Системы технологий

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

В.Н. ОРЕХОВ

СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРОГРАММА КУРСА, ПРАКТИКУМ,

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТОВ И РАБОТ

Харьков

ИД«ИНЖЭК»

2005

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Задачи изучения курса

Программа курса

Контрольные вопросы

Практические занятия

1. Рациональное использование энергии в системах технологий

1.1 Основные направления рационального использования электроэнергии

Примеры выполнения заданий

Контрольные задания к практическим занятиям

2. Материальный и энергетический балансы технологических процессов

2.1 Технологический баланс, его структура. Материальный и энергетический балансы технологических процессов

Примеры выполнения заданий

Контрольные задания к практическим занятиям

3. Определение выхода, возможного использования вторичных энергетических ресурсов и экономии топлива за счет их применения

3.1 Определение вторичных энергетических ресурсов, их классификация и направления использования

3.2 Примеры выполнения заданий

3.3 Контрольные задания к практическим занятиям

4. Технологические процессы переработки топлив

4.1 Характеристика и классификация процессов переработки топлив

4.2 Примеры выполнения заданий

4.3 Контрольные задания к практическим занятиям

5. Технологические процессы производства химических волокон

5.1 Классификация химических волокон и характеристика процессов их получения

5.2 Примеры выполнения заданий

5.3 Контрольные задания к практическим занятиям

6. Металлы, сплавы

6.1 Свойства, методы обработки, испытание металлов, сплавов. Примеры выполнения заданий

Контрольные вопросы к практическим занятиям

7. Электрохимические процессы

7.1 Характеристика и закономерности электрохимических процессов

Примеры выполнения заданий

Контрольные задания к практическим занятиям

Задания для контрольных работ

Рекомендации по подготовке технологической части дипломных проектов и работ

1. Значение, структура и порядок составления технологической части

2. Консультации и контроль выполнения технологической части

Рекомендации к технологической части дипломных проектов и работ, выполняемых по данным металлургических, угле- и нефтеперерабатывающих производств, производств строительных материалов

Технологические мероприятия, направленные на рациональное использование энергоресурсов совершенствование технологических процессов

Рекомендации технологической части дипломных проектов и работ, выполняемых по данным машиностроительных предприятий

Рекомендации к технологической части дипломных проектов, посвященной обработке деталей на автоматических линиях

Краткая характеристика технологических мероприятий, направленных на совершенствование процесса производства изделия

8. Рекомендации по составлению графической части дипломных проектов и работ

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Курс «Системы технологий» является общеобразовательным курсом. При его изучении студенты получают знания, необходимые для овладения экономическими дисциплинами. Он играет основную роль в формировании фундаментальных технологических знаний.

Программа состоит из 18 тем, в которых рассматриваются основные понятия систем технологий, связь технологии и экономических дисциплин; научный и технический прогресс; сырье, материалы, энергия; качество продукции; важнейшие технологические процессы, их сущность, аппаратурное оформление, сферы применения.

Программа подготовлена в соответствии с современным уровнем развития техники и технологии. Это способствует формированию специалистов, которые могут решать технико-экономические задачи существующих технологий.

Изучение курса осуществляется в процессе проведения взаимозависимых лекций, практических и лабораторных занятий, самостоятельной работы студентов.

Все виды учебного процесса ставят своей целью выработать у студентов логическое технологическое мышление, обратить их внимание на важность для специалистов экономического профиля знаний технологии.

Данный курс основан на экспериментальном материале. Поэтому студенты обязаны пройти лабораторный практикум. На лабораторных занятиях они проводят разделение смесей веществ методами дистилляции; технический контроль сырья и материалов; получают индивидуальные вещества, полимеры; определяют их физическую и физико-химическую константы; с помощью датчиков, вторичных приборов ведут контроль параметров технологических процессов; получают кривые охлаждения многокомпонентных систем; практически знакомятся с методами обработки металлов, получением неразъемных соединений.

По окончании лабораторного практикума студенты сдают зачет, на который представляют журнал с оформленными лабораторными работами.

Совершенствование учебного процесса идет путем увеличения самостоятельной работы студентов. Эта работа делится на аудиторную и внеаудиторную. Аудиторная самостоятельная работа проводится в присутствии преподавателя. На занятиях студенты расширяют и углубляют знания по данному курсу, находят ответы на сложные вопросы, которые возникли при изучении отдельных тем. С этой целью они прорабатывают дополнительную литературу, индивидуально выполняют практические задания. Внеаудиторная самостоятельная работа является главным видом учебной работы студентов-заочников. В основном она состоит из проработки материала по учебной литературе, выполнения контрольных работ.

Подготовку к контрольной работе нужно начинать с изучения отдельной части программы курса и закрепления рассмотренного материала путем решения задач. Контрольная работа выполняется в ученической тетради. На титульном листе студенты указывают название курса, свой шифр, адрес (для студентов заочной формы обучения). Ответы на теоретические вопросы нужно давать коротко, но обоснованно. При выполнении задач необходимо излагать весь ход решения, объясняя проведенные преобразования. Каждый ответ необходимо начинать с номера и условия задачи.

Подготовленные контрольные работы студенты-заочники подписывают, указывают дату и направляют в университет. Студенты дневной формы обучения сдают работы преподавателю.

Рецензирование контрольных работ осуществляется преподавателями кафедры, которые проверяют правильность выполнения задач, полноту приведенных ответов. Окончательное решение о приеме контрольных работ преподаватели принимают после собеседования со студентами в период зачетно-экзаменационной сессии.

ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ КУРСА

В результате изучения курса студенты должны знать:

¦ определение технологии как науки; цель курса; взаимное влияние технологии и экономических взаимоотношений; основные понятия курса «Системы технологий»; классификации областей промышленности в зависимости от элементов затрат в себестоимости продукции, экономическое назначение продукции по принципу влияния на предметы труда;

понятие «качество продукции»; факторы, которые влияют на качество продукции; роль стандартов в повышении качества продукции; типы производств, особенности технологических процессов этих производств; основные виды продукции;

понятия «технический прогресс» и «научный прогресс»; взаимодействие науки и технологии; технологические нововведения; процессы эволюции систем; технологические циклы; ступенчатый процесс развития технологии; связь между новой технологией и спросом, уровнем развития технологии и созданием новых ЭВМ;

определение сырья, материалов; типы классификаций сырья; методы добычи полезных ископаемых; предварительную подготовку сырья; обогащение сырья; понятие «качество сырья»; зависимость технико-экономических показателей процессов от характера используемого сырья;

значение воды для систем технологий; классификация природных вод; методы промышленной водоподготовки; способы очистки производственных сточных вод;

виды энергии; источники энергии; показатели технического роста производства и экономического использования ресурсов; понятие «вторичные энергетические ресурсы» (ВЭР); виды ВЭР; направления использования ВЭР; установки для утилизации ВЭР; типы процессов, в которых затраты энергии, топлива целиком компенсируются за счет ВЭР;

роль химико-технологических процессов в системах технологий; сущность, стадии и управление этими процессами;

характеристику высокотемпературных процессов; доменный процесс; способы производства и разлива стали; процессы получения цветных металлов; использование высокотемпературных процессов в производстве строительных материалов, при переработке топлива и нефти в химической промышленности;

сущность электрохимических процессов, их преимущества и недостатки; использование электрохимических процессов для производства веществ; гидроэлектрометаллургию, ее стадии, применение;

понятие «катализ»; виды катализа; оборудование для каталитических процессов; направления использования каталитических процессов в системах технологий;

процессы, идущие под давлением; связь между использованием давления, энергетическими и эксплуатационными затратами;

биохимические, фотохимические, радиационно-химические, плазмо-химические процессы, их сущность, особенности конструкций оборудования для их проведения;

физико-механические, тепловые, массообменные процессы, их роль и пути использования в системах технологий;

определение машиностроения как комплексной отрасли; структуру машиностроительного предприятия, принципы организации машиностроительного производства; понятия «изделие», «деталь», «механизм», «машина»;

сущность процессов литья; способы литья;

методы обработки металлов под давлением, особенности их технологических режимов, применение;

методы получения заготовок из неметаллических материалов;

методы порошковой металлургии, их роль в технологии;

понятия «неразъемные», «разъемные соединения»; способы и типы сварки; характеристику оборудования, области применения;

сущность электрофизических процессов; принципы действия установок и направления использования этих процессов в системах технологий;

уметь:

применять основные понятия курса «Системы технологий» для рассмотрения отдельных технологических процессов; осуществлять переход от одного вида энергии к другому; проводить расчет по рациональному использованию энергии в системах технологий;

определять расходные коэффициенты сырья, материалов в разных процессах; составлять материальные балансы технологических процессов;

рассчитывать затраты энергии на проведение процессов; составлять энергетические балансы процессов; определять выход ВЭР, выработку тепла, холода, электроэнергии, механической энергии (работы) за счет ВЭР; экономию топлива за счет ВЭР;

проводить расчеты процессов переработки топлива; определять выход, состав, соотношение компонентов продуктов переработки;

анализировать диаграммы состояния металлов, сплавов; определять состав фаз по диаграммам; рассчитывать параметры процессов обработки деталей в машиностроении.

Тематический план курса с распределением учебного времени по темам и формам занятий

1	2	3	4	5	6
Тема 6. Высокотемпературные процессы в производстве черных и цветных металлов	4	2	3	2	11
Тема 7. Высокотемпературные процессы в производстве строительных материалов, при переработке топлива и нефти в химической промышленности	4	2	3	2	11
Тема 8. Электрохимические процессы	4	2	2	2	10
Тема 9. Каталитические процессы	4	2	2	2	10
Тема 10. Процессы, идущие под давлением	4	2	2	2	10
Тема 11. Биохимические, фотохимические, радиаци-онно-химические, плазмо-химические процессы	4	2	2	2	10
Тема 12. Физические процессы систем технологий	4	2	2	2	10
Тема 13. Электрофизические методы обработки	4	2	2	2	10
Тема 14. Основы технологии машиностроения. Подготовка производства	4	2	2	2	10
Тема 15. Производство заготовок методами литья, обработка их в детали	4	2	2	2	10
Тема 16. Методы пластической деформации	4	2	2	2	10
Тема 17. Неразъемные соединения	4	2	2	2	10
Тема 18. Технологические процессы сборки деталей в готовые изделия	4	2	2	2	10
ИТОГО	70	34	34	34	172

ПРОГРАММА КУРСА

Тема 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ЗАДАЧИ И ЗНАЧЕНИЕ

КУРСА «СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЙ»

Возникновение технологии и превращение в самостоятельную область знаний. Достижения фундаментальных наук - основа для осуществления процессов технологии. Требования к экономистам, выдвигаемые при изучении технологии: знание технических категорий, процессов, закономерностей развития систем технологий. Трактование понятия «технология». Взаимное дополнение трактований понятия «технология».

Определение технологии как науки. Условное выделение отдельных технологий (механической, химической и др.).

Возникновение отраслей промышленности в результате общественного разделения труда. Определение отрасли. Комплексные отрасли. Классификация отраслей в зависимости от экономического назначения продукции по принципу влияния на предметы труда.

Задачи экономистов, вытекающие из знания систем технологий.

