20.Вода в технологических пр-х.Хар-ка воды.

Бол. место в технолог пр-ах занимает вода, кот. испол-ся как компонент сырья, а так же для обеспечения условий прохождения технол. процессов,т. е. исп-ся как теплоноситель, реакционная среда или др. Источники воды подразделяются на: поверхностные(реки, озёра, водо­ёмы), атмосферные (содержащие воду в виде осадков),подземные( образуемые на водо­носных пластах, имеющих различную глубину залегания). В прир условиях в воде всегда сод-ся растворённые соли, газы, орг. вещ-а, состав и кол-во кот-х от происхождения воды и окруж-их условий. Наименее минерализованной является вода из атм. осадков. Вода, содержащая менее 1 г солей на 1 кг воды- пресная, более 1 г солей — соленая. В пресной воде преобладают ионы каль­ция, магния, по мере увеличения общей минерализации растёт концентрация ионов на­трия, калия, поступающих в воду из выветривающихся изверженных пород и веществ, выделяющихся из земных недр. Из растворённых газов в прир. воде находятся азот, кислород, двуокись углерода, реже сероводород и углеводороды. В воде могут присутст­вовать органические вещества, включающие продукты жизнедеятельности организмов, населяющих источники воды, и соединения, образующиеся при распаде останков орга­низмов.Вода явл-ся наиболее универс-ым растворителем. Газы,кот способны вступать в хим-ое взаимодействие с водой, достаточно хорошо в ней растворяются,н-р,аммиак,сероводород,двуокись углерода. Вода является слабым электролитом- растворяет многие ки­слоты, основания, минеральные соли. Эти растворы проводят эл. ток благода­ря диссоциации растворённых веществ с образованием гидратированных ионов. Из орг вещ-в растворяются в воде немногие и с весьма малой концентрацией. Из-за высокой растворяющей способности получить воду без обычно содержащихся в ней при­месей достаточно трудно. Мерой чистой воды является её электропроводность. Дистил­лированная вода, полученная даже двойной перегонкой обычной воды, имеет электропро­водность в 100 раз большую, чем абсолютно чистая вода.В зав-ти от назначения вода условно подразделяется на промышленную и питьевую. Требования к составу воды зависят от назначе­ния. Для оценки пит воды большое зн-е имеют токсичность примесей, кол-во содержащихся в ней микро­бов, запах, цвет и вкус. Для промышл вод важными показ-ми явл-ся жест­кость, солесодержание, кол-тво растворенных газов и мех-ие примеси.Кач-во воды оценивается по ряду показателей, одним из которых явл-ся жёст­кость-это совокупность свойств, обусловленных содержанием в воде ионов кальция и магния. Различают 3 вида жесткости воды: временную, постоянную и общую. Временная (устранимая жес-ть) обусловлена наличием в воде гидрокарбона­тов кальция и магния. (легко удаляются при кипячении). Постоян­ная жес-ть обусловлена присутствием в воде сульфатов, хлоридов и нитратов кальция и магния, которые при кипячении не удаляются. Врем-я и пост-я жесткость в сумме дают общую жест-ть.По классификации в зав-ти от сод-ия ионов кальция и магния природ­ные воды подразделяются на 5 классов: очень мягкая, мягкая, умеренно жесткая, жест­кая, очень жесткая.Кол-во растворенных в воде газов также сказывается на кач-ве воды, т. к. угл. газ, кислород, сернистый газ вызывают значительную коррозию труб. Окисляемость воды обусловлена наличием в воде органических примесей и опре­д-ся кол-ом перманганата калия (мг), израсходованного при кипячении 1 л воды в течение 10 мин.Реакция воды (кислотность и щелочность) хар-ся показателем концен­трации водородных ионов рН. Реакция природных вод близка к нейтральной (рН 6,8 - 7,3). Допустимое количество примесей также регламентируется соответствующими стандарта­ми.Прозрачность воды изм-ся толщиной слоя воды, через кот можно разли­чить визуально или с помощью фотоэлемента изображение креста или опред-го шрифта. Самым общим санитарно-бактериологическим показателем кач-ва воды явля­ется наличие в ней микроорганизмов. Подготовка и очистка водыК воде, исп-ой в технологических процессах, предъявляются спец треб-я. Они зависят от хар-ра технологии и включают ограничения по содержа­нию в воде минеральных и органических примесей. Для того чтобы обеспечить соответст­вие кач-а воды установленным треб-м, её подвергают предвар. обработ­ке - водоочистке и водоподготовке, кот включают ряд технолог операций. Целесообразность водоочистки и некот её способы челам известны достаточ­но давно. В медкниге, написанной в Индии около 4000 лет назад, рекомендуется «держать воду в медных сосудах, выставлять её на солнечный свет и фильтровать через древесный уголь». Эти же принципы - фильтрации, обработки ультра­фиол лучами исп-ся и в соврем технологиях.Если вода содержит грубодисперсные и коллоидные примеси, её осветляют, т.е. удаляют эти частицы отстаиванием или фильтрованием воды. Прозрачность воды являет­ся показателем не столько наличия механических примесей, сколько наличия микроорга­низмов.Если жёсткость воды выше предусмотренной требованиями по её применению ее умягчают. Умягчение и обессоливание — осн-е процессы водоподготовки. Удаление из воды всех солей (всех катионов и анионов)- обессоливание, а солей каль­ция и магния — умягчение. Полное обессоливание для получения дистиллированной во­ды применяется сравнительно редко. Способы умягчения подразделяются на хим, физ. и физико-хим-ие. Сущность химметодов закл-ся в связыва­нии ионов кальция и магния с помощью реагентов в нерастворимые и легко удаляемые соединения.По применяемым реагентам различают следующие химспособы: а) извест­ковый (воздействие гашеной известью); б) содовый (кальцинированной содой); в) натрон­ный (едким натром); г) фосфатный (тринатрий-фосфатом). Наиболее экономично приме­нение комбинированных методов, обеспечивающих устранение временной и постоянной жесткости, удаление С0₂, ионов железа, коагулирование органических и других примесей. Комбин-ым методом является известково-содовый в сочетании с фосфатным или комбин-ый хим метод умягчения с физико-хим-им (н-р, ионо­обменным- состоит в удалении из воды ионов кальция и магния с помощью ионитов (ионообменных смол), способных обменивать свои ионы на ионы, содержащиеся в воде).К физспособам умягчения воды относятся кипячение, дистилляция и вы­мораживание. Дистиллированную воду получают перегонкой на специальных дистилля- ционных установках. Дистиллированная вода широко применяется в производстве особо чистых реактивов и в лабораторной практике. Совр. методом физико-хим-го умягчения воды является электрохи­м-ий, основанный на испол-ии электродиализа и электроосмоса. Дегазация, т.е. удаление из воды растворенных газов, производится хим-м и физ-м способа­ми. Нейтрализация применяется для оборотной воды, кот. загрязня­ется кислотами или щелочами в производст. пр-х. Для нейтрализации исп-т известь, соду и др. Избытки железа из воды удаляют аэрацией, то есть обогащением воды кислородом воздуха, или фильтрованием. Для удаления из воды болезнетворных микроорганизмов проводят её обеззаражи­вание, для чего в воду вводят жидкий хлор, хлорную известь или озон, обрабатывают ультрафиолетовыми лучами. Одним из наиболее эффективных способов является биоло­гическая очистка воды, которая производится с помощью микроорганизмов.Важным мероприятием подготовки воды для питьевых нужд следует считать уст­ранение запахов. Вещества, придающие воде вкусы и запахи, удаляются сорбентами (ак­тивированным углем) или окислением озоном, двуокисью хрома, перманганатом калия.

