необходимое звено становления исследователя и специалиста Прогресс науки и техники, информационных технологий приводит к значительному увеличению научной информации, что предъявляет более высокие требования не только к моральным, нравственным свойствам человека, но и в особенности, постоянно возрастающие требования в области образования – обновление, модернизация общих и профессиональных знаний, умений специалиста .

Всякое образование должно выступать как динамический процесс, присущий человеку и продолжающийся всю его жизнь. Овладение научной мыслью и языком науки является необходимой составляющей в самоорганизации будущего специалиста исследователя. Под этим понимается не столько накопление знаний, сколько овладение научно обоснованными способами их приобретения. В этом, вообще говоря, состоит основная задача вуза .

Специфика вузовского учебного процесса, в организации которого самостоятельной работе студента отводятся все больше места, состоит в том, что он является как будто бы последним и самым адекватным звеном для реализации этой задачи. Ибо во время учебы в вузе происходит выработка стиля, навыков учебной (познавательной) деятельности, рациональный характер которых будет способствовать постоянному обновлению знаний высококвалифицированного выпускника вуза .

Однако до этом пути существуют определенные трудности, в частности, переход студента от синтетического процесса обучения в средней школе, к аналитическому в высшей. Это связано как с новым содержанием обучения (расширение общего образования и углубление профессиональной подготовки), так и с новыми, неизвестными до сих пор формами: обучения (лекции, семинары, лабораторные занятия и т.д.). Студент получает не только знания, предусмотренные программой и учебными пособиями, но он также должен познакомиться со способами приобретения знаний так, чтобы суметь оценить, что мы знаем, откуда мы это знаем и как этого знания мы достигли. Ко всему этому приходят через собственную самостоятельную работу .

Это и потому, что самостоятельно приобретенные знания являются более оперативными, они становятся личной собственностью, а также мотивом поведения, развивают интеллектуальные черты, внимание, наблюдательность, критичность, умение оценивать. Роль преподавателя в основном заключается в руководстве накопления знаний (по отношению к первокурсникам), а в последующие годы учебы, на старших курсах, в совместном установлении проблем и заботе о самостоятельных поисках студента, а также контролирования за их деятельностью. Отметим, что нельзя ограничиваться только приобретением знаний предусмотренных программой изучаемой дисциплины, надо постоянно углублять полученные знания, сосредотачивая их на какой-нибудь узкой определенной области, соответствующей интересам студента. Углубленное изучение всех предметов, предусмотренных программой, на практике является возможным, и хорошая организация работы позволяет экономить время, что создает условия для глубокого, систематического, заинтересованного изучения самостоятельно выбранной студентом темы .

Конечно, все советы, примеры, рекомендации в этой области, даваемые преподавателем, или определенными публикациями, или другими источниками, не гарантируют никакого успеха без проявления собственной активности в этом деле, т.е. они не дают готовых рецептов, а должны способствовать анализу собственной работы, ее целей, организации в соответствии с индивидуальными особенностями. Учитывая личные возможности, существующие условия жизни и работы, навыки, на основе этих рекомендаций, возможно, выработать индивидуально обоснованную совокупность методов, способов, найти свой стиль или усовершенствовать его, чтобы изучив определенный материал, иметь время оценить его значимость, пригодность и возможности его применения, чтобы, в конечном счете, обеспечить успешность своей учебе с будущей профессиональной деятельности

7. Методические рекомендации для студентов по отдельным формам самостоятельной работы .

С первых же сентябрьских дней на студента обрушивается громадный объем информации, которую необходимо усвоить. Нужный материал содержится не только в лекциях (запомнить его – это только малая часть задачи), но и в учебниках, книгах, статьях. Порой возникает необходимость привлекать информационные ресурсы Интернет .

Система вузовского обучения подразумевает значительно большую самостоятельность студентов в планировании и организации своей деятельности.

Вчерашнему школьнику сделать это бывает весьма непросто:

если в школе ежедневный контроль со стороны учителя заставлял постоянно и систематически готовиться к занятиям, то в вузе вопрос об уровне знаний вплотную встает перед студентом только в период сессии. Такая ситуация оборачивается для некоторых соблазном весь семестр посвятить свободному времяпрепровождению («когда будет нужно – выучу!»), а когда приходит пора экзаменов, материала, подлежащего усвоению, оказывается так много, что никакая память не способна с ним справиться в оставшийся промежуток времени .

Работа с книгой .

При работе с книгой необходимо подобрать литературу, научиться правильно ее читать, вести записи. Для подбора литературы в библиотеке используются алфавитный и систематический каталоги .

Важно помнить, что рациональные навыки работы с книгой - это всегда большая экономия времени и сил .

Правильный подбор учебников рекомендуется преподавателем, читающим лекционный курс. Необходимая литература может быть также указана в методических разработках по данному курсу .

Изучая материал по учебнику, следует переходить к следующему вопросу только после правильного уяснения предыдущего, описывая на бумаге все выкладки и вычисления (в том числе те, которые в учебнике опущены или на лекции даны для самостоятельного вывода) .

При изучении любой дисциплины большую и важную роль играет самостоятельная индивидуальная работа .

Особое внимание следует обратить на определение основных понятий курса. Студент должен подробно разбирать примеры, которые поясняют такие определения, и уметь строить аналогичные примеры самостоятельно .

Нужно добиваться точного представления о том, что изучаешь. Полезно составлять опорные конспекты. При изучении материала по учебнику полезно в тетради (на специально отведенных полях) дополнять конспект лекций. Там же следует отмечать вопросы, выделенные студентом для консультации с преподавателем .

Выводы, полученные в результате изучения, рекомендуется в конспекте выделять, чтобы они при перечитывании записей лучше запоминались .

Опыт показывает, что многим студентам помогает составление листа опорных сигналов, содержащего важнейшие и наиболее часто употребляемые формулы и понятия. Такой лист помогает запомнить формулы, основные положения лекции, а также может служить постоянным справочником для студента .

Различают два вида чтения; первичное и вторичное. Первичное - эти внимательное, неторопливое чтение, при котором можно остановиться на трудных местах. После него не должно остаться ни одного непонятного олова. Содержание не всегда может быть понятно после первичного чтения .

Задача вторичного чтения полное усвоение смысла целого (по счету это чтение может быть и не вторым, а третьим или четвертым) .

Правила самостоятельной работы с литературой .

Как уже отмечалось, самостоятельная работа с учебниками и книгами (а также самостоятельное теоретическое исследование проблем, обозначенных преподавателем на лекциях) – это важнейшее условие формирования у себя научного способа познания.

Основные советы здесь можно свести к следующим:

• Составить перечень книг, с которыми Вам следует познакомиться;

«не старайтесь запомнить все, что вам в ближайшее время не понадобится, – советует студенту и молодому ученому Г. Селье, – запомните только, где это можно отыскать» (Селье, 1987. С. 325) .

• Сам такой перечень должен быть систематизированным (что необходимо для семинаров, что для экзаменов, что пригодится для написания курсовых и дипломных работ, а что Вас интересует за рамками официальной учебной деятельности, то есть что может расширить Вашу общую культуру...) .

• Обязательно выписывать все выходные данные по каждой книге (при написании курсовых и дипломных работ это позволит очень сэкономить время) .

• Разобраться для себя, какие книги (или какие главы книг) следует прочитать более внимательно, а какие – просто просмотреть .

• При составлении перечней литературы следует посоветоваться с преподавателями и научными руководителями (или даже с более подготовленными и эрудированными сокурсниками), которые помогут Вам лучше сориентироваться, на что стоит обратить большее внимание, а на что вообще не стоит тратить время.. .

•Естественно, все прочитанные книги, учебники и статьи следует конспектировать, но это не означает, что надо конспектировать «все подряд»: можно выписывать кратко основные идеи автора и иногда приводить наиболее яркие и показательные цитаты (с указанием страниц) .

• Если книга – Ваша собственная, то допускается делать на полях книги краткие пометки или же в конце книги, на пустых страницах просто сделать свой «предметный указатель», где отмечаются наиболее интересные для Вас мысли и обязательно указываются страницы в тексте автора (это очень хороший совет, позволяющий экономить время и быстро находить «избранные» места в самых разных книгах) .

• Если Вы раньше мало работали с научной литературой, то следует выработать в себе способность «воспринимать» сложные тексты; для этого лучший прием – научиться «читать медленно», когда Вам понятно каждое прочитанное слово (а если слово незнакомое, то либо с помощью словаря, либо с помощью преподавателя обязательно его узнать), и это может занять немалое время (у кого-то – до нескольких недель и даже месяцев); опыт показывает, что после этого студент каким-то «чудом» начинает буквально заглатывать книги и чуть ли не видеть «сквозь обложку», стоящая это работа или нет.. .

• «Либо читайте, либо перелистывайте материал, но не пытайтесь читать быстро... Если текст меня интересует, то чтение, размышление и даже фантазирование по этому поводу сливаются в единый процесс, в то время как вынужденное скорочтение не только не способствует качеству чтения, но и не приносит чувства удовлетворения, которое мы получаем, размышляя о прочитанном», – советует Г. Селье (Селье, 1987. – С. 325-326) .

• Есть еще один эффективный способ оптимизировать знакомство с научной литературой – следует увлечься какой-то идеей и все книги просматривать с точки зрения данной идеи. В этом случае студент (или молодой ученый) будет как бы искать аргументы «за» или «против»

интересующей его идеи, и одновременно он будет как бы общаться с авторами этих книг по поводу своих идей и размышлений... Проблема лишь в том, как найти «свою» идею.. .

Чтение научного текста является частью познавательной деятельности .

Ее цель – извлечение из текста необходимой информации. От того на сколько осознанна читающим собственная внутренняя установка при обращении к печатному слову (найти нужные сведения, усвоить информацию полностью или частично, критически проанализировать материал и т.п.) во многом зависит эффективность осуществляемого действия .

Выделяют четыре основные установки в чтении научного текста:

1. информационно-поисковый (задача – найти, выделить искомую информацию)

2. усваивающая (усилия читателя направлены на то, чтобы как можно полнее осознать и запомнить как сами сведения излагаемые автором, так и всю логику его рассуждений)

3. аналитико-критическая (читатель стремится критически осмыслить материал, проанализировав его, определив свое отношение к нему)

4. творческая (создает у читателя готовность в том или ином виде – как отправной пункт для своих рассуждений, как образ для действия по аналогии и т.п. – использовать суждения автора, ход его мыслей, результат наблюдения, разработанную методику, дополнить их, подвергнуть новой проверке) .

С наличием различных установок обращения к научному тексту связано существование и нескольких видов чтения:

1. библиографическое – просматривание карточек каталога, рекомендательных списков, сводных списков журналов и статей за год и т.п.;

2. просмотровое – используется для поиска материалов, содержащих нужную информацию, обычно к нему прибегают сразу после работы со списками литературы и каталогами, в результате такого просмотра читатель устанавливает, какие из источников будут использованы в дальнейшей работе;

3. ознакомительное – подразумевает сплошное, достаточно подробное прочтение отобранных статей, глав, отдельных страниц, цель – познакомиться с характером информации, узнать, какие вопросы вынесены автором на рассмотрение, провести сортировку материала;

4. изучающее – предполагает доскональное освоение материала; в ходе такого чтения проявляется доверие читателя к автору, готовность принять изложенную информацию, реализуется установка на предельно полное понимание материала;

5. аналитико-критическое и творческое чтение – два вида чтения близкие между собой тем, что участвуют в решении исследовательских задач. Первый из них предполагает направленный критический анализ, как самой информации, так и способов ее получения и подачи автором; второе – поиск тех суждений, фактов, по которым или в связи с которыми, читатель считает нужным высказать собственные мысли .

Из всех рассмотренных видов чтения основным для студентов является изучающее – именно оно позволяет в работе с учебной литературой накапливать знания в различных областях. Вот почему именно этот вид чтения в рамках учебной деятельности должен быть освоен в первую очередь. Кроме того, при овладении данным видом чтения формируются основные приемы, повышающие эффективность работы с научным текстом .

Основные виды систематизированной записи прочитанного:

1. Аннотирование – предельно краткое связное описание просмотренной или прочитанной книги (статьи), ее содержания, источников, характера и назначения;

2. Планирование – краткая логическая организация текста, раскрывающая содержание и структуру изучаемого материала;

3. Тезирование – лаконичное воспроизведение основных утверждений автора без привлечения фактического материала;

4. Цитирование – дословное выписывание из текста выдержек, извлечений, наиболее существенно отражающих ту или иную мысль автора;

5. Конспектирование – краткое и последовательное изложение содержания прочитанного .

Конспект – сложный способ изложения содержания книги или статьи в логической последовательности. Конспект аккумулирует в себе предыдущие виды записи, позволяет всесторонне охватить содержание книги, статьи .

Поэтому умение составлять план, тезисы, делать выписки и другие записи определяет и технологию составления конспекта .

Методические рекомендации по составлению конспекта:

1. Внимательно прочитайте текст. Уточните в справочной литературе непонятные слова. При записи не забудьте вынести справочные данные на поля конспекта;

2. Выделите главное, составьте план;

3. Кратко сформулируйте основные положения текста, отметьте аргументацию автора;

4. Законспектируйте материал, четко следуя пунктам плана. При конспектировании старайтесь выразить мысль своими словами. Записи следует вести четко, ясно .

5. Грамотно записывайте цитаты. Цитируя, учитывайте лаконичность, значимость мысли .

В тексте конспекта желательно приводить не только тезисные положения, но и их доказательства. При оформлении конспекта необходимо стремиться к емкости каждого предложения. Мысли автора книги следует излагать кратко, заботясь о стиле и выразительности написанного. Число дополнительных элементов конспекта должно быть логически обоснованным, записи должны распределяться в определенной последовательности, отвечающей логической структуре произведения. Для уточнения и дополнения необходимо оставлять поля .

Овладение навыками конспектирования требует от студента целеустремленности, повседневной самостоятельной работы .

Практические занятия .

Для того чтобы практические занятия приносили максимальную пользу, необходимо помнить, что упражнение и решение задач проводятся по вычитанному на лекциях материалу и связаны, как правило, с детальным разбором отдельных вопросов лекционного курса. Следует подчеркнуть, что только после усвоения лекционного материала с определенной точки зрения (а именно с той, с которой он излагается на лекциях) он будет закрепляться на практических занятиях как в результате обсуждения и анализа лекционного материала, так и с помощью решения проблемных ситуаций, задач. При этих условиях студент не только хорошо усвоит материал, но и научится применять его на практике, а также получит дополнительный стимул (и это очень важно) для активной проработки лекции .

При самостоятельном решении задач нужно обосновывать каждый этап решения, исходя из теоретических положений курса. Если студент видит несколько путей решения проблемы (задачи), то нужно сравнить их и выбрать самый рациональный. Полезно до начала вычислений составить краткий план решения проблемы (задачи). Решение проблемных задач или примеров следует излагать подробно, вычисления располагать в строгом порядке, отделяя вспомогательные вычисления от основных. Решения при необходимости нужно сопровождать комментариями, схемами, чертежами и рисунками .

Следует помнить, что решение каждой учебной задачи должно доводиться до окончательного логического ответа, которого требует условие, и по возможности с выводом. Полученный ответ следует проверить способами, вытекающими из существа данной задачи. Полезно также (если возможно) решать несколькими способами и сравнить полученные результаты. Решение задач данного типа нужно продолжать до приобретения твердых навыков в их решении .

Самопроверка После изучения определенной темы по записям в конспекте и учебнику, а также решения достаточного количества соответствующих задач на практических занятиях и самостоятельно студенту рекомендуется, используя лист опорных сигналов, воспроизвести по памяти определения, выводы формул, формулировки основных положений и доказательств .

В случае необходимости нужно еще раз внимательно разобраться в материале .

Иногда недостаточность усвоения того или иного вопроса выясняется только при изучении дальнейшего материала. В этом случае надо вернуться назад и повторить плохо усвоенный материал. Важный критерий усвоения теоретического материала - умение решать задачи или пройти тестирование по пройденному материалу. Однако следует помнить, что правильное решение задачи может получиться в результате применения механически заученных формул без понимания сущности теоретических положений .

Консультации Если в процессе самостоятельной работы над изучением теоретического материала или при решении задач у студента возникают вопросы, разрешить которые самостоятельно не удается, необходимо обратиться к преподавателю для получения у него разъяснений или указаний. В своих вопросах студент должен четко выразить, в чем он испытывает затруднения, характер этого затруднения. За консультацией следует обращаться и в случае, если возникнут сомнения в правильности ответов на вопросы самопроверки .

Подготовка к экзаменам и зачетам .