Отображение субъективной деятельности человека в технике и технологии. Воплощение в технических средствах труда факторов роста производительных сил человека (квалификации, развития науки, оснащенности производства). Технологический способ производства. Стимулы развития технологии.

Взаимное влияние экономических отношений и технологии. Пути влияния технологии на развитие общества. Место «науки -техники - технологии» в системе социальных отношений. Решающее влияние уровня технологии на экономические показатели производства.

Тема 2. ВАЖНЕЙШИЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ КУРСА

2.1 Технический процесс и техническая система. Закономерности

их развития

Необходимость обобщенного подхода к изучению технологии. Сходство процессов многих производств, реакций, которые лежат в их основе.

Понятия «система», «техническая система». Классификация систем. Функционирование и структура системы. Вход, выход, окружение системы. Системы типа «объект» и типа «процесс».

Процесс преобразования, его определение и характеристика. Системы преобразования. Воздействия на процесс преобразования. Элементы системы преобразований. Технический прогресс -разновидность системы преобразования. Понятие обобщенного технического процесса. Детализация технического процесса на подпроцессы, операции. Понятие «операция». Рабочие операции. Технология - основа технического процесса. Основные и обобщенные операторы технического процесса.

Оценка технических процессов. Показатели ценности свойств технических процессов: технические, экономические. Эффективность технических процессов. Укрупненная оценка и сравнение технических процессов. Способы представления технических процессов.

Технические системы, их характеристика. Технические и целевые функции технических систем. Классификация и категории свойств технических систем. Техническая, экономическая и потребительская ценность. Категории сложности технических систем.

Этапы создания, использования технических систем. Стадии подготовки и проектирование технических систем; испытание, оценка экспериментального образца; корректирование технической документации; подготовка производства; производство.

Эволюция технических систем. Понятие «техническийуровень». Влияние технического процесса на длительность использования технических систем. Роль сырья; формирование потребностей в процессе эволюции технических систем.

Влияние сложности технических систем на объемы научно-исследовательских и конструкторских работ. Сотрудничество стран в области научных исследований и его влияние на эффективность исследований.

Управление процессом развития технических систем. Два аспекта управления.

2.2 Производственный и технологический процессы

Понятие «производственный процесс». Выделение в производственном процессе основных и вспомогательных процессов. Технологический процесс - основа производственного процесса. Структура и способ представления технологического процесса.

Процессы, лежащие в основе способов переработки сырья: механические, физические, химические.

Классификация технологических процессов по способу организации технологического процесса, видам используемого сырья, кратности обработки сырья. Периодические, непрерывные, комбинированные процессы, их характеристика, примеры использования в отраслях промышленности. Преимущества непрерывных технологических процессов. Процессы с разомкнутой технологической схемой, циркуляционные процессы, комбинированные процессы, их особенности, пути применения в системах технологий.

Экономия сырья, материалов, энергии в результате циклических процессов. Процессы, лежащие в основе создания малоотходных, безотходных, энергоемких технологий.

Понятие «технологический баланс», его структура. Материальный и энергетический (тепловой) балансы. Методика составления балансов. Использование результатов материального и теплового балансов для эффективного проведения технологических процессов, при разработке мероприятий по совершенствованию работы оборудования, экономии топливно-энергетических ресурсов, по созданию новых производств.

Необходимость технико-экономического анализа технологических процессов. Понятие полной себестоимости. Структура себестоимости. Заводская себестоимость. Классификация затрат для изготовления продукции. Применение расходных норм из материального и теплового балансов для составления калькуляции себестоимости единицы продукции.

Классификация отраслей промышленности в зависимости от роли отдельных элементов затрат в себестоимости продукции (трудоемкие, материалоемкие, энергоемкие, фондоемкие, смешанные).

Важность анализа структуры себестоимости для выявления резервов производства, интенсификации технологических процессов, путей снижения себестоимости. Влияние совершенствования технологии на снижение себестоимости, повышение качества продукции.

Понятие «качество продукции». Факторы, влияющие на качество продукции. Недопустимость повышения качества продукции за счет ухудшения экологических, эстетических и гигиенических условий производства. Роль стандартов в повышении качества продукции. Типы стандартов в зависимости от сферы действия, области распространения. Стандарты на продукцию серийного и массового производства.

Тины производств. Характеристика единичного, серийного, массового производства. Особенности технологических процессов этих производств. Технический контроль изделий в производстве. Технический контроль изделий в производстве. Сравнение себестоимости продукции разных типов производств.

Тема 3. ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС, ЕГО СУЩНОСТЬ И РОЛЬ

В ЭКОНОМИКЕ

Эволюционные и революционные стадии развития технических средств технологий.

Понятия «технический прогресс», «техническая революция». Связь технического прогресса с развитием науки. Двустороннее взаимодействие науки и технологии. Научный прогресс. Понятие «технологический сдвиг». Осуществление научного прогресса за счет технологического сдвига. Влияние научных открытий на развитие технологии. Особенность современного этапа развития науки, техники, технологии. Превращение технической революции в научно-техническую революцию (НТР). Понятие «научно-технический прогресс» (НТП). Основные тенденции НТП.

Взаимосвязь между развитием и формированием технических систем, технологий. Системообразующая роль технического развития.

Сущность принципа «переломных точек» в развитии технологии. Связь поворотной точки в технологии с приспособлением технологии к условиям применения. Примеры «переломных точек» в развитии технологии. «Переломная точка» в технологии - кульминация предшествующих технологических сдвигов.

Технологические нововведения. Понятие «изобретение», «нововведение», их расхождения. Возникновение нововведений. Схемы механизма инновационной деятельности. Пространственные и временные аспекты инновационной деятельности. Определение инновационной деятельности в разных отраслях промышленности.