21.Материаловедение.Понятие и задачи. Влияние на развтие экономики.

В производственно-технол. пр-х составной частью ресурсов являются мат-ы- объект, обладающий определ-м составом, структ-й и св-и, предназначенный для выполнения опред. фун-й. Философы Др. Греции пришли к выводу, что всякое вещ-во состоит из мельчайших невидимых частиц одного и того же основного вещ-ва. Эту попытку понять природу предметов окруж мира можно считать началом науки о материалах Материаловедение - наука, занимающаяся изуч-ем со­става, стр-ры, св-в мат-ов, поведением мат-ов при различных воздействи­ях: тепловых, электрич, магнитных и т.д В то же время наука о мат-ах (т.е. знание того, как они устроены и почему те или иные воздействия на них приво­дят к определенным эффектам) развивалась медленно и не выходила за пределы умозри­тельных представлений. Но только в XX столетии, и особенно в последние 40 лет, химикам и физикам уда­лось сделать ряд фундаментальных открытий, на кот-е опираются все соврем раз­работки новых мат-ов и технологические методы их получения и обработки. Осн. вклад науки- ей удалось ус­тановить взаимосвязь между внешне проявляющимися св-ми мат-ов и их внут­ренним строением. Задачи: 1.Обеспечи­ть рост многих секторов экономики(новые материалы и процессы удовлетворяют суще­ствующие отрасли промышл-ти и приводят к созданию новых технологий, все более ощущается тенденция использовать новые материалы для улучшения эксплуатационных характеристик различных систем).2.Открывать обществу возможности и пути решения таких насущных проблем, как истощение природных ресурсов. 3.Поддерживать высокие темпы экономического развития, производительность труда. 4.Обесп-ть занятость нас-я. От каждого, занятого в промышл-ти по пр-ву пер­вичных мат-ов, зависит работа 2-3 рабочих в др секторах эк-ки.5.Решить фунда­ментальные эк-е проблемы: ограниченность прир. рес, недостаток стратегических мат-в, поддержание темпов эк-го разв-я, накопление ка­питала и сохранение конкурентоспособности на мировом рынке. Угрозу энергетического дефицита могут устранить технологии, основанные на ядер­ном делении, термоядерном синтезе и использований солн. энергии. Роль перспективных мат-ов особенно важна для успешного решения взаимосвя­занных задач по сохранению конкурентоспособности на мир рынке, повышению про­изводительности труда и эфф-сти испол-ия капитала. Наиболее важным секто­ром эк-ки, в кот. проявляется эта взаимозависимость, является автомоб промышл-ть. Производители авто столкнулись с тем фактом, что авто рынок приобретает все более глобальный характер, а конкуренция постоянно ужесто­чается. Широкий выбор различных моделей по сходным ценам — требование, кот-е можно удовл-ть лишь при условии обеспечения экономичности и гибкости производ­ств. пр-а. Автофирмы должны выпускать на нескольких сборочных линиях ряд моделей небольшими партиями, причем стоимость их пр-ва должна обеспечивать конкурентоспособность цен.Перспективные мат-ы помогают снизить себест-ть продукции, орг-ать гибкое пр-во, повысить производительность, улучшить эксплуатационные ха­р-ки мат-в.(замена 1 кг обычной стали высоко­прочной обесп-ет экономию бензина за период эксплуатации авто). Преимуще­ства таких высококачественных мат-в для потребителя очевидны; они же ув-т и доходы производителя. Достижения в материал-нии и технологии мат-в в одних случаях служат стимулом, а в др — следствием новых технологий. Независимо от того, открываются ли новые возможности или же удовлетворяются возникшие потребности, область материа­л-я и технологии мат-в находится в стадии революционных перемен и явл-ся одним из ключевых факторов, формирующих мир эк-ку.