Изучение многих общепрофессиональных и специальных дисциплин завершается экзаменом. Подготовка к экзамену способствует закреплению, углублению и обобщению знаний, получаемых, в процессе обучения, а также применению их к решению практических задач. Готовясь к экзамену, студент ликвидирует имеющиеся пробелы в знаниях, углубляет, систематизирует и упорядочивает свои знания. На экзамене студент демонстрирует то, что он приобрел в процессе обучения по конкретной учебной дисциплине .

Экзаменационная сессия - это серия экзаменов, установленных учебным планом. Между экзаменами интервал 3-4 дня. Не следует думать, что 3-4 дня достаточно для успешной подготовки к экзаменам .

В эти 3-4 дня нужно систематизировать уже имеющиеся знания. На консультации перед экзаменом студентов познакомят с основными требованиями, ответят на возникшие у них вопросы. Поэтому посещение консультаций обязательно .

Требования к организации подготовки к экзаменам те же, что и при занятиях в течение семестра, но соблюдаться они должны более строго. Вопервых, очень важно соблюдение режима дня; сон не менее 8 часов в сутки, занятия заканчиваются не позднее, чем за 2-3 часа до сна. Оптимальное время занятий, особенно по математике - утренние и дневные часы. В перерывах между занятиями рекомендуются прогулки на свежем воздухе, неутомительные занятия спортом. Во-вторых, наличие хороших собственных конспектов лекций. Даже в том случае, если была пропущена какая-либо лекция, необходимо во время ее восстановить (переписать ее на кафедре), обдумать, снять возникшие вопросы для того, чтобы запоминание материала было осознанным. В-третьих, при подготовке к экзаменам у студента должен быть хороший учебник или конспект литературы, прочитанной по указанию преподавателя в течение семестра. Здесь можно эффективно использовать листы опорных сигналов .

Вначале следует просмотреть весь материал по сдаваемой дисциплине, отметить для себя трудные вопросы. Обязательно в них разобраться. В заключение еще раз целесообразно повторить основные положения, используя при этом листы опорных сигналов .

Систематическая подготовка к занятиям в течение семестра позволит использовать время экзаменационной сессии для систематизации знаний .

Правила подготовки к зачетам и экзаменам:

• Лучше сразу сориентироваться во всем материале и обязательно расположить весь материал согласно экзаменационным вопросам (или вопросам, обсуждаемым на семинарах), эта работа может занять много времени, но все остальное – это уже технические детали (главное – это ориентировка в материале!) .

• Сама подготовка связана не только с «запоминанием». Подготовка также предполагает и переосмысление материала, и даже рассмотрение альтернативных идей .

• Готовить «шпаргалки» полезно, но пользоваться ими рискованно .

Главный смысл подготовки «шпаргалок» – это систематизация и оптимизация знаний по данному предмету, что само по себе прекрасно – это очень сложная и важная для студента работа, более сложная и важная, чем простое поглощение массы учебной информации. Если студент самостоятельно подготовил такие «шпаргалки», то, скорее всего, он и экзамены сдавать будет более уверенно, так как у него уже сформирована общая ориентировка в сложном материале .

• Как это ни парадоксально, но использование «шпаргалок» часто позволяет отвечающему студенту лучше демонстрировать свои познания (точнее – ориентировку в знаниях, что намного важнее знания «запомненного» и «тут же забытого» после сдачи экзамена) .

• Сначала студент должен продемонстрировать, что он «усвоил» все, что требуется по программе обучения (или по программе данного преподавателя), и лишь после этого он вправе высказать иные, желательно аргументированные точки зрения .

Правила написания научных текстов (рефератов, курсовых и дипломных работ):

• Важно разобраться сначала, какова истинная цель Вашего научного текста - это поможет Вам разумно распределить свои силы, время и .

• Важно разобраться, кто будет «читателем» Вашей работы .

• Писать серьезные работы следует тогда, когда есть о чем писать и когда есть настроение поделиться своими рассуждениями .

• Как создать у себя подходящее творческое настроение для работы над научным текстом (как найти «вдохновение»)? Во-первых, должна быть идея, а для этого нужно научиться либо относиться к разным явлениям и фактам несколько критически (своя идея – как иная точка зрения), либо научиться увлекаться какими-то известными идеями, которые нуждаются в доработке (идея – как оптимистическая позиция и направленность на дальнейшее совершенствование уже известного). Во-вторых, важно уметь отвлекаться от окружающей суеты (многие талантливые люди просто «пропадают» в этой суете), для чего важно уметь выделять важнейшие приоритеты в своей учебно-исследовательской деятельности. В-третьих, научиться организовывать свое время, ведь, как известно, свободное (от всяких глупостей) время – важнейшее условие настоящего творчества, для него наконец-то появляется время. Иногда именно на организацию такого времени уходит немалая часть сил и талантов .

• Писать следует ясно и понятно, стараясь основные положения формулировать четко и недвусмысленно (чтобы и самому понятно было), а также стремясь структурировать свой текст. Каждый раз надо представлять, что ваш текст будет кто-то читать и ему захочется сориентироваться в нем, быстро находить ответы на интересующие вопросы (заодно представьте себя на месте такого человека). Понятно, что работа, написанная «сплошным текстом» (без заголовков, без выделения крупным шрифтом наиболее важным мест и т, п.), у культурного читателя должна вызывать брезгливость и даже жалость к автору (исключения составляют некоторые древние тексты, когда и жанр был иной и к текстам относились иначе, да и самих текстов было гораздо меньше – не то, что в эпоху «информационного взрыва» и соответствующего «информационного мусора») .

• Объем текста и различные оформительские требования во многом зависят от принятых в конкретном учебном заведении порядков .

Содержание основных этапов подготовки курсовой работы Курсовая работа - это самостоятельное исследование студентом определенной проблемы, комплекса взаимосвязанных вопросов, касающихся конкретной финансовой ситуации .

Курсовая работа не должна составляться из фрагментов статей, монографий, пособий. Кроме простого изложения фактов и цитат, в курсовой работе должно проявляться авторское видение проблемы и ее решения .

Рассмотрим основные этапы подготовки курсовой работы студентом .

Выполнение курсовой работы начинается с выбора темы .

Затем студент приходит на первую консультацию к руководителю, которая предусматривает:

- обсуждение цели и задач работы, основных моментов избранной темы;

- консультирование по вопросам подбора литературы;

- составление предварительного плана;

- составление графика выполнения курсовой работы .

Следующим этапом является работа с литературой. Необходимая литература подбирается студентом самостоятельно .

После подбора литературы целесообразно сделать рабочий вариант плана работы. В нем нужно выделить основные вопросы темы и параграфы, раскрывающие их содержание .

Составленный список литературы и предварительный вариант плана уточняются, согласуются на очередной консультации с руководителем .

Затем начинается следующий этап работы - изучение литературы .

Только внимательно читая и конспектируя литературу, можно разобраться в основных вопросах темы и подготовиться к самостоятельному (авторскому) изложению содержания курсовой работы. Конспектируя первоисточники, необходимо отразить основную идею автора и его позицию по исследуемому вопросу, выявить проблемы и наметить задачи для дальнейшего изучения данных проблем .

Систематизация и анализ изученной литературы по проблеме исследования позволяют студенту написать первую (теоретическую) главу .

Выполнение курсовой работы предполагает проведение определенного исследования. На основе разработанного плана студент осуществляет сбор фактического материала, необходимых цифровых данных. Затем полученные результаты подвергаются анализу, статистической, математической обработке и представляются в виде текстового описания, таблиц, графиков, диаграмм. Программа исследования и анализ полученных результатов составляют содержание второй (аналитической) главы .

В третьей (рекомендательной) части должны быть отражены мероприятия, рекомендации по рассматриваемым проблемам .

Рабочий вариант текста курсовой работы предоставляется руководителю на проверку. На основе рабочего варианта текста руководитель вместе со студентом обсуждает возможности доработки текста, его оформление. После доработки курсовая работа сдается на кафедру для ее оценивания руководителем .

Защита курсовой работы студентов проходит в сроки, установленные графиком учебного процесса .

8. Самостоятельная работа студентов в условиях балльнорейтинговой системы обучения .

Рейтинговая система обучения предполагает многобалльное оценивание студентов, но это не простой переход от пятибалльной шкалы, а возможность объективно отразить в баллах расширение диапазона оценивания индивидуальных способностей студентов, их усилий, потраченных на выполнение того или иного вида самостоятельной работы .

Существует большой простор для создания блока дифференцированных индивидуальных заданий, каждое из которых имеет свою «цену». Правильно организованная технология рейтингового обучения позволяет с самого начала уйти от пятибалльной системы оценивания и прийти к ней лишь при подведении итогов, когда заработанные студентами баллы переводятся в привычные оценки (отлично, хорошо, удовлетворительно, неудовлетворительно). Кроме того, в систему рейтинговой оценки включаются дополнительные поощрительные баллы за оригинальность, новизну подходов к выполнению заданий для самостоятельной работы или разрешению научных проблем. У студента имеется возможность повысить учебный рейтинг путем участия во внеучебной работе (участие в олимпиадах, конференциях; выполнение индивидуальных творческих заданий, рефератов; участие в работе научного кружка и т.д.). При этом студенты, не спешащие сдавать работу вовремя, могут получить и отрицательные баллы. Вместе с тем, поощряется более быстрое прохождение программы отдельными студентами. Например, если учащийся готов сдавать зачет или писать самостоятельную работу раньше группы, можно добавить ему дополнительные баллы .

Рейтинговая система это регулярное отслеживание качества усвоения знаний и умений в учебном процессе, выполнения планового объема самостоятельной работы. Ведение многобалльной системы оценки позволяет, с одной стороны, отразить в балльном диапазоне индивидуальные особенности студентов, а с другой объективно оценить в баллах усилия студентов, затраченные на выполнение отдельных видов работ. Так каждый вид учебной деятельности приобретает свою «цену» .

Получается, что «стоимость» работы, выполненной студентом безупречно, является количественной мерой качества его обученности по той совокупности изученного им учебного материала, которая была необходима для успешного выполнения задания. Разработанная шкала перевода рейтинга по дисциплине в итоговую пятибалльную оценку доступна, легко подсчитывается как преподавателем, так и студентом: 85%-100% максимальной суммы баллов оценка «отлично», 70%-85% оценка «хорошо», 50%-70% «удовлетворительно», 50% и менее от максимальной суммы «неудовлетворительно» .

При использовании рейтинговой системы:

основной акцент делается на организацию активных видов учебной деятельности, активность студентов выходит на творческое осмысление предложенных задач;

во взаимоотношениях преподавателя со студентами есть сотрудничество и сотворчество, существует психологическая и практическая готовность преподавателя к факту индивидуального своеобразия «Я-концепции»

каждого студента;

предполагается разнообразие стимулирующих, эмоциональнорегулирующих, направляющих и организующих приемов вмешательства (при необходимости) преподавателя в самостоятельную работу студентов;

преподаватель выступает в роли педагога-менеджера и режиссера обучения, готового предложить студентам минимально необходимый комплект средств обучения, а не только передает учебную информацию;

обучаемый выступает в качестве субъекта деятельности наряду с преподавателем, а развитие его индивидуальности выступает как одна из главных образовательных целей;

учебная информация используется как средство организации учебной деятельности, а не как цель обучения .

Рейтинговая система обучения обеспечивает наибольшую информационную, процессуальную и творческую продуктивность самостоятельной познавательной деятельности студентов при условии ее реализации через технологии личностно-ориентированного обучения (проблемные, диалоговые, дискуссионные, эвристические, игровые и другие образовательные технологии) .

Большинство студентов положительно относятся к такой системе отслеживания результатов их подготовки, отмечая, что рейтинговая система обучения способствует равномерному распределению их сил в течение семестра, улучшает усвоение учебной информации, обеспечивает систематическую работу без «авралов» во время сессии. Большое количество разнообразных заданий, предлагаемых для самостоятельной проработки, и разные шкалы их оценивания позволяют студенту следить за своими успехами, и при желании у него всегда имеется возможность улучшить свой рейтинг (за счет выполнения дополнительных видов самостоятельной работы), не дожидаясь экзамена. Организация процесса обучения в рамках рейтинговой системы обучения с использованием разнообразных видов самостоятельной работы позволяет получить более высокие результаты в обучении студентов по сравнению с традиционной вузовской системой обучения .

Использование рейтинговой системы позволяет добиться более ритмичной работы студента в течение семестра, а так же активизирует познавательную деятельность студентов путем стимулирования их творческой активности. Весьма эффективно использование тестов непосредственно в процессе обучения, при самостоятельной работе студентов. В этом случае студент сам проверяет свои знания. Не ответив сразу на тестовое задание, студент получает подсказку, разъясняющую логику задания и выполняет его второй раз .

Следует отметить и все шире проникающие в учебный процесс автоматизированные обучающие и обучающе-контролирующие системы, которые позволяют студенту самостоятельно изучать ту или иную дисциплину и одновременно контролировать уровень усвоения материала .

РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ ОТДЕЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ

Химико-технологические расчеты составляют главную, наиболее трудоемкую часть проекта любого химического производства. Цель этих расчетов определение кинетических констант, оптимальных параметров процесса, вычисление реакционных объемов, массы аппарата, основных размеров и отдельных деталей химических реакторов. В данных методических указаниях приведены примеры расчетов отдельных деталей химических реакторов .

Перед расчетом отдельных деталей химического реактора определимся с выбором конструкционного материала в зависимости от необходимой химической стойкости. По табл.III.19. «Нержавеющие стали, сортамент, свойства и области применения» [1] выбираем листовую сталь марки 03Х18Н11. Сварные соединения из этой стали, обладают высокой стойкостью против МКК в средах окислительного характера, не подвержены ножевой коррозии. Используется для сварного оборудования емкостного, теплообменного и трубопроводов. Применяется от -253 до +610 °С .

Разрушающее действие среды на материал учитываем введением прибавки С к номинальной толщине детали:

С=Па, где а – амортизационный срок службы аппарата (принимаем а =20 лет);

П – коррозионная проницаемость, мм/год. По табл.III.21 .

«Коррозионная стойкость аустенитных и аустенитно-ферритных нержавеющих сталей» [1] принимаем П=0,025 мм/год .

С=Па=0,02520=0,5мм

1. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЭЛЛИПТИЧЕСКОЙ КРЫШКИ

АППАРАТА Расчет толщины стенки эллиптической крышки, нагруженного избыточным внутренним давлением .

Толщину стенки крышки рассчитываем по формулам (52)-(54) [2]:

s1 s1 p c,

–  –  –

0,8 D( s1 c) =0,8 2000 (25 0,5 ) 177,09h1 .

Согласно условиям п. 3.3.1.4. [2] принимаем толщину стенки 25 мм .

Расчет толщины стенки эллиптического днища, нагруженного избыточным наружным давлением .

Наружное избыточное давление принимаем равным атмосферному р=0,101 МПа, при абсолютном давлении внутри аппарата 0 МПа .

Толщину стенки днища рассчитываем по формулам (56)-(58) [2] s1 s1 p c ;

–  –  –

где R=0,5D с Н=0,25D; Р=р+ gh=1,47106+10004,19,81=1,51 МПа; р – давление внутри аппарата – 1,47 МПа, =1000 кг/м3 – плотность воды при гидроиспытании аппарата, h=L1+L2+Lк+0,5D0=1200+1800+300+0,51600=4100 мм .

Толщина стенки с надбавкой:

s1р = 6+0,5=6,5 мм;

Таким образом, по [4] принимаем толщину стенки s1 8 мм

–  –  –

В результате произведённых расчётов и полученной толщины сферического днища корпуса аппарата под внутренним давлением принимаем толщину сферического днища 8 мм .

Согласно ГОСТ 6533-78 по таблице 7.2 [7] принимаем длину отбортованной части днища h1=40 мм .

Проведем проверочный расчет по п. 3.3.1.4. [2]:

0,3 D( s1 c) =0,3 1600 (8 0,5 ) 32,86h1 .

Согласно условиям п. 3.3.1.4. [2] принимаем толщину стенки равной толщине обечайки, рассчитанной в п. 3.2 – 12 мм .

Расчет толщины стенки полусферического днища, нагруженного избыточным наружным давлением .

Наружное избыточное давление принимаем равным атмосферному р=0,101 МПа, при абсолютном давлении внутри аппарата 0 МПа .

Толщину стенки днища рассчитываем по формулам (56)-(58) [2] s1 s1 p c ;

–  –  –

где sР – расчетная толщина стенки, мм;

p – внутреннее избыточное давление (в нашем случае оно равно давлению внутри аппарата p =15 кг/см2 = 1,47 МПа);

D – диаметр обечайки (D =2 м);

[] – допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа;

р – расчетный коэффициент прочности сварного шва .