Самоорганизация - сущность эволюционных процессов. Особенность эволюционных процессов. Системный характер эволюционных изменений. Изменение системы геометрически и функционально. Масштаб технологии и технических систем. Связь между материалом и масштабом систем.

Три процесса эволюции систем: «правило шести десятых» (капитальные затраты пропорциональны производственной мощности в степени две третьих). Тенденция эволюционного процесса к самогенерации, самоограничению. Эволюционный характер инновационной деятельности.

Принцип «созидательного симбиоза». Соединение разных технологических систем и технологий в одной технологии, системе. Влияние симбиотических отношений на развитие техники, технологии.

Технологические циклы. Происхождение и типы технологических циклов в истории технологии. Технологические нововведения - причина колебаний экономического развития.

Ступенчатый процесс развития технологии. Примеры циклического развития технологии в машиностроении, нефтехимии.

Диффузия технологии. Диффузия технологии как процесс замещения существующей технологии. Изменение конструктивных и эксплуатационных свойств нововведения в процессе внедрения. Диффузия технологии - многомерный процесс. Конкурентная борьба между новой и применяемой технологиями.

Долгосрочные аспекты развития технологии. Различие темпов технического прогресса в разных отраслях. Значение практического опыта в развитии технологии. Влияние «возраста» и величины капитала на возможности технологического прогресса.

Связь между новой технологией и спросом. Спрос на технологию как стимул технического прогресса.

Направление НТП в производстве орудий труда. Связь между увеличением единичных мощностей и производительностью труда> удельными капиталовложениями, себестоимостью продукции. Понятия «комплексная механизация», «частичная», «комплексная», «полная» автоматизация производства. Необходимость ликвидации диспропорции в механизации и автоматизации основных и вспомогательных процессов.

Невозможность автоматизации производства без применения ЭВМ. Влияние развития технологии на создание новых ЭВМ на многоразрядных микропроцессах. Возможность полной автоматизации процессов от научных исследований к технологической подготовке производства, выпуска продукции. САПР, САНИ, АСУТП - примеры использования.

Тема 4. СЫРЬЕ, МАТЕРИАЛЫ, ТОПЛИВО, ЭНЕРГИЯ.

ЗНАЧЕНИЕ ИХ ДЛЯ СИСТЕМ ТЕХНОЛОГИЙ

4.1 Сырье и материалы

Понятие «сырье». Краткая характеристика и классификация природного и искусственного сырья. Основное и вспомогательное сырье и материалы. Понятие «полуфабрикаты».

Классификация сырья в зависимости от источника происхождения.

Минеральное ископаемое сырье: рудное, нерудное, горючее. Понятия «полезные ископаемые», «промышленные металлические руды». Классификация металлических руд по числу содержащихся в них металлов, химическому составу минерала, химическому составу пустой породы, по назначению.

Нерудное сырье - источник получения неметаллов, солей, минеральных удобрений, строительных материалов. Важнейшие виды нерудного сырья. Характеристика горных пород и их классификация.

Горючее сырье, топливо. Классификация топлива по агрегатному состоянию, происхождению. Состав топлива: горючая и негорючая массы. Твердое топливо, его характеристика. Нефть: ее классификация и свойства. Попутные газы нефтедобычи, значение их как топлива и сырья для химической промышленности. Природные газы. Состав и свойства газообразного топлива.

Добыча полезных ископаемых. Разведка полезных ископаемых: оценка месторождений полезных ископаемых; разработка полезных ископаемых. Подземная (шахтная) и открытая добыча полезных ископаемых. Выбор способа и добычи полезных ископаемых. Новые методы геотехнологии.

Разработка нефтяных и газовых месторождений.

Характеристика и источники растительного и природного сырья. Особенности этих видов сырья. Замена растительного и животного сырья продуктами химической промышленности.

Предварительная подготовка сырья. Процессы подготовки. Обогащение сырья. Цель обогащения. Методы обогащения сырья: механические, физико-химические, химические.

Понятие «качество сырья». Влияние качества сырья на технологию. Качество основного сырья, вспомогательных материалов -материальная основа качества продукции.

Комплексное использование сырья. Влияние характера использования сырья на технико-экономические показатели производства, методы рационального использования сырья. Влияние правильного выбора сырья на снижение себестоимости продукции, повышение его качества. Комплексная переработка сырья - один из путей интенсификации производства. Комплексные месторождения полезных ископаемых. Связь комплексного использования сырья с системами технологий.

4.2 Вода и энергия

Вода, ее значение для системы технологий. Питьевая и промышленная вода. Характеристики качества воды. Жесткость воды (временная, постоянная, общая). Классификация природных вод в зависимости от содержания ионов кальция, магния и по происхождению. Требования к питьевой и промышленной воде.

Промышленная водоподготовка, ее назначение. Методы водоподготовки. Умягчение, обессоливание - основные методы водоподготовки. Физические, физико-химические, химические способы умягчения воды.

Производственные и бытовые сточные воды. Способы очищения сточных вод: механические, физико-химические, химические, биохимические. Сущность методов. 11рименение комбинации методов.

Рациональное использование воды. Необходимость уменьшения удельного потребления воды. Организация повторного и оборотного водоснабжения на предприятиях, их значение для системы технологий.

Энергия. Источники энергии Земли. Неистощимые, невосполнимые источники. Виды энергии, применяемые в промышленности: электрическая, ядерная, тепловая, химическая.

Световая энергия Солнца, ее использование в системе технологий. Геотермальная энергия, пути применения в промышленности. Энергия морских приливов.

Энергоемкость технологических процессов. Расход энергии -показатель энергоемкости системы технологий. Примеры энергоемких технологий и малоэнергоемких производств.

