Предисловие

Изучение весьма нелегкого для студентов курса «Основные процессы и аппараты химической технологии» (ПАХТ) требует грамотной постановки задач, логически выдержанного хода решений, анализа найденных результатов, то есть постоянной работы на понимание.

Успешность обучения будет зависеть и от индивидуальных особенностей студентов, и от степени их подготовки к овладению данной системой знаний и умений, степени мотивации, интереса к изучаемой дисциплине, общих интеллектуальных умений, уровня и качества организации учебного процесса и других причин.

Предусмотреть, как пойдет познавательный процесс у каждого студента, невозможно, но известно необходимое условие, которое определяет его успешность – это целенаправленная, систематическая, планомерная самостоятельная работа студента.

Современная методика преподавания ориентирована, прежде всего, на выработку комплекса определенных умений, необходимых будущему специалисту, и умений не только узкоспециальных, но и фундаментальных, таких как, например, умение учиться.

Предлагаемая технология обучения применяется более 10 лет на кафедре «Процессы и аппараты химической технологии» Бийского технологического института АлтГТУ им. И.И. Ползунова и показала свою эффективность.

Переход на многоуровневую систему высшего образования и, как следствие, усложнение учебного материала в связи с изменением принципов построения учебных планов и курсов потребовали в последние годы интенсификации обучения и существенной самостоятельной учебной деятельности студентов.

Определенный вклад в решение этих задач должна внести разработка и внедрение в учебный процесс научно обоснованных, современных образовательных технологий, среди которых особое место занимает модульно-рейтинговая технология обучения (МРТО).

Модульно-рейтинговая технология имеет целью поставить студента перед необходимостью регулярной самостоятельной учебной работы в течение всего семестра. Это достигается делением учебного материала курса на крупные блоки (модули), по завершении которых студент сдает промежуточные (модульные) экзамены (ПЭ). Полученные им баллы за все ПЭ суммируются и составляют его рейтинг по данной дисциплине. При этом баллы, полученные за текущую учебную работу, рассматриваются как допуск студента к промежуточным экзаменам.

Модуль 5. Гидромеханические процессы

Гидромеханические процессы – это технологические процессы, протекание которых основано на закономерностях переноса импульса.

5.1 Классификация гидромеханических процессов

По принципу целенаправленности гидромеханические (гидродинамические или гидравлические) процессы делятся на процессы, протекающие:

1) с разделением неоднородных систем (осаждение, классификация, фильтрование, мокрая очистка и др.);

2) с образованием неоднородных систем (перемешивание, диспергирование, псевдоожижение, пенообразование);

3) с перемещением потоков в трубопроводах или аппаратах. В этом случае перемещение может быть как однофазное (гомогенная система), так и двухфазное (гетерогенная система).

Подобное деление гидромеханических процессов связано с различием видов и способов движения жидкостей, газов, твердых частиц и их смесей.

В связи с этим классификацию гидромеханических процессов целесообразно подчинить другому классификационному признаку – закономерностям, характеризующим условия движения потоков. Такая классификация дает возможность связать теоретические обобщения с инженерной практикой.

Согласно этой классификации в соответствии с условиями движения потоков, гидромеханические процессы делятся на три группы.

Процессы, составляющие внутреннюю задачу гидродинамики, – движение жидкостей или газов в трубопроводах и аппаратах. В этой группе рассматривается также движение потоков в змеевиках, рубашках, в трубном и межтрубном пространстве теплообменников, а также в аппаратах типа ректификационных, экстракционных и абсорбционных колонн, выпарных и сушильных установках, печах.

Процессы, составляющие внешнюю задачу гидродинамики, – движение частиц в жидкостях или газах. В этой группе рассматриваются процессы осаждения пыли под действием силы тяжести (в пылеосадительных камерах) и под действием центробежной и инерционных сил (в циклонах), разделение суспензий и эмульсий (в отстойниках, гидроциклонах, осадительных центрифугах и др.). К этой же группе относятся процессы перемешивания твердых частиц с жидкостью и другие способы образования неоднородных систем.

Процессы, составляющие смешанную задачу гидродинамики, – движение жидкостей или газов через пористый слой (слой кусковых или зернистых материалов). В зависимости от высоты слоя Н различают два случая:

а) Н = const (процессы, связанные с движением газа в абсорберах, теплообменниках регенеративного типа, реакторах с неподвижным слоем катализаторов и т.п.);

б) Н ≠ const, т.е. высота слоя увеличивается во времени протекания процесса (фильтрование на промышленных фильтрах и центрифугах и др.)