Принимаем вид сварного шва – стыковой с двусторонним сплошным проваром, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой. По табл.20 приложения 5 [2] найдем значение коэффициента прочности р =1,0 .

–  –  –

s = 13,2+0,5 = 13,7мм Принимаем толщину стенки s = 16 мм (см. п. 2) .

Допускаемое избыточное внутреннее давление будет равным (формула 10 [2]):

–  –  –

Принимаем толщину стенки корпуса s=16мм .

Расчёт цилиндрической части корпуса нагруженной осевыми усилиями .

Толщина стенки обечайки нагруженной осевым растягивающим усилием должна соответствовать условию:

s sp c

–  –  –

Допускаемое осевое сжимающее усилие:

- из условия прочности (22) [2] F П D s cs c 3,14(2+0,016-0,0005)(0,016-0,0005)112=10,99 МН

- в пределах упругости из условия устойчивости (23) [2] [F]Е = min{[F]E1;[F]E2}

–  –  –

Так как обечайка корпуса при атмосферном давлении и отсутствия давления внутри аппарата работает под совместным действием наружного давления 0,1 МПа и осевого сжимающего усилия F, должно выполняться условие устойчивости:

p F p F

Проверяем условие устойчивости:

0,101 0,33 0,291 0,388 10,75

–  –  –

где sР – расчетная толщина стенки, мм;

p – внутреннее избыточное давление (в нашем случае оно равно давлению внутри аппарата p =15 кг/см2 = 1,47 МПа);

D – диаметр обечайки (D =1,6 м);

[] – допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа;

р – расчетный коэффициент прочности сварного шва .

Принимаем вид сварного шва – стыковой с двусторонним сплошным проваром, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой. По табл.20 приложения 5 [2] найдем значение коэффициента прочности р =1,0 .

–  –  –

Принимаем толщину стенки корпуса s=12мм .

Расчёт цилиндрической части корпуса нагруженной осевыми усилиями .

Толщина стенки обечайки нагруженной осевым растягивающим усилием должна соответствовать условию:

s sp c

–  –  –

Осевое сжимающее усилие – это усилие прижатия днища к обечайке атмосферным давлением, которое может быть рассчитано (Приложение 3 «Пример расчета аппарата»[5]):

F=0,25(D+2s)2p=0,253,14(1,6+20,012)20,101=0,21 МН Так как обечайка корпуса при атмосферном давлении и отсутствия давления внутри аппарата работает под совместным действием наружного давления 0,1 МПа и осевого сжимающего усилия F, должно выполняться условие устойчивости:

p F p F

Проверяем условие устойчивости:

0,101 3,22 0,901 0,26 6,34

–  –  –

Рис. 1. Соединение цилиндрической и конической обечаек .

Расчетный диаметр гладкой конической обечайки с нетороидальным переходом Dк D 1,4а1 sin .

–  –  –

Устойчивость перехода с толщиной стенки 12 мм выполняется .

5. РАСЧЕТ МАССЫ АППАРАТА И ПОДБОР ОПОР

Массу аппарата определяем как массу корпуса аппарата и массу воды, заливаемой для гидравлического испытания аппарата .

–  –  –

5.1.1. Масса крышки со штуцером и фланцами Площадь поверхности крышки Fк=4,71 м2 (табл. 7.2 [7]) .

Мк=Fкs=4,710,0257850=924,34 кг Массу штуцера и фланца принимаем 45 кг Масса фланца крышки Мфк=(3,142,18520,1/4-3,14220,1/4)7850=477,10 кг .

Общая масса М1=924+45+477=1446 кг 5.1.2. Масса обечайки диаметром 2000 мм Мо2000=(3,142,03221,2/4-3,14221,2/4)7850=954,09 кг .

Масса фланца обечайки Мфо= Мфк=477 кг Общая масса М2=954+477=1431 кг 5.1.3. Масса конической обечайки Мок= 3,14 0,3 2044 2 2,044 1,644 1,644 2 2 2 2 1,6 1,6 2 7850 1185,64 кг 5.1.4. Масса обечайки диаметром 1600 мм Мо800=(3,141,62421,8/4-3,141,621,8/4)7850=858,26 кг .

5.1.5. Масса днища со штуцером и фланцем Площадь поверхности днища Fд=2,15 м2 (табл. 7.8 [7]) .

Мд=Fдs=2,150,0127850=202,53 кг Массу штуцера и фланца принимаем 20 кг Общая масса М5=202+20=222 кг Общая масса аппарата М=1446+1431+1186+858+222=5143 кг

5.2. Объем аппарата 5.2.1. Объем эллиптической крышки примем как объем сферической крышки V1=23,1413/3=2,09 м3 5.2.2. Объем обечайки диаметром 2000 мм Vо2000=3,14221,2/4=3,77 м3 .

5.2.3. Объем конической обечайки Vок= 3,14 0,3 (2 2 2 1,6 1,6 2 ) 3,06 м3 5.2.4. Объем обечайки диаметром 1600 мм Vо1600=3,141,621,8/4=3,62 м3 .

5.2.5. Объем днища V5=23,140,83/3=1,07 м3 V=2,9+3,77+3,06+3,62+1,07=14,42 м3 Масса воды Мв=14,421000=14420 кг Общая масса аппарата М=5143+14420=19563 кг Принимаем округленно 20000 кг

–  –  –

Н В Н=490; В=300; с=24; sн=16 .

Принимаем: Накладной лист 1-6300-16 ОСТ 26-665-79 .

Используемая литература

1. Конструкционные материалы: Справочник/Б.Н. Арзамасов, В.А .

Брострем, Н.А. Буше и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. – М.:

Машиностроение, 1990. – 688 с.; ил .

2. ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. – М.: Издательство стандартов,1989. - 79с .

3. ГОСТ 24755-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий. – М.: Издательство стандартов,1989. - 79с .

4. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химикотехнологического и природоохранного оборудования: Справочник. Т.1. – Калуга: Издательство Н.Бочкаревой, 2002. -852 с .

5. Михалев М.Ф. и др. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств: Примеры и задачи. - Л.: Машиностроение, 1984. с .

6. К.Ф.Павлов, П.Г.Романков, А.А.Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.Л.:Химия,1987 .

7. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов:

Справочник. – Л.: Машиностроение, 1981. – 382 с., ил .

8. Смирнов Г.Г., Толчинский А.Р., Кондратьева Т.Ф. Конструирование безопасных аппаратов для химических и нефтехимических производств. – Л.:

Машиностроение, 1988. -303 с .

2 Учебно-методические материалы

2.1 Конспект лекций Подготовка специалистов широкого профиля, способных ориентироваться в своей и смежных профессиях – это одна из главных задач в области развития высшего образования в стране. Систематизация учебного материала по общей химической технологии и общехимическому оборудованию, поможет будущему специалисту в решении задач любого химического производства, независимо от его разновидности. Курс лекций по дисциплине “Химические реакторы “ содержит характеристику основных реакторов, а так же изложение методик расчета наиболее распространенных химических реакторов .

Дисциплина “Химические реакторы “ является разделом курса общей химической технологии – науки о наиболее экономичных и экологически обоснованных методах химической переработки сырых природных материалов в предметы потребления и средства производства. Современная химическая технология, используя достижения естественных и технических наук, изучает и разрабатывает совокупность физических и химических процессов, оптимальные пути осуществления этих процессов и управления ими в химических реакторах при промышленном производстве различных веществ, продуктов, материалов, изделий .

Химическая технология базируется, прежде всего, на химических науках, таких, как физическая химия, химическая термодинамика и химическая кинетика, но в то же время не просто повторяет, а развивает закономерности этих наук в приложении к крупномасштабным промышленным процессам .

Изучение дисциплины «Химические реакторы» не возможно без знания этих предметов. Развитие химической технологии как науки неотделимо от ее практических приложений. Химическая промышленность – одна из ведущих отраслей материального производства. Новые открытия и технологические разработки быстро становятся достоянием практики, тесно связывают науку с производством, и эта взаимная связь позволяет более рационально использовать сырье и топливно-энергетические ресурсы, создавать новые безотходные технологии, в которых химико-технологические процессы протекают с высокими скоростями в оптимальных условиях, с получением продуктов высокого качества .

ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И ЕГО

СОДЕРЖАНИЕ Химико-технологический процесс представляет собой совокупность операций, позволяющих получить целевой продукт из исходного сырья. Все эти операции входят в состав трех основных стадий, характерных практически для каждого химико-технологического процесса .

На первой стадии проводят операции, необходимые для подготовки исходных реагентов к проведению химической реакции. Реагенты переводят, в частности, в наиболее реакционноспособное состояние. Например, известно, что скорость химических реакций сильно зависит от температуры, поэтому часто реагенты до проведения реакции нагревают. Газообразное сырье для повышения эффективности процесса и уменьшения размеров аппаратуры подвергают компримированию до определенного давления .

Чтобы устранить побочные явления и получить продукт высокого качества, исходное сырье подвергают очистке от посторонних примесей, пользуясь методами, основанными на различии физических свойств (растворимость в различных растворителях, плотность, температуры конденсации и кристаллизации и т. д.). При очистке сырья и реакционных смесей широко применяют явления тепло- и массообмена, гидромеханические процессы .

Могут быть использованы и химические методы очистки, основанные на химических реакциях, в результате которых ненужные примеси превращаются в легко отделимые вещества .

Соответствующим образом подготовленные реагенты на следующей стадии подвергают химическому взаимодействию, которое может состоять из нескольких этапов. В промежутках между этими этапами иногда необходимо вновь использовать тепломассообменные и другие физические процессы .

Например, при производстве серной кислоты диоксид серы частично окисляют до триоксида, затем реакционную смесь охлаждают, извлекают из нее путем абсорбции триоксид серы и вновь направляют ее на окисление .

В результате химических реакций получают смесь продуктов (целевых, побочных, попутных) и не прореагировавших реагентов. Заключительные операции последней стадии связаны с разделением этой смеси, для чего вновь применяют гидромеханические, тепло- и массообменные процессы, например: фильтрование, центрифугирование, ректификацию, абсорбцию, экстракцию и т. д. Продукты реакции направляют на склад готовой продукции или на дальнейшую переработку; не прореагировавшее сырье вновь используют в процессе, организуя его рецикл .

На всех этапах, а особенно на заключительных, проводят также рекуперацию вторичных материальных и энергетических ресурсов. Потоки газообразных и жидких веществ, попадающих в окружающую среду, подвергают очистке и обезвреживанию от опасных примесей. Твердые отходы либо направляют на дальнейшую переработку, либо размещают для хранения в безопасных для окружающей среды условиях .

Таким образом, химико-технологический процесс в целом – это сложная система, состоящая из единичных связанных между собой процессов (элементов) и взаимодействующая с окружающей средой .

Элементами химико-технологической системы являются перечисленные выше процессы тепло- и массообмена, гидромеханические, химические и т. д. Их рассматривают как единичные процессы химической технологии .

Важной подсистемой сложного химико-технологического процесса является химический процесс .

Химический процесс представляет собой одну или несколько химических реакций, сопровождаемых явлениями переноса теплоты, массы и импульса, оказывающих влияние как друг на друга, так и на протекание химической реакции .

Анализ единичных процессов, их взаимного влияния позволяет разработать технологический режим .

Технологическим режимом называется совокупность технологических параметров (температуры, давления, концентраций реагентов и т. д.), определяющих условия работы аппарата или системы аппаратов (технологической схемы) .

Оптимальные условия ведения процесса – это сочетание основных параметров (температуры, давления, состава исходной реакционной смеси и т. д.), позволяющее получить наибольший выход продукта с высокой скоростью или обеспечить наименьшую себестоимость при соблюдении условий рационального использования сырья и энергии и минимизации возможного ущерба окружающей среде .

Единичные процессы протекают в различных аппаратах – химических реакторах, абсорбционных и ректификационных колоннах, теплообменниках и т. д. Отдельные аппараты соединены в технологическую схему процесса .

Технологическая схема – рационально построенная система единичных аппаратов, соединенных различными видами связей (прямых, обратных, последовательных, параллельных), позволяющая получить заданный продукт заданного качества из природного сырья или полуфабрикатов .

Технологические схемы бывают открытыми и закрытыми, могут содержать байпасные (обводные) потоки и рециклы, позволяющие повышать эффективность функционирования химико-технологической системы в целом. Разработка и построение рациональной технологической схемы – важная задача химической технологии .

1.1. Классификация химических реакций, лежащих в основе промышленных химико-технологических процессов В современной химии известно большое число различных химических реакций. Многие из них осуществляются в промышленных химических реакторах и, следовательно, становятся объектом изучения химической технологии .

Чтобы облегчить изучение близких по природе явлений, в науке принято их классифицировать по общим признакам. В зависимости от того, какие признаки взяты при этом за основу, существует несколько видов классификации химических реакций .

Важным видом классификации является классификация по механизму осуществления реакции. Различают простые (одностадийные) и сложные (многостадийные) реакции, в частности параллельные, последовательные и последовательно-параллельные .

Простыми называют реакции, для осуществления которых требуется преодоление лишь одного энергетического барьера (одна стадия) .

Сложные реакции включают в себя несколько параллельных или последовательных стадий (простых реакций) .

Реальные одностадийные реакции встречаются чрезвычайно редко. Однако некоторые сложные реакции, проходящие через ряд промежуточных стадий, удобно считать формально простыми. Это возможно в тех случаях, когда промежуточные продукты реакции в условиях рассматриваемой задачи не обнаруживаются .

Классификация реакций по молекулярности учитывает, сколько молекул участвует в элементарном акте реакции; различают моно-, би- и тримолекулярные реакции .

Вид кинетического уравнения (зависимости скорости реакции от концентраций реагентов) позволяет проводить классификацию по порядку реакции. Порядком реакции называется сумма показателей степеней у концентраций реагентов в кинетическом уравнении. Существуют реакции первого, второго, третьего, дробного порядков .

Химические реакции различают также по тепловому эффекту. При протекании экзотермических реакций, сопровождающихся выделением теплоты (Q 0), происходит уменьшение энтальпии реакционной системы (H 0); при протекании эндотермических реакций, сопровождающихся поглощением теплоты (Q 0), происходит увеличение энтальпии реакционной системы (H 0) .

Для выбора конструкции химического реактора и способов управления проведением процесса существенное значение имеет фазовый состав реакционной системы .

В зависимости от того, сколько (одну или несколько) фаз образуют исходные реагенты и продукты реакции, химические реакции делят на гомофазные и гетерофазные .

Гомофазными называют реакции, в которых исходные реагенты, стабильные промежуточные вещества и продукты реакции находятся в пределах одной фазы .

Гетерофазными называют реакции, в которых исходные реагенты, стабильные промежуточные вещества и продукты реакции образуют более чем одну фазу .

В зависимости от зоны протекания реакции делятся на гомогенные и гетерогенные реакции .

Понятия «гомогенная» и «гетерогенная» реакции не совпадают с понятиями «гомофазный» и «гетерофазный» процессы. Гомогенность и гетерогенность реакции отражает в определенной степени ее механизм: протекает ли реакция в объеме какой-то одной фазы или на поверхности раздела фаз .

Гомофазность и гетерофазность процесса позволяют лишь судить о фазовом составе участников реакции .

В случае гомогенных реакций реагенты и продукты находятся в одной фазе (жидкой или газообразной) и реакция протекает в объеме этой фазы .

Например, окисление оксида азота кислородом воздуха в производстве азотной кислоты – газофазная реакция, а реакции этерификации (получение эфиров из органических кислот и спиртов) – жидкофазные .

При протекании гетерогенных реакций, по меньшей мере, один из реагентов или продуктов находится в фазовом состоянии, отличающемся от фазового состояния остальных участников, и при ее анализе обязательно должна учитываться поверхность раздела фаз. Например, нейтрализация кислоты щелочью – это гомофазный гомогенный процесс. Каталитический синтез аммиака – это гомофазный гетерогенный процесс. Окисление углеводородов в жидкой фазе газообразным кислородом представляет собой гетерофазный процесс, но протекающая химическая реакция является гомогенной. Гашение извести СаО + Н2О Са(ОН)2, при котором, все три участника реакции образуют отдельные фазы, а реакция идет на границе раздела воды и оксида кальция, является гетерофазным гетерогенным процессом .

В зависимости от того, применяются или не применяются для изменения скорости реакции специальные вещества – катализаторы, различают каталитические и некаталитические реакции и соответственно химикотехнологические процессы. Подавляющее большинство химических реакций, на которых основаны промышленные химико-технологические процессы, – это каталитические реакции .

1.2. Стехиометрия химических реакций Для описания химических реакций, лежащих в основе промышленных химико-технологических процессов, используют основные законы химии – законы стехиометрии, химического равновесия, химической кинетики .