Показатели технического роста производства и экономного использования: снижение энергоемкости и материалоемкости. Коэффициент использования энергии.

Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР). Виды ВЭР и направления их использования. Экономия топлива за счет ВЭР. Примеры технологических процессов, в которых расход топлива полностью компенсируется за счет утилизации ВЭР.

Загрязнение окружающей среды в результате выработки энергии. Направления снижение выбросов в атмосферу, водоемы. Организация очистки вод после энергоустановок. Пути использования твердых отходов, образующихся при работе энергоустановок. Экологически чистые установки.

Тема 5. ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Роль химико-технологических процессов в системе технологий. Определение химико-технологического процесса (ХТП). Химические превращения, физические, физико-химические процессы, лежащие в основе современных химических производств.

Стадии ХТП. Технологический режим - важный фактор функционирования ХТП. Технологическая классификация ХТП. Факторы, имеющие значение для ХТП.

Классификация ХТП по способу организации процессов. Характеристика и принципиальные схемы периодических, непрерывных и комбинированных ХТП.

Деление процессов по направлению движения материальных и тепловых потоков, характеристика прямоточных, противоточных, с перекрестным и смешанными потоками.

Классификация ХТП по агрегатному состоянию системы реагирующих веществ. Понятия «фаза», «гомогенная система», «гетерогенная система». Сведение гетерогенных процессов к гомогенным - путь интенсификации химического производства.

Деление ХТП по виду используемого сырья. Их характеристика и особенности.

Химические реакции, составляющие основу ХТП: простые, сложные, обратимые, необратимые, идущие с выделением (поглощением) теплоты.

Эндотермические и экзотермические ХТП. Примеры этих процессов. Совмещение эндотермических и экзотермических эффектов в одном технологическом процессе - направление экономии топлива, электроэнергии. Понятие «автотермичный режим». Примеры промышленных ХТП, в которых используется автотермичный режим.

Понятие «суммарной скорости» и определяющей стадии ХТП. Повышение скорости медленной стадии - путь ускорения ХТП. Диффузные, кинетические, переходный режимы протекания реакций.

Определение скорости гомогенных и гетерогенных реакций, лежащих в основе ХТП. Принципы интенсификации ХТП.

Равновесие обратимых процессов. Влияние условий процесса на равновесие. Принцип Ле-Шателье. Количественное определение подвижного равновесия. Константа равновесия.

Понятия «выход продукта», «равновесный выход продукта», «фактический выход продукта». Факторы, влияющие на выход продуктов. Обоснование выбора рациональных путей ускорения ХТП. Перспективные направления развития ХТП.

Тема 6. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПРОЦЕССЫ В

ПРОИЗВОДСТВЕ ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Характеристика высокотемпературных процессов (ВТП). Причины распространения ВТП в промышленности. Примеры ВТП. Эндотермические и экзотермические обратимые процессы, их применение в отраслях промышленности.

Понятие «гетерогенные процессы». Факторы, влияющие на скорость диффузии, коэффициент диффузии для газов, жидкостей, твердых тел. Зависимость скорости диффузии от температуры.

Технологические и экономические требования, ограничивающие увеличение температуры при проведении процессов.

Типовое оборудование современных ВТП. Характеристика промышленных печей, их классификация но отраслям, технологическому назначению, способу нагрева, тепловой энергии, загрузке. Принципы сравнительной оценки печей.

Недостатки ВТП. Тенденции совершенствования BTП.

ВТП в черной металлургии. Доменный процесс. Исходные материалы для производства чугуна. Зависимость технологического режима, качества продукта от подготовки руды к плавке. Сущность процесса доменной плавки и схема принципа работы доменной печи.

Характеристика и классификация чугуна по назначению, химическому составу.

Показатели работы доменной печи: производительность, коэффициент использования объема печи, экономичность. Факторы, влияющие на технико-экономические показатели работы доменной печи.

Производство стали. Характеристика и классификация стали. Оборудование для выплавки стали. Сущность процесса производства стали. Кислородно-конверторный способ выплавки стали. Стадии получения стали в конверторах. Понятия «кипящая», «спокойная», «полуспокойная» сталь, «низколегированная» сталь. Показатели работы конверторов: продолжительность плавки, удельный расход кислорода.

Мартеновский способ получения стали из чугуна. Характеристика технологических и технико-экономических показателей процесса. Причины перестройки мартеновских печей в двухванные.

Основной и кислый мартеновские процессы. Скрап-процесс и скрап-рудный процесс. Достоинства мартеновского процесса.

Выплавка стали в электрических печах. Преимущества и недостатки электрометаллургии. Дуговые, индукционные печи, их назначение, характеристики, принцип работы.

Производство стали особо высокой чистоты. Электронно-лучевой переплав, его характеристика. Пути улучшения качества стали.

Внедоменные способы получения стали. Восстановление железа в кипящем слое, получение губчатого железа. Металлизация рудно-угольных флюсовых окатышей. Сущность методов, их преимущества, недостатки. Характеристика оборудования.

Направления интенсификации процессов в черной металлургии.

Способы разливки стали. Разливка сверху и сифоном. Непрерывный метод разливки стали. Преимущества непрерывной разливки стали.

ВТП в производстве цветных металлов. Зависимость ведущих отраслей промышленности от совершенствования технологии производства цветных металлов. Пирометаллургический и гидрометаллургический способы извлечения меди из руд. Основные стадии пирометаллургического процесса. Понятие «черная медь». Способы рафинирования меди. Пути совершенствования пирометаллургических процессов: обжиг в кипящем слое.

Магниетермия. Сущность метода, краткая характеристика оборудования для его осуществления.

Тема 8. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Сущность электрохимических процессов. Основные задачи в области применения этих процессов. Преимущества и недостатки электрохимических процессов по сравнению с химическими.