22. Технико-экон. оценка материалов.

Как создание, так и применение новых мат-ов необходимо обосновывать технико-эконом расчётами. Одним из методов обоснования выбора мат-в м. б. «многофакторный анализ полезности» -позволяет оценить полезность того или иного варианта изделия по завис-ти между его установленной стоим-ю и показателем качества(н-р, между ценой изделия и его весом) при условии обеспечения осн. нормативных требований к изделию.В процессе проектирования можно воспол-ся этмим методом для того, чтобы выбрать мат-л и процесс изготовления н-р,бампера из нескольких возможных вариантов, удовлетворяющих требованиям техн. стандартов, н-р, стандартов на безопас­ность автотрансп. ср-в, регламентирующих ударную прочность авто бампера. Тут выбор ограничен обычной сталью, алюминием и композицион­ным полимерным материалом. Анализ позволяет оценить «полезность» того или иного ва­рианта бампера по зависимости между его установленной ст-ю и массой. При сравнительном анализе важным часто оказывается выбор не только материала, но и процесса, поскольку затраты на производственно-технологический процесс могут существенно менять стоимость изделия - основан на моделировании стоимости пр-ва той или иной детали при ее изготовлении из различных мат-в и разными технологическими способами. Они позволяют определить стоимостные последст­вия нескольких предполагаемых вариантов и проанализировать «чувствительность» стои­мости к изменениям таких переменных, как выход годных изделий и объем пр-ва.Для некоторых производств стоимость деталей оказывается менее важной, чем достижение соответствия изделия техническим условиям. Однако и в этом случае необходимо обеспечивать конкурентоспособность продукции.Развитие производства и применения новых материалов сдерживается рядом объективных и субъективных факторов, например, стремлением избежать риска у производителей и потребителей материала, лоббированием производства в отраслевом, государственном и глобальном масштабах, возможной технол-кой и экологической опасностью новых пр-в.Часто при­ходится рассматривать несколько альтернативных процессов в применении к тому или иному материалу. Обычно для каждой детали существует лишь несколько приемлемых возможных комбинаций «процесс — материал», что связано с ограничениями, налагаемыми функцией, формой детали и ее взаимодействиями с другими деталями в готовом автомоби­ле. Для кузова имеется несколько комбинаций (штамповка стальных листов, формование пластмассовых панелей, штамповка алюминие­вых листов). Таким образом, задача сводится к выбору одного из нескольких осуществимых вари­антов, в процессе этого выбора ключевыми являются стоимость и качество. При оценке стоимости становится особенно очевидным взаимовлияние материала и технологического процесса, так как оба вносят свой вклад в общую стоимость производства. Определение же стоимости процесса изготовления этой детали связано с более сложными расчетами по всем технологическим операциям. Целесообразность оценки стоимости изготов­ления одновременно со стоимостью материалов состоит в том, что деталь из более дорогого материала может оказаться более дешевой в изготовлении, сводя на нет преимущества бо­лее дешевого материала, т. е. первая деталь в итоге может оказаться дешевле второй. Развитие производства и применения новых материалов сдерживается рядом объективных и субъективных факторов, например, стремлением избежать риска у производителей и потребителей материала, лоббированием производства в отраслевом, государственном и глобальном масштабах, возможной технологической и экологической опасностью новых производств.