Стехиометрия – это учение о соотношениях масс или объемов реагирующих веществ. В основе стехиометрии лежат законы Авогадро, Гей-Люссака, а также сохранения массы, эквивалентов, постоянства состава, кратных соотношений .

Соотношения, в которых вещества вступают в реакцию, называют стехиометрическими .

Законы стехиометрии в химии могут быть использованы в расчетах, связанных с формулами веществ, а также с нахождением теоретически возможных масс получающихся продуктов

–  –  –

Стехиометрическое уравнение реакции отвечает законам сохранения. Оно может быть записано как в привычном виде (слева – реагенты, справа – продукты) аА + bВ = rR + sS, (I) так и в соответствии с алгебраическими правилами в виде

–аА – bВ + rR + sS = 0 (II) или еще в более общем виде m ji Ji 0. (1.1) i 1 В такой записи знак стехиометрического коэффициента ji позволяет определить, является ли данное вещество реагентом (тогда стехиометрический коэффициент отрицателен: ji 0) или продуктом реакции (тогда ji 0) .

Если реакция сложная и состоит из п независимых последовательных или параллельных стадий, то стехиометрия реакции может быть выражена системой из п уравнений типа уравнения (1.1):

m j1i Ji 0 ;

i 1 m j2i Ji 0 ; (1.2) i 1 m jni Ji 0 .

i 1 В соответствии с алгебраическими правилами каждое из этих уравнений может быть умножено на любую константу (кроме нуля) и смысл этих уравнений не изменится .

Если при стехиометрических расчетах количество вещества выражают в молях, то они сводятся к сравнительно простым стехиометрическим балансам. Например, если протекает реакция 2А + В 2R, (III) то в соответствии с законами стехиометрии всегда на каждые 2 моль вступившего в реакцию вещества А одновременно вступит в реакцию 1 моль вещества В и образуется 2 моль продукта R .

Если исходные количества участников реакции (I) составляют nA,0, nB,0 и nR,0, а текущие количества пА, пB и nR, то для любого момента времени будут справедливы как стехиометрические соотношения nA nB nR, a b r так и другие вытекающие из них соотношения, называемые стехиометрическими балансами, например n A nR n A,0 nR,0 ;

2nB n A 2nB,0 n A,0 ;

nR nR,0 n A,0 n A ;

nR nR,0 2(nB,0 nB ) и др .

Следует иметь в виду, что для стехиометрических расчетов и составления стехиометрических балансов не имеет значения, является реакция обратимой или необратимой. Стехиометрический расчет ведется в предположении, что реакция может пройти

–  –  –

Стехиометрические балансы позволяют решить задачу о количестве независимых реакций в случае протекания сложных многостадийных реакций. При анализе механизма протекания таких реакций важно выделить независимые реакции, которые не могут быть получены простым алгебраическим суммированием двух или большего количества отдельных

–  –  –

1.3. Технологические критерии эффективности химикотехнологического процесса Об эффективности осуществления любого промышленного процесса судят прежде всего по экономическим показателям, таким, как приведенные затраты, себестоимость продукции и т. д. Естественно, что окончательная оценка эффективности химико-технологического процесса выводится из этих критериев. Однако они характеризуют весь процесс в целом, его конечный результат, не входя в детальное рассмотрение внутренней сущности, особенностей процесса .

Для оценки эффективности отдельных этапов процесса необходимо помимо общих экономических показателей использовать такие критерии эффективности, которые более полно отражали бы химическую и физикохимическую сущность явлений, происходящих в отдельных аппаратах технологической схемы .

В качестве таких показателей принято, прежде всего, использовать степень превращения исходного реагента, выход продукта, селективность. Они с разных сторон характеризуют полноту использования возможностей осуществления конкретной химической реакции .

Степень превращения. Степень превращения реагента показывает, насколько полно в химико-технологическом процессе используется исходное сырье .

Степень превращения – это доля исходного реагента, использованного на химическую реакцию .

Степень превращения реагента J nJ,0 nJ, f nJ хj, nJ,0 nJ,0 где nJ, 0 – количество реагента J в исходной реакционной смеси;

пJ, f – количество реагента J в реакционной смеси, выходящей из аппарата или находящейся в реакторе; nJ – изменение количества реагента J в ходе химической реакции .

Чаще всего в химической реакции участвует не один, а два реагента (или даже больше) .

Степень превращения может быть рассчитана по первому, второму или третьему реагенту, причем в общем случае не обязательно получаются равные результаты .

–  –  –

возможному его количеству, которое могло бы быть получено при данных условиях осуществления химической реакции .

Обозначим выход продукта R через ФR. Тогда ФR = nR / nR,max. (1.10) Величина nR,max в уравнении (1.10) зависит от типа осуществляемой химической реакции. Рассмотрим несколько различных реакций .

Необратимая химическая реакция (I). Максимально возможное количество продукта R в такой реакции будет получено, если весь реагент А (nА,0) вступит в реакцию [при этом в качестве реагента А должен быть выбран такой, который удовлетворяет условию (1.8)] nR,max = na,0(r / a) .

В этом случае nR ФR. (1.11) n A,0 (r / a) Так как в соответствии с уравнением (1.7) nR = nA,0xA(r/a), то n x (r / a) Ф R A,0 A xA, n A,0 (r / a) т. е. для простых необратимых реакций выход продукта и степень превращения реагента совпадают. Однако для других типов химических реакций эти два критерия эффективности различаются .

Обратимая химическая реакция (III). Для такой реакции максимально возможное количество продукта R определяется по уравнению (1.9) как равновесное количество продукта R при данных условиях осуществления реакции (температура, давление, соотношение начальных концентраций реагентов). Тогда с учетом уравнения (1.7) n n A,0 x A (r / a) x ФR R A. (1.12) nR,e n A,0 x A,e (r / a) x A,e Таким образом, для обратимых реакций выход продукта равен доле, которую составляет реально достигнутая степень превращения от равновесной для данных условий проведения реакции .

Пример 1.1 .

Пусть протекает реакция А + 2В 2R + S .

Начальное количество реагентов nА,0 = 10 кмоль; nB,0 = 25 кмоль .

В реакционной смеси, выходящей из реактора, содержится 12 кмоль продукта R. Известно, что в равновесной смеси при данных условиях проведения реакции содержится 2,5 кмоль продукта А .

Определим выход продукта R (ФR). В соответствии с уравнением (1.12) ФR = xA – xA,e .

Определим степень превращения хА, используя уравнение (1.7):

nR 12 xA 0,6 .

n A,0 r / a 10(2 /1) Равновесная степень превращения n n A,e 10 2,5 Ф R A,0 0,75 .

n A,0 10 Тогда ФR = хА/xA,e = 0,6 / 0,75 = 0,8 .

Для определения выхода продукта ФR в данном примере можно также рассчитать nR,e = (nA,0 – nA,e)(r/a) = 15 кмоль и воспользоваться уравнением (1.10): ФR = nR / nR,e = l2 / 15 = 0,8 .

Параллельные и последовательные реакции.

Рассмотрим две параллельно протекающие реакции, в которых наряду с целевым продуктом R получаются продукты побочной реакции:

a1 A b1B rR sS целевая реакция ;

(V) a2 A b2 B zZ yY побочная реакция .

Максимально возможное количество продукта R будет получено в том случае, если весь исходный реагент А при соблюдении условия (1.8) будет реагировать только по целевой реакции. Тогда nR ФR. (1.13) n A,0 (r / a1) Следует помнить, что выразить nR через степень превращения и начальное количество А в случае сложной реакции нельзя, так как расходование вещества А происходит не только в целевом направлении, но и в побочном .

Так же будет выглядеть и выражение для выхода целевого продукта R для последовательных реакций, например реакций типа aА rR sS .

При протекании обратимых параллельных и последовательных реакций максимально возможным количеством целевого продукта будет то количество R, которое было бы получено, если бы реагент А расходовался только на целевую реакцию и в момент равновесия продуктов побочных реакций не было бы .

Таким образом, для обратимых сложных реакций nR nR ФR. (1.14) (n A,0 n A,e (r / a) n A,0 x A,e (r / a) Как и степень превращения, выход продукта для реакционных систем с постоянным объемом может быть определен как отношение концентраций .

Следует также помнить, что выход, выражаемый как доля от некоторой предельно возможной величины, изменяется от 0 до 1 .

Селективность. Выход продукта характеризует полученный результат, как долю от предельно возможного результата. Целесообразно оценить и реальную ситуацию, т. е. дать количественную оценку эффективности целевой реакции по сравнению с побочными взаимодействиями .

Критерием для такой оценки является селективность. Селективность, как и два предыдущих критерия эффективности, выражают в долях единицы или процентах .

Полная, или интегральная, селективность – это отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству исходного реагента, пошедшего на все реакции (и целевую, и побочные):

n A,цел .

n А, Мгновенной, или дифференциальной, селективностью / называют отношение скорости превращения исходных реагентов в целевой продукт к суммарной скорости расходования исходных реагентов:

wr ( A® R ) ў=, wrA где wr ( A R) – скорость расходования реагента А по целевой реакции; wr A – суммарная скорость расходования реагента А .

Использование дифференциальной селективности при анализе технологических процессов будет описано в лекции 3. Здесь рассмотрим только полную селективность .

Для реакций (III) полная селективность по целевому продукту R может быть выражена через количество полученного продукта R и количество реагента А, суммарно израсходованного на реакцию .

С учетом стехиометрических соотношений количество реагента А, вступившего в реакцию образования целевого продукта, равно (a/r) nR .

Тогда полная селективность (a / r )nR (1.15) .

n A,0 n A Знаменатель в уравнении (1.15) можно заменить через количество полученных продуктов целевой и побочной реакции с учетом стехиометрических соотношений:

n n n n n n nA,0 nA R Z S Y R Y.. .

r / a1 z / a2 s / a1 y / a2 r / a1 y / a2 Пример 1.2. Рассмотрим в качестве примера параллельные реакции 4NH3 + 5О2 4NO + 6Н2О;

4NH3 + ЗО2 2N2 + 6H2O .

Целевой является реакция получения оксида азота NO .

Селективность можно рассчитать по количеству полученных на выходе из реактора продуктов целевой реакции (оксида азота) и побочной реакции (азота):

n /(4 / 4) nNO NO .

nNO nN2 nNO 2nN2 4/ 4 2/ 4 Между выходом целевого продукта, степенью превращения исходного реагента и селективностью существует простая связь. Рассмотрим ее сначала на примере необратимых параллельных реакций (IV) .

В соответствии с уравнением (1.13) выход продукта R nR nR ФR (1.16) .

nR,max n A,0 (r / a1) Реально полученное количество продукта R можно выразить через селективность, пользуясь уравнением (1.15) nR (nA,0 nA )(r / a1) nA,0 x A (r / a1). (1.17) После подстановки уравнения (1.17) в уравнение (1.16) получим ФR [ nA,0 x A (r / a1)]/[nA,0 (r / a1)] x A. (1.18) Если параллельные реакции обратимы, то максимально возможное количество продукта R, которое могло бы получиться при отсутствии побочной реакции, определяется условиями равновесия. Тогда для определения выхода продукта нужно применить уравнение (1.14) .

Подставляя в него значение количества реально полученного продукта R, выраженного с помощью уравнения (1.17), будем иметь более общее уравнение связи между выходом, селективностью и степенью превращения:

ФR nA,0 xA (r / a1) /[nA,0 x A,e (r / a1)], или Ф R ( x A / x A,e ). (1.19) Из уравнений (1.18) и (1.19) следует, что при выборе условий проведения сложных химических реакций недостаточно обеспечить только высокое значение степени превращения реагентов или только высокую селективность; высокое значение выхода целевого продукта определяется некоторой совокупностью этих критериев эффективности .

Оптимальными значениями выхода, селективности и степени превращения будут, как правило, такие, достижение которых позволяет обеспечить максимальную экономическую эффективность процесса .

Производительность и интенсивность. Важным критерием эффективности работы отдельных аппаратов, цехов или заводов в целом является производительность .

Производительность – это количество продукта, полученное в единицу времени:

П nR /, где П – производительность; nR – количество продукта; – время .

Производительность измеряется в кг/ч, т/сут, т/год и т. д. Например, производительность современного агрегата синтеза аммиака составляет 1360 т аммиака в сутки; производительность агрегата по производству серной кислоты – 1 млн т серной кислоты в год и т. д. Иногда производительность оценивают по количеству переработанного сырья, например производительность печи обжига колчедана – 450 т колчедана в сутки.

Если известны концентрация продукта в реакционной смеси, для определения производительности удобно воспользоваться следующей формулой:

П = cRv, где cR – концентрация продукта; v – объемный расход реакционной смеси .

Максимально возможная для данного агрегата, машины производительность (проектная) называется мощностью. Одним из основных направлений развития химической промышленности является увеличение единичной мощности агрегатов, так как оно ведет к снижению удельных капитальных затрат, повышению производительности труда .

Для сравнения работы аппаратов различного устройства и размеров, в которых протекают одни и те же процессы, используют понятие «интенсивность» .

Интенсивностью называется производительность, отнесенная к какой-либо величине, характеризующей размеры аппарата, – его объему, площади поперечного сечения и т. д .

Например, Пn I R, V V где V – объем аппарата. Интенсивность измеряется в кг/(ч · м3), т/(сут · м3) и т. д .

При разработке новых процессов или усовершенствовании существующих стремятся к созданию высокоинтенсивных аппаратов. Увеличение интенсивности аппарата часто возможно при создании таких условий проведения процесса, которые обеспечивают его протекание с высокой скоростью .

При анализе работы каталитических реакторов принято относить производительность аппарата в целом к единице объема или массы катализатора, загруженного в реактор. Такую величину, численно равную количеству продукта, полученного с единицы объема или массы катализатора, называют производительностью катализатора, или его напряженностью .

Вопросы и упражнения для повторения и самостоятельной работы

1. Из каких основных стадий состоит химико-технологический процесс? В каких стадиях химико-технологического процесса участвуют химические реакции?

2. Что такое химический процесс? Почему химический процесс как единичный процесс химической технологии сложнее по сравнению с тепловыми и массообменными процессами?

3. Объясните взаимное влияние химической реакции и явлений тепло- и массопереноса на примерах:

а) сгорание в потоке воздуха частицы колчедана;

б) разложение фторапатита Ca5F(PO4)3 серной кислотой;

в) получение аммиачной селитры при взаимодействии газообразного аммиака с раствором азотной кислоты .

4. Какие технологические критерии эффективности химико-технологического процесса вы знаете? Дайте их определения .

5. Каковы пределы изменения степени превращения, выхода продукта, селективности?

6. Что означает выражение «реагенты взяты в стехиометрическом соотношении»?

7. Выведите уравнение связи между степенями превращения двух реагентов, вступающих в реакцию аА + bВ rR + sS, если известно, что для проведения реакции взято nА,0 моль реагента А и nB,0 моль реагента В .

8. В химической реакции участвуют два реагента А и В, причем на каждый моль реагента А взято по 2 моль реагента В. В каком случае будет справедливо утверждение, что степень превращения хА реагента А больше степени превращения хВ реагента В?

9. В чем различия между действительной и равновесной степенями превращения реагента?

10. С какой целью при проведении химических процессов в промышленных условиях один из реагентов часто берут в избытке по отношению к стехиометрии реакции?

Каковы пути использования реагента, взятого в избытке и не вступившего в реакцию?

11. Определите состав смеси (сА, сВ, cR, cS) и степень превращения JCB для реакции А + 2R кмоль/м3, если хА сА,0 = 1 2В + S, = 0,6, сB,0 = 1,5 кмоль/м .

12. Выведите уравнение связи между выходом продукта и степенью превращения одного из реагентов для обратимой химической реакции, не сопровождающейся побочными взаимодействиями .

13. Рассчитайте выход продукта Р, если известно, что при проведении последовательных реакций А+ В Р + R, Р+М S+Z получено 12 моль продукта Р, 4 моль продукта S, а для проведения реакций было взято по 20 моль реагентов А и В .

14. В чем различие между полной (интегральной) и мгновенной (дифференциальной) селективностями?

15. Выведите уравнение взаимосвязи между выходом целевого продукта R, степенью превращения реагента А и полной селективностью при проведении двух необратимых последовательных реакций А R (целевая реакция), R S (побочная реакция) .

16. Выведите уравнение взаимосвязи между выходом целевого продукта, степенью превращения реагента и полной селективностью при проведении параллельных обратимых реакций а1А + b1В rR (целевая реакция), a2А + b2B sS (побочная реакция) .

17. Рассчитайте полную селективность, если при проведении последовательных реакций A R + М (целевая реакция), R S + N (побочная реакция) получено 6 моль продукта R и 2,5 моль продукта S .