Количественная характеристика электролиза. Законы Фарадея. Число Фарадея. Выход по току. Напряжение разложения.

Производство хлора и едкого натра. Сырье для их получения. Два способа производства хлора, едкого натра, их сущность и особенности. Технологическая схема методов, характеристика оборудования. Продукция производства хлора, едкого натра области применения.

Электролиз воды. Продукты электролиза. Методы получения водорода и кислорода. Преимущества электрохимического получения водорода и кислорода из воды.

Электрохимическое производство продуктов окисления. Типы окислительно-восстановительных процессов. Производство гипо-хлорита натрия, хлорной и надсерной кислот, перманганата калия.

Гидроэлектрометаллургия. Электролиз растворов с растворимыми и нерастворимыми анодами. Стадии гидроэлектрометаллургии.

Электролитическое рафинирование меди. Характеристика процесса и оборудование. Товарный медный купорос.

Электролитическое получение цинка. Характеристика исходных веществ, технологии, оборудования. Степень чистоты продукции.

Электролиз расплавленных руд. Металлы, получаемые таким путем. Роль температуры в процессе электролиза расплавов. Причины использования смеси солей в качестве сырья. Факторы, которые учитывают при электролизе. Технологические особенности электролиза расплавов.

Электролитическое получение алюминия. Характеристика сырья и подготовка его к электролизу. Сущность электролиза глинозема. Операции технологического процесса, их характеристика. Анодные газы, их состав и переработка. Характеристика электролитического алюминия и способы его рафинирования.

Тема 9. КАТАЛИТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Определение катализа. Преимущества каталитических процессов, способствующих распространению их в технологии. Особенности каталитических процессов.

Основы теории катализа. Гомогенный, гетерогенный, микрогетерогенный катализ. Положительный и отрицательный катализ. Ингибиторы. Классификация каталитических процессов по механизму взаимодействия катализатора с реагентами. Механизм окислительно-восстановительного и кислотно-основного катализа. Вещества, применяемые как катализаторы.

Гомогенный жидкофазный и газофазный катализы. Факторы, влияющие на скорость гомогенных каталитических процессов. Преимущества и недостатки гомогенного катализа.

Гетерогенный катализ, его преимущества. Твердые катализаторы-контакты. Механизм электронного и ионного гетерогенного катализа. Скорость гетерогенного катализа. Лимитирующие стадии процесса. Влияние температуры, давления, концентрации реагентов, времени контактирования, перемешивания на скорость процессов, выход продукта. Твердые катализаторы, состав, формы зерен. Вещества, используемые как катализаторы. Характеристика активаторов, промоторов, носителей. Технологические характеристики катализаторов. Понятие «каталитические яды».

Аппараты для проведения гомогенных, гетерогенных каталитических процессов. Классификация аппаратов для гетерогенных процессов по агрегатному состоянию реагента, катализатора, способу контакта катализатора и реагента, способу отвода тепла. Контактные аппараты с неподвижным слоем катализатора, кипящим слоем, движущимся слоем катализатора; принцип их работы; преимущества и недостатки.

Производство серной кислоты. Контактный и нитрозный способы получения серной кислоты. Характеристика продукции. Сырье для производства серной кислоты, его характеристика. Стадии контактного метода получения кислоты, их особенности. Технологическая схема производства серной кислоты. Пути интенсификации этого производства.

Двойное контактирование, его сущность и этапы. Утилизация газовых выбросов и твердых отходов производства серной кислоты.

Каталитические процессы нефтепереработки. Контактные, комп-лексообразующие катализаторы, типы реакций, идущих в их присутствии. Каталитический крекинг нефтепродуктов, условия, характеристика продуктов. Недостатки каталитического крекинга.

Каталитический реформинг, его назначение. Условия процесса. Варианты реформинга. Платформинг. Продукты реформинга, их состав, области применения.

Тема 10. ПРОЦЕССЫ, ИДУЩИЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Значение использования давления в технологии отраслей промышленности. Влияние давления на структуру, форму, свойства веществ. Связь между использованием давления в технологических процессах и энергетическими и эксплуатационными затратами. Факторы, влияющие на выбор давления для проведения процессов. Комбинированное использование давления, температуры, катализатора в технологических процессах.

Влияние давления на протекание газообразных процессов. Изменение скорости гомогенных газовых процессов, идущих с уменьшением или с увеличением объема. Связь между использованием давления в технологических процессах и энергетическими затратами, выходом продукта. Влияние давления на скорость процессов абсорбции, адсорбции, растворения.

Применение вакуума в технологии. Примеры процессов, основанных на использовании вакуума. Роль вакуума при получении материалов с заданными свойствами.

Влияние давления на протекание жидкофазных процессов. Пределы использования давления для жидкофазных процессов. Фазовое состояние реагентов в гомогенных и гетерогенных системах. Использование давления при жидкофазных процессах получения пористых материалов.

Применение сверхвысоких давлений для процессов, идущих в твердой фазе. Характер изменения структуры веществ при влиянии давления. Получение сверхтвердых веществ.

Зависимость процесса совершенствования технологии от развития техники высоких давлений. Перспективные направления получения материалов с ценными свойствами.

Тема 11. БИОХИМИЧЕСКИЕ, ФОТОХИМИЧЕСКИЕ,

РАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКИЕ, ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЕ

ПРОЦЕССЫ

Понятие «биотехнологические процессы». Биологические катализаторы, особенности их применения. Характер протекания биологических процессов.

Микробиологические процессы, их преимущества в сравнении с химическими и физико-химическими процессами. Источники сырья для микробиологического синтеза. Развитие отраслей микробиологии. Классификация микробиологических процессов.