18. Протекают последовательные реакции А 2R и R 3S, целевым продуктом которых является вещество R. Определите выход продукта R, степень превращения хА и полную селективность, если известен конечный состав реакционной смеси: сА, f = 1 кмоль/м3, cR, f = 2 кмоль/м3, cS, f = 2 кмоль/м3 .

19. Определите выход продукта R и степень превращения хА реагента А, если обратимая реакция А 2R протекает при условиях, когда равновесная степень превращения xA,е = 0,75, а отношение концентраций продукта и реагента после окончания реакции сR: сА = 1 .

20. Протекают параллельные реакции 2А R, А 3S .

Определите выход продукта R, степень превращения хА реагента А и полную селективность, если на выходе из реактора сА,f = 2 кмоль/м3, cR, f = 3 кмоль/м3, cS, f = 3,5 кмоль/м3 .

21. Что называется производительностью, мощностью, интенсивностью?

22. Как связаны между собой:

а) производительность и степень превращения реагента;

б) производительность и выход целевого продукта?

23. Определите понятия «технологический режим», «технологическая схема процесса» .

ЛЕКЦИЯ 2

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ При проектировании технологических процессов очень важны термодинамические расчеты химических реакций. Они позволяют сделать заключение о принципиальной возможности данного химического превращения; предварительно выбрать условия проведения процесса;

определить равновесный состав продуктов; рассчитать теоретически достижимые степени превращения исходных веществ и выходы продуктов, а также энергетические эффекты (теплоту реакции, теплоту изменения агрегатного состояния и т. д.). Это необходимо для составления энергетических балансов и определения энергетических затрат .

В самом широком смысле термодинамика – это наука о преобразовании энергии. Понятие «энергия» неотъемлемо от движения материи. Движение связано с материей, являясь формой ее существования, а энергия есть мера движения материи. Факт взаимного превращения различных форм движения материи при сохранении количества этого движения является содержанием закона сохранения и превращения энергии .

Наиболее важные понятия термодинамики – «теплота процесса» и «работа» .

Преобразование теплоты в работу или работы в теплоту осуществляется обычно в термодинамическом процессе посредством рабочего тела .

Термодинамическая система называется однородной, если во всех частях системы свойства одинаковы. Совокупность физических свойств рабочего тела (или термодинамической системы) в рассматриваемых условиях называется состоянием тела (или системы). Величины, характеризующие состояние термодинамической системы, называют термодинамическими параметрами. К ним относят температуру, давление, удельный объем, плотность, молярный объем, удельную внутреннюю энергию и др .

Термодинамические параметры делят на экстенсивные и интенсивные .

Величины, пропорциональные массе (или количеству вещества) рассматриваемого рабочего тела или термодинамической системы, называются экстенсивными. Это – объем, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия и т. п .

Экстенсивные параметры обладают свойством аддитивности .

Интенсивные величины не зависят от массы термодинамической системы, и только они служат термодинамическими параметрами состояния. Это – температура, давление, а также экстенсивные величины, отнесенные к единице массы, объема или количества вещества. Изменение интенсивных параметров для ускорения химико-технологических процессов называется интенсификацией .

2.1. Равновесие химических реакций Под воздействием подвода или отвода энергии в форме теплоты или работы происходит изменение состояния термодинамической системы (значений термодинамических параметров), называемое термодинамическим процессом. Процессы, представляющие собой непрерывный ряд равновесных состояний, называют равновесными. При этом равновесным считают состояние, в которое приходит система при постоянных внешних условиях, характеризуемое неизменностью во времени термодинамических параметров и отсутствием в системе потоков вещества и теплоты .

Устойчивое равновесие характеризуется следующими общими условиями:

1) неизменностью равновесного состояния системы во времени при постоянных внешних условиях;

2) подвижностью равновесия (самопроизвольным восстановлением состояния равновесия после снятия внешнего воздействия, вызвавшего отклонение системы от положения равновесия);

3) динамическим характером равновесия, т. е. установлением и сохранением равновесия вследствие равенства скоростей прямого и обратного процессов;

4) возможностью подхода к состоянию равновесия с двух противоположных сторон;

5) минимальным значением энергии Гиббса G в изобарно-изотермических и энергии Гельмгольца F в изохорно-изотермических процессах (dG = 0, d2G 0, dF = 0, d2F 0) .

Из этих общих условий выводятся конкретные условия для химического равновесия .

Химические реакции, как правило, обратимы: наряду с химическим взаимодействием между исходными веществами (прямая реакция) протекает взаимодействие и между продуктами (обратная реакция). По мере протекания процесса скорость прямой реакции уменьшается, а скорость обратной реакции увеличивается; в какой-то момент времени скорости прямой и обратной реакций становятся равными – наступает состояние химического равновесия. Химическое равновесие характеризуется неизменностью числа молекул веществ, составляющих химическую систему, при неизменных внешних условиях. Так как условием равновесия при постоянных температурах Тир служит минимум энергии Гиббса (G = 0), то в условиях химического равновесия должно также соблюдаться равенство J dnJ 0, где J – химический потенциал компонента J; nJ – количество компонента J (моль) .

Известно, что химическим потенциалом называется величина G J ( )T, p,ni GJ .

nJ Большая положительная величина указывает на высокую реакционную способность частиц .

Закон действующих масс. Впервые зависимость направления химического процесса от концентрации реагирующих веществ установил Н. Н. Бекетов (1865), убедительно обосновав это положение значительным числом опытов .

В математической форме закон действующих масс был выражен Гульдбергом и Вааге (1867) .

Рассмотрим кинетический вывод закона действующих масс на примере гомогенной реакции аА + bВ rR + sS .

(I) Как известно из курса общей химии, скорость прямой реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов А и В:

w k1c a cB, b A а скорость обратной реакции – произведению концентраций продуктов R и S:

w k2cRcS .

rs

–  –  –

где c A,e, cB,e, cR,e, cS,e – равновесные концентрации .

Отношение констант скоростей, называемое константой равновесия, обозначим через Кс.

Получаем выражение закона действующих масс:

r s k1 cR,ecS,e Kс a b. (2.1) k2 c A,ecB,e Как следует из выражения (2.1), константа равновесия не зависит от концентрации, так как изменение концентрации одного из участников реакции вызовет такие изменения концентрации всех остальных веществ, что Кс сохранит свое числовое значение. Таким образом, основное значение закона действующих масс состоит в том, что он устанавливает связь между равновесными концентрациями всех реагирующих веществ .

При анализе реакций, протекающих в газовой фазе, константу равновесия выражают через парциальные давления:

PR,e PSs,e r Kp a b .

PA,e PB,e Так как в соответствии с уравнением Менделеева – Клапейрона рJ = сJRT, то Кc = Кр (RT)–n, где n = (r + s – a – b), если все участники реакции (I) – газообразные вещества .

Константу равновесия можно выразить также через отношение молярных долей NJ участников реакции:

r s N R,e N S,e KN a b N A,e N B,e или через их количество nJ (моль):

r s nR,e nS,e Kn a b .

n A,e nB,e Для реальных систем константу равновесия выражают через летучести f или активности а. Так, для рассматриваемой реакции (I) f R,e f Ss,e r r s aR,eaS,e K f a b ; Ka a b .

f A,e f B,e a A,eaB,e При небольших давлениях при любых температурах p K a K f K p K N p n K n ( )n. (2.2) nR nS n A nB Константа равновесия и энергия Гиббса. Уравнение изотермы Вант-Гоффа .

Для рассматриваемой реакции (I) изменение энергии Гиббса выразится уравнением G r R s S a A b B. (2.3) Поскольку все участники реакции – идеальные газы, то при постоянной температуре J o RT ln pJ, (2.4) J где o – стандартный химический потенциал вещества J (индекс ° означает J стандартное состояние). Для идеальных газов за стандартное принято их состояние, при давлении 0,098 МПа и температуре 298 К. Подставляя химические потенциалы, выраженные в соответствии с формулой (2.4), в уравнение (2.3) и группируя слагаемые, получим G (ro so ao bo ) RT (r ln pR s ln pS a ln p A b ln pB ) .

R S A B Так как первое выражение в скобках есть Go, т. е. изменение энергии Гиббса в стандартном состоянии, то rs pR pS G G RT ln a b .

o p A pB В условиях химического равновесия G = 0 и, следовательно, r s pR,e pS,e G RT ln a b .

o p A,e pB,e Стандартная энергия Гиббса является характерной для реакции постоянной величиной. Поэтому и выражение под знаком логарифма должно быть постоянным. Обозначив его через Kр, получим Go RT ln K р. (2.5) Величина Кр, входящая в уравнение (2.5), является термодинамической константой равновесия .

Не следует забывать, что в выражение термодинамической константы равновесия входят не абсолютные значения равновесных парциальных давлений или концентраций веществ, участвующих в реакции, а относительные, т. е. безразмерные величины (например, давления, отнесенные к значениям стандартного давления). Поэтому термодинамические константы равновесия безразмерны .

Уравнение (2.5) называется уравнением изотермы Вант-Гоффа. Оно в общем виде связывает между собой энергию Гиббса и константу равновесия, которую можно вычислить, зная Go .

Значения стандартных энергий Гиббса образования многих тысяч химических соединений сведены в таблицы термодинамических свойств и приведены в справочной литературе. В случае отсутствия табличных значений Go их рассчитывают, используя уравнение G H TS, (2.6) где Н°, S° – стандартные изменения энтальпии и энтропии. Значения этих стандартных термодинамических величин также приводятся в литературе .

Порядок и знак величины Go позволяют качественно предвидеть положение равновесия реакции. Если Go0, равновесие сдвинуто вправо, выход продукта велик, а константа равновесия имеет большое числовое значение .

Если Go 0, равновесие сдвинуто влево, выход продукта мал, Кр 1 .

Для протекания реакции слева направо благоприятны большие отрицательные значения Н° (т. е. значительный тепловой эффект) и большие положительные значения S° (возрастание энтропии). Энтропийный член входит в уравнение (2.6) в виде произведения TS°, поэтому и повышение температуры усиливает влияние, оказываемое изменением энтропии. В условиях равновесия при любой температуре Н° = TS°, т. е .

влияние энергетического и энтропийного факторов одинаково .

Решая совместно уравнения (2.5) и (2.6) относительно Кp, получим Kp eG o eH o /( RT ) S o / R /( RT ) (2.7) e .

Из анализа выражения (2.7) очевидно, что для экзотермических реакций (Н° 0), протекающих с возрастанием энтропии, Kр 1, a G°0. Для эндотермических реакций (Н° 0) при убыли энтропии (S° 0) самопроизвольное протекание процесса невозможно. Если Н° и S° имеют один и тот же знак, термодинамическая вероятность протекания процесса определяется конкретными значениями Н°, S° и Т .

Рассмотрим на примере реакции синтеза аммиака совместное влияние Н° и S° на возможность осуществления процесса (значения термодинамических функций для участников процесса указаны под уравнением реакции):

N2 + 3Н2 2NH3 0 0 2(–46,1) H 298 o

–  –  –

Из приведенных данных видно, что изменение энтропии отрицательно и не благоприятствует протеканию реакции, но в то же время процесс характеризуется большим отрицательным энтальпийным эффектом H o, благодаря которому и возможно осуществление процесса. С ростом температуры реакция, как показывают калориметрические данные, становится еще более экзотермической (при температуре 725 К H = –113 кДж/моль), однако при отрицательном значении S повышение температуры весьма существенно уменьшает вероятность протекания процесса .

Химическое равновесие в гетерогенных реакциях.

В химических гетерогенных системах, как и в гомогенных, условием химического равновесия является соблюдение при постоянных температуре и давлении равенств:

dG = 0; J dnJ 0 .

Пусть, например, в реакции (I) компонент В находится в твердом или жидком состоянии, остальные вещества – газы .

r R s S a A b / 0, Тогда B где /, в отличие от R, S, A, при данной температуре постоянная B величина, так как является химическим потенциалом насыщенного пара компонента В .

Константу равновесия реакции (I) можно выразить через отношение парциальных давлений:

r s pR,e pS,e Kр, p a, e ( p B, e )b / A где р'В – давление насыщенного пара компонента В, являющееся постоянной величиной .

Вводя новую постоянную величину К'р = Кр(р'В,е)b, получим выражение для константы равновесия гетерогенной реакции r s p R, e pS, e Kp .

p a,e A Так, например, для реакции FeO + Н2 = Fe + Н2О твердое газ твердое пар вещ-во вещ-во константа равновесия K р pH2O,e / pH2,e, / т. е. равновесие достигается при определенном (постоянном для данной температуры) отношении парциальных давлений водяного пара и водорода независимо от относительных и абсолютных количеств оксида железа и железа. Для реакции обжига известняка СаСО3 СаО + СО2 твердое твердое газ вещ-во вещ-во Кр = РСО2,е, так как в этой реакции только один газообразный участник .

Равновесное давление РСО2,е должно быть для каждой температуры величиной постоянной, не зависящей ни от количества карбоната кальция, ни от количества оксида кальция. Оно сильно возрастает с повышением температуры и называется давлением диссоциации .

2.2. Способы смещения равновесия Положение равновесия всегда зависит от внешних условий, а так как внешние условия не могут сохраняться неизменными, то равновесие рано или поздно нарушается (смещается). Влияние изменения внешних условий на положение равновесия – принцип смещения равновесия, называемый в литературе принципом Ле Шателье, можно сформулировать следующим образом:

если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-нибудь из условий, определяющих положение равновесия, то в системе усилится то направление процесса, течение которого ослабляет влияние произведенного воздействия, и положение равновесия сместится в том же направлении .

Рассмотрим реакцию аА + bВ rR + sS, где реагенты (А, В) и продукты реакции (R, S) – идеальные газы. При равновесии справедливо равенство r s G o pR,e pS,e ln a b ln K p .

RT p A,e pB,e Если под внешним воздействием изменится значение одного из членов равенства G°/(RT) или pR,e pS,e /( p a,e pB,e ), оно нарушится и система выйдет r s b A из состояния равновесия. В результате система будет стремиться к достижению нового состояния равновесия, характеризующегося новыми значениями равновесных парциальных давлений реагентов и продуктов .

Так как равновесие характеризуется равенством скоростей прямой и обратной реакций, можно сказать, что смещение равновесия происходит тогда, когда произведенное воздействие неодинаково влияет на скорости прямого и обратного процессов. Это нарушение равенства скоростей и приводит к переходу системы в новое состояние равновесия, при котором скорости прямой и обратной реакций опять станут равными, но будут отличаться от первоначальных значений .

Влияние давления. Характер влияния давления на равновесие химических реакций определяется знаком разности числа молей газообразных участников реакции n или знаком изменения объема V .

Для газовых реакций, в которых число молей продуктов превышает число молей реагентов, т. е. n 0, увеличение давления неблагоприятно .

Смещению равновесия реакции вправо способствует снижение давления .

Если же реакция протекает с уменьшением числа молей (n 0), повышение давления целесообразно – оно смещает равновесие реакции в сторону образования продуктов .

Чувствительность положения равновесия к изменениям давления тем больше, чем большим изменением объема V (или n) сопровождается тот или иной процесс. Значительные изменения объема могут происходить только в реакциях, в которых участвуют газы, или в тех случаях, когда хотя бы один из компонентов находится в газообразном состоянии .

Количественная оценка влияния давления на состояние равновесия дается уравнением (2.2) .

Влияние инертного газа. Введение инертного газа в систему при р = const подобно эффекту уменьшения общего давления. Если реакция протекает с уменьшением числа молей (n 0), разбавление инертным газом смещает равновесие реакции в сторону исходных реагентов. С увеличением числа молей (n 0) равновесие смещается вправо. Поэтому в технологических процессах, сопровождаемых химическими реакциями, для которых n 0, стремятся к уменьшению накопления инертных газов в системе. Так, если в азотно-водородно-аммиачной смеси, взятой при р = 100 МПа, содержалось бы 10 % инертного газа, то это было бы равносильно снижению давления на 25 МПа. Для поддержания высоких выходов аммиака в системе регулярно проводятся «продувка» и добавление свежего газа .

Выводы о влиянии инертного газа непосредственно следуют и из закона Дальтона p1 N1 p, (2.8) из которого видно, что эффект разбавления (уменьшения N1) подобен эффекту снижения общего давления р в системе .

Влияние концентрации. В соответствии с принципом Ле Шателье введение в равновесную систему дополнительных количеств какого-либо вещества вызывает смещение равновесия в том направлении, при котором концентрация этого вещества уменьшается. Поэтому введение избытка исходных веществ смещает равновесие вправо; введение избытка продукта вызовет смещение равновесия влево. Так, избыток кислорода увеличивает равновесную степень превращения SO2 в SO3 .

Увеличивая концентрацию одного из реагентов (создавая его избыток), можно повысить степень превращения другого. Этим широко пользуются в химической технологии, добиваясь полного превращения дорогостоящего компонента сырья .

Во многих случаях смещение равновесия процесса вправо можно осуществить и выводом продуктов из реакционной зоны – уменьшением концентрации продукта.

Так, введение в систему водоотнимающих средств (например, H2SO4) позволяет сместить равновесие реакции этерификации вправо:

СН3ОН + СН3СООН СН3СООСН3 + Н2О .

Влияние температуры. Направление смещения равновесия при изменении температуры зависит от знака теплового эффекта реакции. Повышение температуры всегда благоприятствует накоплению веществ, образующихся в данной реакции с поглощением теплоты, т. е. усиливает эндотермическое направление процесса. Понижение температуры действует в противоположную сторону, т. е. усиливает экзотермическое направление .

При изменении температуры процесса равновесие смещается в направлении, для которого изменение энтропии имеет тот же знак, что и изменение температуры T. Например, для рассмотренной выше реакции синтеза аммиака S 0, следовательно, повышение температуры усилит реакцию диссоциации аммиака, а понижение температуры будет способствовать протеканию реакции синтеза слева направо. Учет знака теплового эффекта реакции (H 0) приводит к тому же выводу: повышение температуры смещает равновесие в сторону исходных реагентов (усиливает эндотермическое направление реакции), понижение температуры действует в противоположном направлении .

Следует отметить, что с изменением температуры равновесие смещается тем сильнее, чем большим тепловым эффектом сопровождается та или иная химическая реакция .

Итак, применяя принцип Ле Шателье, можно, не выполняя термодинамические расчеты, предсказать направление химических реакций, т. е. качественно судить о состоянии их равновесия .

–  –  –

где H° – изменение энтальпии при стандартном состоянии .

Из уравнения (2.9) следует, что при положительных значениях H° (эндотермические реакции) d ln K p / dT 0 и Кр(Т) – возрастающая функция .

Если H° 0 (экзотермические реакции), то d ln K p / dT 0 и константа равновесия уменьшается с повышением температуры. В обоих случаях равновесные концентрации участников реакции меняются, т. е. анализ уравнения показывает, что оно в количественной форме отражает вывод, вытекающий из принципа смещения равновесия: повышение температуры всегда смещает равновесие в направлении эндотермической реакции .

Для процессов, протекающих при постоянном объеме, зависимость константы равновесия от температуры передается уравнением изохоры ВантГоффа U o d ln Kc, dT v RT 2 где U° – изменение внутренней энергии в стандартном состоянии .

Уравнения изобары и изохоры реакции определяют зависимость константы равновесия от температуры в дифференциальной форме. Для практических расчетов равновесия при различных температурах требуется провести интегрирование этих уравнений. Если H° не зависит от температуры (это справедливо для узкого интервала температур), то из выражения (2.9) получаем T2 H o H o 1 1 K p (T2 ) dT ( ), ln RT 2 K p (T1) R T1 T2 T1 по которому, располагая данными о Н° и Кр для какой-либо одной температуры Т1 можно легко определить значение константы равновесия при другой температуре Т2 .

Интегрируя уравнение (2.9) при условии независимости теплового эффекта от температуры, можно вынести Н° из-под знака интеграла и получить следующее уравнение:

H o ln K p B, RT где В – постоянная интегрирования .

Так как согласно уравнению изотермы Вант-Гоффа H o S o ln K p, RT R то В = S°/R (при условии независимости Н° И S° от температуры) .

2.4. Расчет равновесия по термодинамическим данным Расчет константы равновесия и изменения энергии Гиббса позволяет определить равновесный состав реакционной смеси, а также и максимально возможное количество продуктов .

Определение констант равновесия химических реакций. В основе расчета констант равновесия для идеальных газов по термодинамическим данным лежат уравнения (2.5) и (2.6). Эти уравнения связывают константу равновесия с изменением энергии Гиббса G°, зависящей от изменения энтальпии Н° и энтропии S°. При этом, поскольку важно не абсолютное значение термодинамических функций отдельных участников реакции, а лишь их изменение, необходимо иметь какую-то точку отсчета. В качестве таковой принято, что для простых веществ (С, О2, Н2 и т. п.) в стандартных условиях и стандартном состоянии (для газов – идеальный газ, для жидкостей – чистая жидкость, для твердого тела – наиболее стабильная при данных условиях модификация) G298 = 0 и H 298 = 0. Тогда каждое o o

–  –  –

Определение констант равновесия сложных реакций осуществляют комбинированием простых реакций. При этом важно выделить и учесть каждую из составляющих простых реакций. Комбинирование необходимо проводить таким образом, чтобы через константы, известные и приводимые в таблицах, можно было выразить константы более сложных реакций или получить по известным константам неизвестные .

Так, для последовательных превращений

1) А + B R

2) R S + Z A + B S + Z константа равновесия суммарной реакции равна произведению констант равновесия составляющих ее простых реакций:

–  –  –

Определение состава реакционной смеси при химическом равновесии .

Рассмотрим связь константы равновесия Kр и равновесной степени превращения хa,е для газовой реакции А 2R .

После установления равновесия на 1 моль введенного вещества реакционная смесь будет содержать (1 – хa,е) моль реагента А и 2хa,е моль продукта R .

Всего в равновесном состоянии будет находиться 1 – хa,е + 2хa,е = = 1 + хa,е моль.

Если общее давление системы в момент равновесия равно р, можем записать равновесные парциальные давления компонентов согласно выражению (2.8):

1 x A,e 2 x A,e p A,e p; pR,e p .

1 x A,e 1 x A,e Тогда связь между константой равновесия и равновесной степенью превращения выразится уравнением

–  –  –

реакций и оценить предельно достижимые (равновесные) состояния реакционной системы .

Однако она не может ответить на вопросы, имеющие чрезвычайно важное практическое значение в химической технологии: как быстро произойдет химическое превращение, за какой промежуток времени будет получено то или иное количество продукта реакции .

Решающее значение при выборе условий проведения химикотехнологических процессов имеют вопросы скорости химических превращений, изучаемые химической кинетикой .

Для химической технологии важен конечный результат кинетических исследований – конкретный вид уравнения, позволяющего рассчитывать скорость химической реакции при различных условиях ее проведения .

Кинетические уравнения, содержащие необходимую информацию об основных закономерностях химических превращений, являются первоосновой математической модели химического реактора. Без знания кинетических закономерностей невозможно правильно выбрать тип реактора и рассчитать его конструктивные размеры .

Вопросы изучения кинетики химических реакций, определения кинетических параметров подробно рассматриваются в руководствах по физической химии и химической кинетике. Здесь основное внимание будет обращено на практические приложения результатов кинетических исследований .

3.1. Скорость гомогенных химических реакций Скорость химической реакции wrJ принято выражать количеством (моль) nJ одного из реагентов или продуктов, прореагировавшим (или образовавшимся) в единицу времени в единице реакционного пространства .

Для гомогенной химической реакции 1 dnJ wrJ (3.1), V d где V – реакционный объем .

Скорость химической реакции может быть измерена по любому компоненту, участвующему в реакции. Она всегда положительна, поэтому знак перед производной dnJ /d должен определяться тем, является ли вещество J исходным реагентом (тогда dnJ/d отрицательна) или продуктом (тогда dnJ/d положительна). Иногда нельзя определенно сказать, является ли вещество J реагентом или продуктом. Например, при протекании последовательных реакций A R, RS вещество R является продуктом по отношению к первой стадии и реагентом по отношению ко второй. В этом случае необходимо, чтобы знак перед производной находился в определенном соответствии со знаками в кинетическом уравнении (см. § 3.2) .

В том случае, если реакция протекает при постоянном объеме, скорость определяют как изменение молярной концентрации с в единицу времени:

d ( nJ / V ) dc wrJ J. (3.2) d d Если химическая реакция описывается стехиометрическим уравнением аА + bB + сС +… rR + sS + qQ..., то изменения количеств реагентов и продуктов nJ, в результате ее протекания связаны между собой соотношениями (1.3). Скорости реакции, определенные по изменению количества различных реагентов в соответствии с уравнениями (3.1) или (3.2), количественно различаются между собой, если не равны стехиометрические коэффициенты у этих реагентов .

В то же время из уравнений (3.1) и (1.3) следует, что для скоростей реакции, рассчитанных по изменению количества разных реагентов или продуктов, будет выполняться условие wrA wrB wrC w... rJ .

a b c j Такая ситуация создает некоторые неудобства в количественном определении скорости реакции, так как измеренная по изменению количеств различных реагентов скорость одной и той же реакции будет выражаться различными числовыми значениями. Для устранения этого неудобства далее будем определять скорость реакции по уравнению 1 1 dnJ 1 dcJ wrJ, (3.3) j V d j d где j – стехиометрический коэффициент у компонента J, по которому рассчитывают скорость реакции .

Тогда скорость «приводится к общему знаменателю» и независимо от того, по изменению количества какого конкретного реагента или продукта она определялась, численно будет одинакова, т. е .

wrA wrB... wrJ wr .

Экспериментально скорость химической реакции определяют, изучая изменение во времени количества (или концентрации) некоторого реагента или продукта .

Численно скорость реакции выражают в единицах концентрации, отнесенных к единице времени, например: кмоль·м–3·ч–1; моль·л–1·с–1 и т. д .

3.2. Зависимость скорости химических реакций от концентрации реагентов. Кинетические уравнения Скорость химического превращения зависит от большого числа переменных. Результаты экспериментальных исследований различных реакций показали, что на скорость влияют не только факторы, определяющие состояние химического равновесия (температура, давление, состав реакционной системы), но и иные причины, такие, как наличие или отсутствие посторонних веществ, не претерпевающих изменений в результате реакции, условия физической транспортировки реагентов к реакционным центрам и др .

Факторы, оказывающие влияние на скорость химического превращения, обычно подразделяют на две группы:

– чисто кинетические (микрокинетические), определяющие скорость взаимодействия на молекулярном уровне;

– макрокинетические, определяющие влияние на скорость реакции условий транспорта реагентов к зоне реакции, наличия или отсутствия перемешивания, геометрических размеров реактора .

Рассмотрим сначала влияние микрокинетических факторов на скорость химических реакций .

Законы химической кинетики основаны на двух простых принципах (постулатах), впервые установленных при изучении реакций в растворах:

скорость химической реакции пропорциональна концентрациям реагентов;

суммарная скорость нескольких последовательных превращений, широко различающихся по скорости, определяется скоростью наиболее медленной стадии .

Функциональная зависимость скорости химической реакции от концентраций компонентов реакционной смеси wr = wr (cA, сВ,..., сJ) называется кинетическим уравнением реакции .

В химической кинетике принято делить химические реакции на элементарные и неэлементарные (сложные) .

Элементарными (одностадийными) называются реакции, осуществление которых связано с преодолением одного энергетического барьера при переходе из одного состояния реакционной системы в другое. Механизм такой реакции соответствует ее стехиометрическому уравнению .

Кинетическое уравнение необратимой элементарной реакции аА + bB rR + sS (I) в соответствии с первым постулатом, основанном на законе действующих масс, имеет вид wr kc a cB .

b (3.4) A Коэффициент пропорциональности k, входящий в кинетическое уравнение (3.4), называют константой скорости химической реакции. Целочисленные показатели степени а и b у концентраций реагентов А и В в кинетическом уравнении (3.4) для элементарной реакции называются порядками реакции по реагентам соответственно А и В. Их сумма а + b = n называется общим порядком реакции. Для элементарных реакций частные порядки (порядки реакций по отдельным реагентам) равны соответствующим стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции .

Наряду с понятием «порядок реакции» в химической кинетике используют понятие «молекулярность реакции». Молекулярность реакции равняется минимальному числу молекул, одновременно принимающих участие в одном элементарном акте реакции .

Для элементарных реакций порядок равен молекулярности и может иметь значения 1, 2, 3. Порядок (или молекулярность) элементарных реакций не превышает значения 3, так как вероятность одновременного столкновения более чем трех молекул чрезвычайно низка .

Однако большинство химических реакций не являются элементарными: они протекают через ряд промежуточных стадий. Стехиометрическое уравнение неэлементарной (сложной) реакции отражает лишь начальное и конечное состояния данной реакционной системы и не описывает механизм реакции .

Сложную реакцию иногда удобно рассматривать как формально простую, т .

е. считать, что она протекает в одну, а не в несколько стадий. Так можно поступить, если в условиях рассматриваемой задачи промежуточные продукты не обнаруживаются .

Для формально простой реакции аА + bВ + dD rR + sS + qQ кинетическое уравнение по аналогии с простой (элементарной) реакцией можно записать в следующем виде:

wrA kc c cD, AB где частные порядки реакции, и находят экспериментально. В общем случае a, b, d, т. е. молекулярность и порядок реакции не совпадают. Полный порядок реакции п = + + и частные порядки в таком уравнении могут быть целочисленными, но могут быть и дробными, так как закон действующих масс, предполагающий целочисленные показатели степеней у концентраций в кинетическом уравнении, строго применим только к элементарным реакциям .

Наряду с неэлементарными реакциями, которые можно рассматривать как формально простые, существует много сложных реакций, которые явно распадаются на стадии (продукты различных стадий образуются в значительных количествах) .

Простейшими типами сложных реакций являются параллельные и последовательные реакции .

В параллельных реакциях взаимодействие одних и тех же реагентов может протекать по различным реакционным путям с образованием различных продуктов. В качестве примера можно указать на параллельные реакции окисления аммиака, продуктами которых могут быть или оксид азота NО, или оксид диазота N2О, или азот N2 .

В последовательных реакциях продукт первой реакции является исходным реагентом для второй. Реакция может состоять как из двух, так и из большего числа стадий, следующих друг за другом. Примером таких реакций могут служить реакции расщепления углеводородов с длинной углеродной цепочкой на все более мелкие молекулы .

В случае если известен механизм сложной реакции (элементарные стадии, через которые она протекает), скорость реакции по одному из веществ – ее участников – равна алгебраической сумме скоростей тех элементарных стадий, в которых это вещество принимает участие .

При определении знаков у членов этой суммы удобно пользоваться формальным правилом: производной концентрации данного компонента по времени dcJ /d приписывают знак минус независимо от того, является ли компонент J исходным реагентом или продуктом реакции; скорости элементарных стадий, в которых компонент J расходуется (является реагентом), записывают в общей сумме со знаком плюс, скорости стадий, в которых компонент J образуется (является продуктом), – со знаком минус .

–  –  –

3.3. Способы изменения скорости простых и сложных реакций Как указывалось, скорость химической реакции зависит от большого числа различных факторов. Из кинетических уравнений следует, прежде всего, что скорость простой реакции пропорциональна концентрациям веществ, являющихся реагентами в данной реакции. Следовательно, для простых реакций увеличение концентрации исходных веществ практически всегда приводит к увеличению скорости (за исключением реакций нулевого порядка, скорость которых не зависит от концентрации) .

Если реакция, описываемая стехиометрическим уравнением (I), характеризуется различающимися частными порядками по компонентам А и В, наибольшее влияние на скорость реакции будет оказывать изменение концентрации реагента, имеющего больший частный порядок. Например, если кинетическое уравнение реакции, в которой участвуют два реагента, имеет вид wrA kc 2 cB, то увеличение концентрации реагента А в 2 раза вызовет рост 0,25 A скорости в 4 раза, а двукратное повышение концентрации реагента В приведет к возрастанию скорости лишь в 1,19 раза .

Для сложных реакций, в частности для параллельных, вопрос о выборе концентраций реагентов для управления процессом также не является однозначным.

Рассмотрим для примера систему из двух параллельных реакций разного порядка (при постоянной температуре):

k a1 A rR, (II) k2 a2 A sS Говоря об увеличении скорости такой реакции, нужно сначала решить, какая реакция более важна, т. е. какая реакция приводит к образованию нужного целевого продукта. Нас интересует чаще всего не то, насколько быстро израсходуется реагент А, а насколько быстрее будет образовываться целевой продукт по сравнению с побочным .

Пусть в рассматриваемом примере целевым является продукт первой реакции R, а побочным – продукт S .

Для анализа соотношения скоростей целевого и побочных процессов пользуются мгновенной, или дифференциальной, селективностью, равной отношению скорости расходования реагента А на целевую реакцию к общей скорости расходования реагента и на целевую, и на побочные реакции .

Значение дифференциальной селективности в ходе процесса в общем случае не остается постоянным, так как оно определяется отношением скоростей реакций, а скорость реакции по мере ее протекания меняется. Таким образом, дифференциальная селективность характеризует эффективность целевой реакции в некоторый момент времени при некотором значении концентраций реагентов и продуктов и при заданной температуре. Лишь в том случае, когда параметры процесса во времени и пространстве не меняются (это возможно при проведении процесса в стационарном реакторе идеального смешения), ' остается постоянной величиной .