Направления использования биотехнологических процессов в промышленности. Процессы брожения, характеристика исходного сырья, готовой продукции. Виды брожения, области их применения.

Стадии процесса микробиологического синтеза. Ферментация - важнейшая стадия процесса. Оборудование для ферментации, его характеристика. Роль автоматического регулирования и управления в повышении эффективности работы ферментатора.

Микробиологическая трансформация, ее сущность. Типы реакций, протекающих с помощью микроорганизмов. Перспективные направления развития биотехнологии.

Биохимическая очистка производственных сточных вод, ее механизм и условия протекания. Использование биохимического очищения вместе с механическими, физико-химическими, химическими методами очищения.

Характеристика и механизм фотохимических процессов. Источники излучения и виды излучения. Стадии фотохимических процессов. Классификация фотохимических процессов, цепные реакции, процессы, идущие при непрерывном подводе световой энергии, фотокаталитические процессы. Преимущества фотохимических процессов перед термическими процессами.

Радиационно-химические процессы, их сущность и назначение. Механизм и стадии этих процессов. Преимущества радиационно-химических процессов в сравнении с процессами, ионизируемыми другими источниками энергии.

Направления промышленного использования радиационно-химических процессов.

Радиационная полимеризация, условия ее проведения. Полимеры высокой чистоты, продукты полимеризации мономеров в гетерогенных системах. Области их применения.

Радиационное сшивание полимеров, его влияние на структуру, свойства продуктов. Модификация полимеров с целью получения материалов с заданными свойствами. Прививка полимеров. Получение модифицированных натуральных и синтетических волокон. Модификация древесины.

Радиационно-химический синтез. Процессы сульфохлорирова-ния, сульфоокисления парафинов, получения хлорсиланов, теломеризации. Области применения продуктов этих процессов.

Радиационная модификация неорганических материалов. Группы веществ, подвергаемых модификации. Изменение свойств веществ при модификации. Практическое значение радиационной модификации.

Радиационное очищение сточных вод, газов; твердых отходов, ее преимущества. Комплексные химико-энергетические установки, их характеристика и назначение.

Недостатки радиационно-химических процессов, пути их устранения.

Понятие «плазма». Виды плазмы. Естественные источники плазмы. Получение плазмы в искусственных условиях. Преимущества и недостатки плазмохимических процессов. Области применения этих процессов. Причины распространения плазмохимических процессов в химической технологии. Краткая характеристика и технико-экономическая оценка работы плазмохимической установки.

Классификация плазмохимических процессов по фазовому состоянию реагентов, по отношению к температуре. Неравновесные и квазиравновесные процессы, их характеристика, преимущества и недостатки.

Гомогенные и гетерогенные процессы, направления их использования в промышленности. Краткая характеристика стадий промышленных плазмохимических процессов. Значение технико-экономических показателей этих процессов.

Тема 12. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СИСТЕМ ТЕХНОЛОГИЙ

Основные физические процессы, их роль в технологии. Примеры использования физических процессов в промышленности. Классификация физических процессов химической технологии.

Физико-механические процессы, их значение для гетерогенных твердофазных технологических процессов. Измельчение: способы его осуществления. Классификация, характеристика и циклы работы измельчающих машин.

Тепловые процессы. Сущность и движущая сила теплообмена. Определение теплопроводности. Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов. Факторы, влияющие на значение коэффициента теплопроводности.

Понятие «конвекция». Естественная и вынужденная конвекция. Тепловое излучение, его сущность. Комбинированная передачу тепла в реальных условиях. Теплопередача. Способы осуществления теплообмена в непрерывно и периодически работающих аппаратах. Определение коэффициента теплопередачи. Влияние выбора направления тепловых потоков на эффективность процесса теплопередачи. Важнейшие промышленные тепловые процессы.

Массообменные процессы, их сущность и роль в технологии. Виды массообменных процессов. Скорость и движущая сила массопередачи. Пути ускорения процессов массопередачи. Краткая характеристика процессов абсорбции и адсорбции. Физическая, химическая абсорбция, области применения. Типы адсорбентов. Направления использования адсорбентов в технологии.

Понятие «перегонка (дистилляция)». Значение перегонки для технологии. Виды перегонки. Ректификация, ее содержание и важность для химико-технологических процессов. Ректификационные колонны, классификация, принцип действия и применение.

Сущность кристаллизации. Влияние температуры перемешивания на скорость кристаллизации. Виды кристаллизации, области их применения.

Содержание процесса сушения. Контактное и конвективное сушение, их расхождения. Скорость сушения. Факторы, влияющие на скорость сушения. Типы сушилок, которые получили распространение в технологии.

Тема 13. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ

Значение электрофизических методов для системы технологий.

Ультразвуковые колебания, их характеристика. Понятие «кавитация». Отрицательные последствия кавитации.

Промышленные источники ультразвука. Сущность процессов, лежащих в основе механических, электромеханических источников ультразвука. Применение ультразвуковых колебаний для интенсификации процессов химической технологии, для очищения деталей, сборочных единиц, размерной обработки.

Электроэрозионные методы обработки, их содержание и классификация. Разновидности и области применения электроискровой обработки. Принцип действия установки для электроискровой обработки.

Анодно-механическая обработка. Характеристика установки. Условия соединения с образивной обработкой.

Метод электроискрового упрочнения. Сущность его и стадии технологического процесса. Область применения электроискрового укрепления.

Электронно-лучевая обработка, ее содержание и назначение. Электронно-лучевая сварка. Характеристика установки для электронно-лучевой сварки. Применение электронного луча в микроэлектронике.