При протекании химической реакции меняются концентрации реагентов и продуктов. Рассмотрим, как при изменении концентрации исходного реагента А для системы параллельных реакций (II) при постоянной температуре процесса меняется дифференциальная селективность ' .

Пусть целевая реакция имеет по исходному реагенту А порядок n1, а побочная реакция – п2, тогда wr ( A R ) k1c n1 ;

A

–  –  –

Рис. 3.1. Зависимость дифференциальной селективности от концентрации исходного реагента А для параллельных реакций при различных соотношениях порядков реакций n1 и п2: 1 – п1= 1, k1 = 10 ч–1 n2 = 2,5, k2 = 15 м4,5/(кмолъ1,5·ч);

2 – n1 = 2,5, k1 =154,5/(кмолъ1,5·ч); n2 = 1; k2 = 10 ч–1 При n 0 (n1 п2) характер зависимости ' от концентрации исходного реагента противоположный: d'/dcA 0, следовательно, '(сА) – убывающая функция (кривая 1), и более высокая дифференциальная селективность по целевому продукту достигается при низкой концентрации исходного реагента. Следовательно, не всегда выгодно стремиться увеличивать концентрацию реагента. Правда, при низких концентрациях реагента небольшим будет абсолютное значение скорости при прочих равных условиях. Тогда нужно искать другие пути увеличения скорости реакции при сохранении высокого значения дифференциальной селективности. При n = 0 дифференциальная селективность, как это видно из уравнения (3.7), остается постоянной величиной при любых значениях концентрации исходных реагентов, и изменить ' можно, лишь изменив соотношение k2/k1 .

Проще всего можно повлиять на это соотношение, изменив температуру проведения реакции, так как температура является одним из технологических параметров, в наибольшей степени влияющим на скорость химической реакции. Рассмотрим влияние температуры на скорость химической реакции более подробно .

Экспериментально при изучении кинетики химических реакций было обнаружено, что при увеличении температуры на 10 градусов скорость реакции возрастает в 2–4 раза. Более строго эта зависимость выражается в виде уравнения Аррениуса E k k0 exp( (3.8) ), RT где k – константа скорости реакции; k0 – предэкспоненциальный множитель;

Е – энергия активации реакции; R – универсальная газовая постоянная; Т – температура .

Энергия активации элементарной реакции Е – это минимальный избыток энергии над средней внутренней энергией молекул, необходимый для того, чтобы произошло химическое взаимодействие (энергетический барьер, который должны преодолеть молекулы при переходе из одного состояния реакционной системы в другое) .

Для обратимых реакций разность энергий активации прямой (E1) и обратной (Е2) реакций равна тепловому эффекту реакции .

Предэкспоненциальный множитель k0 учитывает число соударений, вероятность распада активированного комплекса реакции на исходные реагенты без образования продуктов реакции, пространственную ориентацию молекул реагентов, а также ряд других факторов, влияющих на скорость реакции и не зависящих от температуры. При более строгом рассмотрении следует учесть, что k0 также зависит от температуры, но при температурах, когда RTЕ, с достаточно хорошим приближением этой зависимостью можно пренебречь .

Часто уравнение Аррениуса представляют в виде линейной зависимости логарифма константы скорости от обратной температуры: ln k = f(l/T). В таком виде удобно провести его анализ .

Из анализа зависимости ln k = f(l/T), приведенной на рис. 3.2, можно сделать следующие выводы .

Во-первых, из неравномерности температурной шкалы следует, что химические реакции более чувствительны к изменениям температуры в области более низких температур. На прямой 1, соответствующей химической реакции с энергией активации 165 кДж/моль, выбраны два участка I и II, характеризующиеся одинаковым изменением температуры (T = 100 К), но в разных температурных интервалах: участок I – в области температур, близких к комнатной температуре, участок II – в области более высоких температур (~600 К). Для участка I при изменении температуры на 100 градусов константа скорости реакции k1 увеличивается в 1,9·107 раз, для участка II при той же T наблюдается увеличение константы скорости лишь в 820 раз, примерно на четыре порядка ниже, чем на участке I .

Второй важный вывод вытекает из сравнения температурных зависимостей скоростей реакций с различными значениями энергии активации. Чем выше энергия активации реакции, тем более чувствительна она к изменениям температуры .

При изменении температуры от 500 до 600 К скорость первой реакции (Е = 165 кДж/моль) увеличивается в 820 раз (участок II), а скорость второй реакции (E = 40 кДж/моль) – лишь в 5,3 раза (участок III) .

Последний вывод чрезвычайно важен при выборе условий проведения сложных (параллельных и последовательных) реакций .

Рис. 3.2. Зависимость константы скорости химической реакции от температуры для реакций с энергиями активации 165 кДж/моль (1) и 40 кДж/моль (2): участок I – изменение ln k при росте температуры с 300 до 400 К; участок II – то же, при росте температуры с 500 до 600 К; участок III – изменение ln k для реакции с низкой энергией активации при изменении температуры с 500 до 600 К

–  –  –

при температуре, когда константы скоростей отдельных элементарных реакций имеют следующие значения: k1 = 0,02 м3/(кмоль·с), k2 = 0,0015 с–1, k3 = 0,0028 c–1. Начальный состав реакционной смеси: сА,0 = 0,1 кмоль/м3, сB,0 = 0,3 кмоль/м3, cR,0 = cS,0 = сР,0 = 0. В реакторе установились концентрации продуктов: cR = 0,028 кмоль/м3, ср = 0,05 кмоль/м3; степень превращения исходного реагента хА = 0,2. Определите значения скоростей химической реакции по веществам R и Р .

11. Протекает сложная реакция k1 A R, k2 k3 R S при температуре, когда константы скоростей отдельных элементарных реакций имеют следующие значения: k1 = 0,0028 c–1, k2 = 0,051 c–1, k3 = 0,0032 c–1. Начальная концентрация исходного реагента сА,0=1,65 кмоль/м3; фактическая степень превращения исходного реагента хА составляет 30 % от равновесной степени превращения хА,e; концентрация продукта RcR = 0,15 кмоль/м3. Определите значение скорости реакции по продукту R (wrR) .

12. От каких микрокинетических факторов зависит скорость химической реакции?

13. В гомогенной химической реакции участвуют два реагента А и В. Реакция имеет первый порядок по реагенту А и второй порядок по реагенту В. Увеличение концентрации какого реагента даст больший эффект увеличения скорости реакции?

14. Выведите уравнение зависимости дифференциальной селективности от концентрации реагента А для параллельных реакций, имеющих разный порядок по реагенту А .

15. Вещества А и В участвуют в двух параллельных реакциях, причем частный порядок по реагенту А выше в целевой реакции, а частный порядок по реагенту В выше в побочной реакции. Какие можно сделать рекомендации по изменению концентраций реагентов для обеспечения высокой дифференциальной селективности? Как можно эти рекомендации выполнить при технологическом оформлении процесса?

16. Запишите уравнение Аррениуса в дифференциальной, интегральной и логарифмической формах. В чем суть уравнения Аррениуса?

17. Определите энергию активации реакции, если при изменении температуры с 450 до 500 °С ее скорость возрастет в 2,73 раза .

18. При температуре 748 К константа скорости реакции составляет 3,2·10 5 ч–1 .

Определите константу скорости этой реакции при температуре 793 К, если ее энергия активации Е = 87,9 кДж/моль .

19. При проведении кинетических экспериментов определены следующие значения константы скорости химической реакции (м3/(кмоль·ч)) при различных температурах (К):

398 м3/(кмоль·ч) .

Т 298 323 348 373 0,51 0,82 1,35 1,92 2,62 К .

K Определите энергию активации реакции .

20. Для реакции n-го порядка nА Продукты экспериментально получена зависимость концентрации реагента (кмоль/м3) от времени проведения реакции (мин) в периодическом реакторе при постоянной температуре:

, мин 0 1 2 3 4 5;

сА, кмоль/м 2,00 0,96 0,63 0,47 0,39 0,31 .

Определите порядок реакции и вычислите константу скорости .

21. Почему эффективность повышения температуры, как средства относительного увеличения скорости реакции, выше при низких температурах, чем при высоких температурах?

22. Проанализируйте зависимость дифференциальной селективности от температуры для двух параллельных реакций одинакового порядка .

23. Две параллельные реакции а1А + b1В rR + sS (целевая реакция);

a2А + b2В yY + zZ (побочная реакция) характеризуются кинетическими уравнениями wrA,цел k1c0,8c1,54 ; wrA,поб k2c1,5cB 0,25 AB A и энергиями активации E1 = 45 кДж/моль, Е2 = 65 кДж/моль .

Проанализируйте зависимость дифференциальной селективности для такой системы реакций:

а) от концентрации реагента А;

б) от концентрации реагента В;

в) от температуры .

Какие можно дать рекомендации по выбору технологического режима для этого процесса на основе проведенного анализа?

24.Две параллельные реакции характеризуются одинаковым порядком и различными значениями энергии активации: энергия активации целевой реакции равна 84 кДж/моль, энергия активации побочной реакции – 45 кДж/моль. Как повлияет увеличение температуры на дифференциальную селективность? Во сколько раз изменится дифференциальная селективность ' при увеличении температуры проведения реакции от 100 до 500 °С?

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРАХ

Химический реактор — агрегат для проведения химических реакций объёмом от нескольких миллилитров до десятков кубометров. В зависимости от условий протекания реакций и технологических требований реакторы делятся: реакторы для реакций в гомогенных системах и в гетерогенных системах; реакторы низкого, среднего и высокого давления; реакторы низкотемпературные и высокотемпературные; реакторы периодического, полунепрерывного и непрерывного действия. Химические реакторы внутренним объёмом до 10 литров применяются в основном в лабораториях в исследовательских целях и в пилотных установках .

Реакторы объемом от 100 литров работают в химической, фармацевтической, целлюлозной, парфюмерной промышленности и других. Химические реакторы используются для ведения различных химических реакций, испарения, кристаллизации, плавления и гомогенизации исходных компонентов или продуктов реакции .

Цель работы реактора – выработка конечного продукта из исходных компонентов при соблюдении требований максимальной эффективности процесса:

создание устойчивого и стабильного режима проведения 1 .

реакции;

высокие энергетические показатели;

2 .

минимальная стоимость реактора;

3 .

простота работы и ремонта .

4 .

Т.е., химическими реакторами принято считать аппараты, в которых осуществляются химические процессы с целью получения определенного вещества в рамках одного технологического процесса .

При оценке работы реактора очень важно знать основные его характеристики (степень превращения, выход и избирательностьселективность) .

Центральным аппаратом в любой химико-технологической системе, включающей целый ряд машин и аппаратов, соединенных между собой различными связями, является химический реактор – аппарат, в котором протекает химический процесс. Выбор типа, конструкции и расчет химического реактора, создание системы управления его работой – одна из важных задач химической технологии .

Как и в случае других аппаратов, используемых в химической промышленности (теплообменных, массообменных и др.), для изучения, расчета и проектирования химических реакторов применяется метод моделирования .

Существует две основные модели протекания реакций в реакторах:

- реактор идеального вытеснения (РИВ);

- реактор идеального смешения (РИС) .

Реактором идеального вытеснения называется реактор, в котором в любом поперечном сечении, нормальном к направлению движения потока жидкости, скорость и все свойства жидкости (давление, состав, температура и др.) распределены равномерно, а продольные диффузионные потоки отсутствуют .

Таким образом, в реакторе идеального вытеснения все элементы жидкости проходят через реактор за одинаковое время, и последовательность изменения свойств жидкости одинакова для всех элементов. Поскольку диффузия из одного «поперечного» элемента в другой отсутствует, степень превращения в каждом элементе остается одной и той же .

Это позволяет рассматривать каждый такой элемент как реактор периодического действия с длительностью цикла, равной времени прохождения элемента через реактор .

Реактор идеального смешивания определяется как реактор, в котором поступающая в него жидкость мгновенно перемешивается с содержимым объема реактора, так что состав смеси в любой точке объема реактора одинаков .

Таким образом, реактор идеального смешивания является по смыслу крайней противоположностью реактора идеального вытеснения .

4.1. Моделирование химических реакторов и протекающих в них химических процессов Моделирование – это метод изучения различных объектов, при котором исследования проводят на модели, а результаты количественно распространяют на оригинал. Модель может представлять собой уменьшенную по определенным законам (или иногда увеличенную) копию реального объекта. Но моделью может быть и определенная система представлений о реальном объекте, выражаемая как совокупность математических структур: уравнений, неравенств, таблиц, графиков. Такую модель обычно называют математическим описанием объекта, или его математической моделью .

Математическая модель – некоторое упрощенное изображение процесса в реакторе, которое сохраняет наиболее существенные свойства реального объекта и передает их в математической форме. В зависимости от поставленной задачи математическая модель учитывает разное число признаков объекта и поэтому может быть широкой или узкой .

Разработка моделей, в частности моделей реакторов и протекающих в них химических процессов, – задача непростая, так как требования к математической модели часто бывают противоречивыми .

Во-первых, модель должна быть проще реального объекта, наглядно и отчетливо передавать все качественные стороны интересующего нас явления. Только в этом случае можно сохранить «физический контроль» над моделью. Если модель будет сложнее объекта, то моделирование теряет смысл, так как в этом случае для изучения явления легче было бы исследовать сам объект, а не модель. Чем сложнее математическая модель, тем меньше вероятность получения аналитических решений на ее основе, следовательно, тем больше вероятность появления больших ошибок при расчетах на ее основе .

Однако излишнее упрощение модели рискованно из-за вероятности потерять какие-либо существенные стороны изучаемого явления. Исходя из этих соображений, формулируется второе требование: модель должна быть достаточно полной и подробной, точно передавать не только качественные, но и количественные закономерности явления. Если не выполнить этого требования, затруднительно будет использовать разработанную модель для расчета химических реакторов в широких диапазонах изменения условий их работы .

Противоречивость этих требований очевидна: без обстоятельного изучения свойств системы не всегда ясно, какие факторы наиболее существенны, а какими можно пренебречь. При упрощении модели можно не учесть важные элементы изучения явления и этим сделать модель непригодной для расчета реального аппарата, и в то же время полная модель может быть столь сложной в математическом отношении, что достаточно точный расчет на ее основе также станет невозможным. Следовательно, разработка математической модели реактора всегда связана с поиском компромисса между указанными требованиями .

Облегчить эту сложную задачу помогают некоторые общие принципы, в частности использование системного подхода к химическим реакторам и химическим процессам. Химический реактор рассматривают как сложную систему, т. е. множество элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и образующих целостность, единство. В рамках системного подхода удобно использовать иерархический принцип. Его суть состоит в том, что сложная система рассматривается как совокупность подсистем, связанных между собой. Подсистемы, находящиеся на более высокой ступени иерархии, выполняют все функции подсистемы, принадлежащей более низкой ступени иерархии .

Реактор и реакционный узел, будучи сложными объектами, имеют многоступенчатую структуру, и их математические модели строятся последовательно на основе предварительного построения моделей их составных частей и введения соотношений, связывающих переход с одного уровня на другой. Исследование сложного процесса по частям дает возможность переходить к модели более высокого уровня, включая в нее как составную часть узкую модель более низкого уровня. Первоначально проведенный анализ моделей более низкого уровня существенно упрощает анализ процесса в целом, и в то же время в рамках иерархического подхода легче учесть взаимосвязь между различными уровнями системы .

Конечно, разбиение на иерархические уровни может быть многовариантным. Рассмотрим один из возможных вариантов иерархической структуры химического процесса, протекающего в реакторе (в порядке возрастания ступеней иерархии) .

В качестве нижнего уровня иерархии чаще всего рассматривают молекулярный уровень – межмолекулярное взаимодействие на расстояниях, примерно равных размерам молекул, определяемое закономерностями химической кинетики, стехиометрическими соотношениями, устанавливающими количественную взаимосвязь между расходованием различных реагентов и образованием продуктов реакции, а также законы химического равновесия .

Следующим является уровень малого объема – некоторый элемент реакционного объема макроскопического размера, например сфера или цилиндр с поперечным сечением в несколько квадратных миллиметров или сантиметров. Таким элементом может быть одно зерно катализатора, пузырек газа, поднимающийся в барботажном слое, один элемент насадки в насадочной колонне и т. д. Закономерности предыдущего уровня должны быть теперь дополнены закономерностями тепло- и массопереноса .

Уровень рабочей зоны аппарата – статистическая совокупность изученных на предыдущем уровне элементов малого объема, например слой катализатора, насадочный слой, барботажный слой и т. д. На этом уровне необходимо учитывать эффекты, связанные с характером движения потока. В ряде случаев (например, при рассмотрении гомогенных реакций) на этот уровень можно перейти с первого, минуя уровень малого объема .