Плазменная обработка материалов. Плазмотроны, принцип их работы, классификация. Плазмотроны с независимой и зависимой дугой. Способы нагревания изделий. Технологические достоинства и недостатки плазменной обработки материалов. Использование плазмотронов как источника энергии, заряженных частиц. Сварка плазменной струей, ее сущность, область применения. Плазменно-дуговая резка. Особенности разделительной и поверхностной плазменно-дуговой резки. Плазменная наплавка и легирование поверхностных слоев изделий. Группы порошковых композиций наплавочных материалов.

Лазерная обработка. Характеристика и основные элементы лазеров. Классификация лазеров в зависимости от материала активного элемента. Типы лазеров, применяемых в технологических процессах. Направления использования лазерного луча в отраслях промышленности.

Тема 14. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ.

ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА

Определение машиностроения как комплексной отрасли. Влияние уровня развития машиностроения на технический прогресс: Структура машиностроения и общность отраслей машиностроения. Роль технологии машиностроения в машиностроении.

Структура машиностроительного предприятия. Назначение и классификация основных цехов и служб. Технологический, предметный и смешанный принципы организации производства. Производственные службы и хозяйства машиностроительного предприятия, их деление и назначение. Органы управления. Структура и функции органов управления.

Понятие «изделие». Изделия основного и вспомогательного производств. Классификация изделий в зависимости от степени их сложности. Понятия «деталь», «сборочная единица», «комплекс», «комплект», «хмеханизм», «машина». Группы машин. Основные механизмы рабочих машин. Типы рабочих машин.

Стадии технологического процесса машиностроительного предприятия. Понятие «свойства и качества машин». Характеристика важнейших качеств машин: производительности, экономичности, надежности, безотказности, ремонтопригодности, сохраняемости, технологичности. Себестоимость - критерий технологичности конструкции машины.

Понятие о подготовке производства. Конструкторская и технологическая подготовка производства.

Проектирование и конструирование. Общие сведения. Виды погрузок. Методы расчета изделий.

Понятие о технологичности и правила отрабатывания конструкции на технологичность. Методика оценки технологичности конструкции. Требования к технологичности конструкции деталей.

Основные задачи проектирования технологических процессов. Этапы проектирования технологических процессов изготовления деталей и сборки изделий.

Классификационные признаки станков. Основные правила выбора оборудования при разработке процесса изготовления детали.

Назначение и виды технологического оснащения для закрепления деталей, инструмента. Технико-экономическое обоснование выбора технологического оснащения.

Резальные инструменты для станков разных классов. Выбор, обоснование и расчет режущего инструмента.

Инструменты и приспособления для контроля размеров обработки.

Тема 15. ПРОИЗВОДСТВО ЗАГОТОВОК МЕТОДАМИ ЛИТЬЯ,

ОБРАБОТКА ИХ В ДЕТАЛИ

Литье, его характеристика, преимущества и недостатки. Литье в песчано-глинистые формы. Операции технологического процесса литья в песчано-глинистые формы. Зависимость качества отливки от формовочных и стержневых смесей. Классификация формовочных смесей в зависимости от назначения. Значение комплексной механизации и автоматизации для литейного производства.

Специальные способы литья. Литье в постоянные металлические формы (кокили). Операции технологического процесса литья в песчано-глинистые формы. Преимущества и недостатки литья в кокили в сравнении с литьем в песчано-глинистые формы.

Центробежное литье, его сущность и назначение. Типы машин для центробежного литья, их краткая характеристика. Достоинства центробежного литья.

Точные методы литья. Литье под давлением, его сущность и область применения. Принцип работы машин для литья под давлением. Литье в оболочковые формы, его назначение и преимущества.

Краткая характеристика машин для литья в оболочковые формы. Сущность и назначение литья по выплавляемым моделям. Стадии технологического процесса. Преимущества и недостатки литья по выплавляемым моделям.

Классификация методов обработки заготовок и деталей.

Сущность процесса резания металла. Понятие о припуске. Качество обработки деталей. Основные виды обработки резанием; элементы режима резания. Схемы обработки металла: точение, сверление, строгание, фрезерование, шлифование.

Виды абразивной обработки. Оборудование и оснащение. Абразивные материалы и их маркирование. Шлифование, хонингирование, суперфиниширование, доведение, полирование.

Назначение и виды термической обработки. Технико-экономические показатели процессов термической обработки.

Тема 16. МЕТОДЫ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

Назначение методов пластической деформации. Факторы, влияющие на формообразование заготовок из конструкционных материалов. Оборудование для нагревания заготовок. Классификация печей в зависимости от источника теплоты, по методу работы, технологическому признаку. Электронагрев металлических заготовок, его характеристика. Основные способы электронагрева.

Сущность методов обработки металлов давлением. Прокатка. Основные способы прокатки. Стандартизация прокатных изделий. Понятие «сортамент проката». Прокатные станы, их характеристика и признаки классификации. Блюминги, слябинги.

Волочение, его назначение и содержание. Материал для волочения. Краткая характеристика оборудования. Достоинства метода волочения.

Прессование. Исходный материал для прессования. Два способа прессования. Преимущества прессования в сравнении с прокаткой.

Ковка. Способы ковки. Материал, применяемый для ковки. Понятие «поковки». Особенности технологического режима ковки. Оборудование для ковки: молоты, прессы. Их типы и принцип работы.

Сущность и назначение штампования. Объемная и листовая штамповка. Материал для объемной штамповки. Безоблойная штамповка, ее достоинства. Назначение холодной высадки. Оборудование для холодной высадки.

Преимущества листовой штамповки. Исходный материал и основные операции листовой штамповки. Листовая штамповка взрывом, электрогидравлическая штамповка. Их сущность и назначение.

Методы получения заготовок из неметаллических материалов. Способы изготовления древесностружечных плит, стекла.