Уровень аппарата – конфигурация, взаимная связь и взаимное расположение рабочих зон аппарата, например, несколько слоев катализатора, разделенных теплообменниками, в многослойном каталитическом реакторе или несколько барботажных тарелок в колонном аппарате для проведения газожидкостных реакций .

Использование иерархического подхода существенно упрощает задачи анализа и синтеза математических моделей химических реакторов .

4.2. Структура математической модели химического реактора Математические модели высоких уровней иерархии включают в себя, как правило, несколько уравнений, как конечных, не содержащих операторов дифференцирования, так и дифференциальных, обыкновенных и в частных производных. Поэтому в общем случае математическая модель реактора – это достаточно сложная система уравнений, и количественные расчеты на основании этой модели целесообразно проводить, используя электронные вычислительные машины. Правильно разработанная модель химического реактора или химико-технологического процесса позволяет разработать и систему управления реактором или процессом в целом с использованием ЭВМ .

В то же время при описании химического процесса на нижних уровнях иерархической структуры часто возможно применение сравнительно простых математических методов. При этом достаточно отчетливо может просматриваться физическая сущность изучаемых явлений .

Протекающий в реакторе химический процесс представляет собой единство химической реакции и процессов переноса (тепло-, массопереноса и переноса импульса). Уравнения, входящие в математическую модель, должны учесть все эти явления. Однако, если для описания каждого из них использовать свои уравнения, математическая модель получится многомерной, что даже на низких уровнях иерархии затруднит нахождение решений такой системы уравнений, т. е. по сути дела осложнит технологический расчет реактора .

Поэтому при разработке математической модели стоит задача понизить размерность модели – по возможности объединить сущность отдельных элементов химического процесса в одном–двух уравнениях. Для уверенности в правильности выбора уравнений целесообразно в качестве исходных посылок использовать какие-либо фундаментальные законы, например законы сохранения. Поэтому правильно было бы составлять математическую модель химического процесса и химического реактора, отталкиваясь от законов сохранения массы и энергии .

Математическим выражением законов сохранения являются балансовые уравнения, прежде всего уравнения материального и энергетического балансов. В уравнении материального баланса можно учесть все изменения, которые происходят с веществом во времени и пространстве в результате химической реакции и диффузионных явлений (массопереноса) или при движении элементов потока в реакторе (при переносе импульса). Аналогично уравнение энергетического (теплового) баланса может учесть все энергетические изменения в реакторе, имеющие место как в ходе химической реакции, так и в результате процессов переноса .

Таким образом, сочетание только лишь двух уравнений – материального и теплового балансов может обеспечить получение достаточно полной математической модели химического процесса .

Так как химический процесс в реакторе протекает во времени и в пространстве, то для составления балансовых уравнений нужно предварительно выбрать некоторые элементарный объем V и элементарный промежуток времени .

Будем считать, что элементарным является такой объем, выделенный внутри реактора, в пределах которого можно пренебречь неравномерностью распределения концентраций и температуры. Элементарный объем неподвижен относительно аппарата и не передвигается вместе с реакционным потоком. В общем случае элементарный объем V бесконечно мал во всех измерениях, но в некоторых частных случаях (например, для аппарата идеального смешения) его можно считать равным всему объему реактора .

Элементарным промежутком времени является такой, в течение которого можно пренебречь изменениями концентрации и температуры внутри элементарного объема V. Элементарный промежуток времени бесконечно мал для нестационарных режимов работы реактора и может быть выбран любым для стационарных режимов, например равным 1 ч или 1 мин .

Рассмотрим общую структуру балансовых уравнений .

Уравнения материального баланса (одно или несколько) составляют по тому или иному компоненту – участнику реакции (реагенту или продукту), отражая в уравнении все изменения, происходящие с этим компонентом .

Если реакция сложная, математическое описание, как правило, включает в себя несколько уравнений материального баланса по нескольким веществам, каждое из которых участвует, по меньшей мере, в одной из простых реакций, составляющих сложную .

Уравнение материального баланса по веществу J учитывает все виды поступления, и расходования этого компонента в пределах элементарного объема V течение промежутка времени :

nJ,вх nJ,вых nJ,хр nJ,нак, где nJ,вх – количество вещества J, внесенное в элементарный объем V за время с потоком участников реакции; пJ,вых – количество вещества J, вынесенное из объема V за время с потоком участников реакции;

nJ,хр – количество вещества J, израсходованное на химическую реакцию (или образовавшееся в результате ее протекания) в объеме V за время ; nJ,нак – накопление вещества J в объеме V за время (изменение количества вещества J, одновременно содержащегося в объеме V) .

Аналогично составляют и уравнение теплового баланса. Для элементарного промежутка времени рассматривают все тепловые потоки, которые входят, выходят или образуются внутри элементарного объема V .

Их алгебраическая сумма равна накоплению (изменению количества) теплоты в объеме V за промежуток времени :

Qвх Qвых Qхр Qто Qнак, где Qвx – теплосодержание веществ, входящих в объем V за время ;

Qвых – теплосодержание веществ, выходящих из объема V за время ; Qхр – теплота, выделившаяся или поглотившаяся в результате протекания химической реакции в объеме V за время ; Qто – теплота, израсходованная на теплообмен объема V с окружающей средой за время ; Qнак – накопление теплоты за время в объеме V .

При моделировании химических реакторов с использованием системного (иерархического) подхода можно идти двумя путями. Первый путь – от простого к сложному. Сначала целесообразно рассмотреть заведомо более простые (идеализированные) случаи протекания химических процессов в химических реакторах, а затем постепенно, снимая упрощающие ограничения, перейти к более общей модели .

Второй путь – обратный, от сложного – к более простому. Сначала, не вводя никаких упрощающих допущений, разработать математическую модель, пусть даже и сложную с точки зрения ее решения. Затем для определенных групп химических реакторов и режимов их работы ввести упрощающие допущения, справедливые только для этой группы реакторов, и получить более простые уравнения или системы уравнений, которые могут быть использованы в пределах действия принятых допущений .

Второй путь, по всей видимости, является, более общим. Используя его, выведем уравнение материального баланса, пригодное для описания любого реактора и любого режима его работы .

4.3. Уравнение материального баланса для элементарного объема проточного химического реактора Прежде чем рассмотреть отдельные типы химических реакторов в соответствии с приведенной классификацией, составим уравнение материального баланса по произвольному участнику реакции – веществу J – для элементарного объема произвольного проточного химического реактора и элементарного промежутка времени .

Рассмотрим поток жидкости, протекающей через реактор. О ходе химического процесса в реакторе будем судить по изменению молярной концентрации вещества J в жидкости сJ. Так как, в общем случае, в реакторе имеет место то, или иное распределение концентрации сJ по объему, а в каждой произвольно выбранной точке еще и распределение концентрации во времени, то считается, что сJ является функцией четырех переменных: трех пространственных координат х, у, z и времени : сJ = сJ(х, у, z, ) .

В соответствии с рассмотренными в § 4.2 требованиями к размеру элементарного объема и значению элементарного промежутка времени выберем в качестве элементарного промежутка времени бесконечно малый интервал d (d 0), а в качестве элементарного промежутка пространства – параллелепипед с бесконечно малыми сторонами dx, dy и dz и объемом dV = dxdydz (рис. 4.1) .

В уравнении материального баланса по веществу J должны быть отражены, как указано выше, все изменения, которые произойдут за время d с веществом J при прохождении потоком элементарного объема. Эти изменения могут быть связаны с тремя причинами: конвективным переносом, диффузионным переносом и химической реакцией .

–  –  –

4.4. Классификация химических реакторов и режимов их работы Химические реакторы для проведения различных процессов отличаются друг от друга по конструктивным особенностям, размеру, внешнему виду .

Однако, несмотря на существующие различия, можно выделить общие признаки классификации реакторов, облегчающие систематизацию сведений о них, составление математического описания и выбор метода расчета .

Наиболее употребимы следующие признаки классификации химических реакторов и режимов их работы:

1) режим движения реакционной среды (гидродинамическая обстановка в реакторе);

2) условия теплообмена в реакторе;

3) способ организации теплообмена;

4) фазовый состав реакционной смеси;

5) способ организации процесса;

6) характер изменения параметров процесса во времени;

7) конструктивные характеристики .

Классификация реакторов по гидродинамической обстановке .



Pages:   || 2 | 3 |
Похожие работы:

«2 "Базовое условие масштабного развития атомной энергетики в мире открытость, прозрачность и достоверность предоставляемой информации о ней" . Генеральны й директор Госкорпорации " Росатом " С.Кириенко Открытое акционерное общество "Ангарский элек...»

«УДК 550.34 АНАЛИЗ ПОЛЯ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ ПЕРЕД СИЛЬНЫМ ГЛУБОКОФОКУСНЫМ ОХОТОМОРСКИМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ 24.05.2013 Г. А.Ю. Полец, Т.К. Злобин Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, г. Южно-Сахалинск, polec84@mail.ru, t.zlobin@mail.ru Введение В северо-восточной части Охотского моря 24 мая 2013 года в 05 час...»

«Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" Кафедра №7 экспериментальной ядерной физики и космофизики А.И. Болоздыня Экспериментальная ядерная физика Лекция №24 Антиматерия Лекция №24 Антиматерия Введение 1. Позитрон 2. Зарядовое сопряжение 3. Антипротон 4. Антинейтрон 5. Взаимодействие...»

«Лелевкина Л.Г., Ананьева Ю.Н. Lelevkina L.G., Ananyeva Yu.N.БАЛЛЬНО-РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ НА КАФЕДРЕ ВЫСШЕЙ МАТЕМАТИКИ И ЕЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬ POINT AND RATING CONTROL SYSTEM ON THE DEPARTMENT OF ADVANCED MATHEMATICS AND ITS EFFICIENCY lelevkina_l@mail.ru Кыргызско-Российский Славян...»

«Физико-химическая кинетика в газовой динамике www.chemphys.edu.ru/pdf/2006-10-30-001.pdf ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЯЗИ ДИМЕРОВ И ТРИМЕРОВ ГЕЛИЯ МЕТОДОМ ДИФРАКЦИИ НА НАНОСТРУКТУРНОЙ РЕШЕТКЕ А....»

«№ 1(3) Сборник научных трудов "ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ И ПРИКЛАДНАЯ ГИДРОФИЗИКА" УДК 551.466.6 В.Р.Фукс1 О ВОЗМОЖНОСТИ ОЦЕНКИ ПОЛОЖЕНИЯ ФРОНТАЛЬНЫХ ЗОН В ОКЕАНЕ ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Спутниковая океанография открывает новые возможности в описании пространственновременной изменчивости фронтов в широком диапазоне...»

«Антипин Александр Николаевич ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВО ВНУТРЕННИХ ОБЛАСТЯХ ЗЕМЛИ И ЛУНЫ НА СТАДИИ ИХ АККУМУЛЯЦИИ Специальность 25.00.10 – "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых" АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени к...»

«УДК [544.016.2:543.573]:546.56/72/73/74 ТЕРМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ДВОЙНЫХ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, СОДЕРЖАЩИХ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТ-АНИОН, В РАЗЛИЧНЫХ ГАЗОВЫХ СРЕДАХ Д.П. Домонов1, С.И. Печенюк1, А.А. Шимкин2, Ю.П. Семушина1, А.Н. Гостева1, Ю.В. Иванов1 1Институт химии и технологии редких элементов и мин...»

«Кожевников Василий Юрьевич ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА В ГАЗЕ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ С ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ЧАСТИЦЕЙ 01.04.02 – теоретическая физика Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Научный руководи...»

«Д. А. Паршин, Г. Г. Зегря Физика: Статистическая термодинамика Лекция 14 ЛЕКЦИЯ 14 Теплопроводность и перенос энергии. Вязкость и перенос импульса . Тензор плотности потока импульса. Тензор напряжений. Теплопроводность и перенос...»

«МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ "СИМВОЛ НАУКИ" №6/2016 ISSN 2410-700Х Для освоения логического приема сравнения детям необходимо на занятиях по языку выделять свойства предметов, находить п...»

«ФГАОУ ВПО "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ "МИФИ" АО "СИБИРСКИЙ ХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ" СЕВЕРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ "АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ ЯДЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ....»

«r • '• /' i I / ФЗИ-1396 ФИЗИКО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ О. Д. КАЗАЧКОВСКИИ, А. В. ЖУКОВ, Н. М. МАТЮХПН, А. П. СОРОКИН, К. С. РЫМКЕВИЧ Интенсификация тепломассообмена в сборках твэлов быстрых реакторов с противонаправленными проволочными навивками при неравномерном по сечению сборок энерговыделении Обнинск — 1983 УДК 621.039.5...»

«А.П. Стахов "ЗОЛОТАЯ" ГОНИОМЕТРИЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ Развитие современной "математики гармонии" [1] осуществляется в трех основных направлениях: 1. "Обобщенная теория золотого...»

«II Международная научно-практическая конференция "Современная химико-токсикологическая экспертиза" II International scientific conference ACTE’2015 06 07 октября 2015 г., Москва 06 октября 2015г. Первый день работы конференции 09:00 – 10:00 Регистрация участников 10:00 – Открытие конференции Приветственное сл...»

«Научный журнал КубГАУ, №75(01), 2012 года 1 УДК 664.7:631.363.28:621.979.2 UDC 664.7:631.363.28:621.979.2 MATHEMATICAL MODELING OF WORKING МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ PROCESS IN ROLLER-DIE PELLET MILL РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА В ВАЛЬЦОВОWITH BUTT RESTRICTI...»

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М. В. ЛОМОНОСОВА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ Д. В. СКОБЕЛЬЦЫНА КОСМИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ Первое издание УНЦ ДО Москва УДК [52+53(15)](0758) ББК 22.63я78+22.3я78 К 71 Авторский коллектив: М. И. Панасюк, В. В. Радченко, А. В. Богомолов, Н. А. Власова, Г. К. Гарипо...»

«_ Российская академия наук ИОФ РАН Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук ПРИКАЗ 26.09.2016 г. Москва № А-1609-26-1 О порядке прикрепления для подготовки кандидатской д...»

«Journal of Siberian Federal University. Chemistry 2 (2012 5) 168-177 ~~~ УДК 630*86: 674.031.21:547.47:674.048 Выделение и применение суберина из бересты коры березы И.Г. Судаковаа, Н.В. Гарынцеваа, И.П. Иванов*а, Б...»

«ISSN 2078-7677. Високі технології в машинобудуванні, 2014, випуск 1 (24) УДК 621.225 М.В. Черкашенко, д-р техн. наук; К.А. Полушкин, Харьков, Украина ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОМ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕС...»

«Нерешенные проблемы глобальной тектоники и возможные пути их решения. Н.И.Павленкова Институт физики Земли (ИФЗ) РАН сия Москва, МГУ, 2016 Основной нерешенной проблемой глобальной тектоники до сих пор остается проблема формирования континентов и океанов с принципиальн...»

«Гайслер Алексей Владимирович ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК InGaAs КВАНТОВЫХ ТОЧЕК ДЛЯ СОЗДАНИЯ МИНИАТЮРНЫХ НЕКЛАССИЧЕСКИХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ Специальность 01.04.07 – Физика конденсированного состояния АВТОРЕФЕРАТ...»

«Краевой конкурс учебно-исследовательских и проектных работ учащихся "Прикладные вопросы математики" Прикладные вопросы математики Гидравлический пресс Ромохов Константин Сергеевич, МОУ "Лицей №1" г. Перми, 8 кл. Гольдштейн Инна Григорьевна, преподаватель физики МОУ "Лицей №1" г. Перми Некоторые принципы гидростатики были установ...»

«ЧЕЗГАНОВ Дмитрий Сергеевич ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ В МОНОКРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ И ТАНТАЛАТА ЛИТИЯ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И В РЕЗУЛЬТАТЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА 01.04.07 – физика конденсированного состояния АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учено...»

«Научно-исследовательская работа Теоретические основы изучения практических предпосылок развития математики Выполнила: Макарова Дарья Юрьевна студентка 1 курса ФГБОУ ВО "Курский государственный университет" колледжа комм...»

«Наумкин Виктор Сергеевич ПОГРАНИЧНОМ ТЕПЛОМАССООБМЕН В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ ОТСОСЕ ПРИ СЕЛЕКТИВНОМ ОТСОСЕ СМЕСИ КОМПОНЕНТА ГАЗОВОЙ СМЕСИ 01.04.14 теплофизика и теоретическая теплотехника АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Ново...»

















 
2018 www.new.z-pdf.ru - «Библиотека бесплатных материалов - онлайн ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 2-3 рабочих дней удалим его.