Приемная комиссия

«Уфимский государственный нефтяной технический университет» (УГНТУ)
каб. 301,308
ул. Первомайская 14,
корпус УГНТУ №8 (бывший ДК Орджоникидзе),
г. Уфа, Республика Башкортостан,
Россия, 450062
Тел.(факс): +7 (347) 242-08-59
E-mail: pkugntu@mail.ru
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ В АСПИРАНТУРУ
Направление подготовки: 18.06.01 – Химическая технология
Программа подготовки: 05.17.08 – «Процессы и аппараты химических технологий»
Кафедра, реализующая преподавание программы: «Нефтехимия и химическая технология»
 
Особенности проведения вступительного испытания в аспирантуру: лица, поступающие в аспирантуру, сдают вступительное испытание по специальной дисциплине, соответствующую профилю направления подготовки. Результат вступительного испытания оценивается по пятибалльной шкале. Конкурсное вступительное испытание проводится в письменной форме, по билетам. Продолжительность проведения письменного экзамена – до двух часов.
 
Перечень вопросов для подготовки:
Классификация основных процессов химической технологии по признаку движущей силы. Стационарные и нестационарные, непрерывные и периодические процессы. Сущность и роль явлений переноса субстанций, энергии, массы и количества движения (импульсы) в процессах и аппаратах химической технологии. Роль моделирования и теории подобия в современных условиях. Общие сведения о гидравлике. Основные определения и свойства жидкости. Понятие об идеальной и реальной жидкостях. Закон внутреннего трения Ньютона, зависимость вязкости жидкостей и газов (паров) от температуры и давления. Силы действующие в реальной жидкости. Особенности ньютоновских и неньютоновских жидкостей. Основные элементы гидродинамики однофазных и многофазных (гетерогенных) систем. Понятие внутренней, внешней и смешанной задач гидродинамики. Основные характеристики переноса субстанции: скорости и расходы жидкостей, гидравлический радиус и эквивалентный диаметр, стационарные и нестационарные потоки, субстанциональная производная. Режимы движения жидкостей: ламинарный, неустойчивый турбулентный и развитый турбулентный. Распределение скорости и расход жидкости при установившемся ламинарном режиме (закон Стокса, уравнение Пуазейля). Распределение скоростей и некоторые характеристики турбулентного потока. Структура гидродинамического пограничного слоя и его влияние на протекание химико-технологических процессов. Закон сохранения массы для системы в целом, ее частей с учетом и без учета химических реакций. Уравнение неразрывности (сплошности) потока в дифференциальной и интегральной форме. Уравнение материального баланса. Дифференциальное уравнение Эйлера и уравнение Бернулли для идеальной и реальной жидкостей. Энергетический смысл уравнений. Уравнение переноса количества движения (баланс количества движения) - уравнение Навье-Стокса. Силы действующие в реальной движущейся жидкости (объемные - силы тяжести, инерции, центробежные; поверхностные - силы давления, внутреннего трения). Моделирование химико-технологических процессов. Общие сведения о моделировании. Значение моделирования при исследовании и проектировании химико-технологических процессов. Основные элементы физического моделирования. Метод обобщенных переменных (основы теории подобия). Критерии подобия. Обобщенные критериальные уравнения. Гидродинамическое подобие. Метод подобного преобразования дифференциальных уравнений. Основные элементы математического моделирования. Понятие о математической модели и принципах её построения. Сравнительная характеристика физического и математического моделирования. Гидродинамическая структура потоков в промышленных аппаратах и влияние её на эффективность протекания химико-технологических процессов. Типовые модели гидродинамической структуры потоков и их краткая характеристика. Характеристика методов определения гидродинамической структуры потоков. Перенос субстанции в гетерогенных системах при осаждении (всплытии) частиц. Расчет скорости свободного осаждения, режимы, характер обтекания частиц жидкостью. Стесненное осаждение. Особенности течения жидкости в аппаратах со слоем зернистого материала. Основные гидродинамические характеристики неподвижного слоя зернистого материала (насадки). Гидродинамика псевдоожиженного слоя. Режим пневмотранспорта. Элементы гидродинамики двухфазных потоков в системах газ-жидкость, жидкость-жидкость. Пленочное течение жидкости. Движение газа через слой жидкости (барботаж). Движение капель жидкости в сплошной среде. Обтекание тел различной формы. Перенос энергии. Характеристика элементарных способов переноса тепловой энергии. Основы теплопередачи. Стационарный и нестационарный перенос теплоты. Понятие о температурном поле, изотермической поверхности, температурном градиенте. Уравнения теплового баланса. Основное уравнение теплопередачи, его анализ. Передача тепла теплопроводностью: закон Фурье, дифференциальное уравнение теплопроводности в неподвижной среде. Тепловое излучение, закон Стефана-Больцмана, взаимное излучение двух твердых тел. Конвекция и теплоотдача. Профиль температур в потоке. Тепловой пограничный слой. Закон теплоотдачи Ньютона (уравнение теплоотдачи). Дифференциальное уравнение конвективного теплообмена (уравнение Фурье-Кирхгофа). Подобие процессов теплоотдачи (тепловое подобие). Обобщенное критериальное уравнение теплоотдачи. Условие подобия полей температур и скоростей в турбулентном потоке. Уравнение аддитивности термических сопротивлений. Уравнение теплопередачи при постоянных и переменных температурах теплоносителей. Определение средней движущей силы при прямоточном, противоточном, смешанном и перекрестном движении теплоносителей. Методы интенсификации процессов теплоотдачи.
Перенос массы. Основы массопередачи в системах со свободной границей раздела фаз (газ-жидкость, жидкость-жидкость). Распределение концентраций в турбулентном потоке. Молекулярная диффузия (первый закон Фика), дифференциальное уравнение молекулярной диффузии (второй закон Фика), дифференциальное уравнение конвективного переноса массы, закон массоотдачи.
Математические модели переноса массы. Подобие процессов переноса массы. Обобщенное критериальное уравнение. Основное уравнение массопередачи, его анализ. Уравнение аддитивности фазовых сопротивлений. Движущая сила массообменных процессов. Материальный баланс бинарных и многокомпонентных систем. Особенности массопереноса внутри капель и газовых пузырьков, в твердых частицах. Массоперенос, сопровождающийся химической реакцией.
Основы расчета высоты массообменных аппаратов. Определение рабочей высоты массообменных аппаратов с непрерывным контактом фаз (насадочных, пленочных). Объемные коэффициенты массопередачи, число единиц переноса. Высота единицы переноса. Теоретическая ступень изменения концентраций (теоретические тарелки). Высота, эквивалентная теоретической ступени изменения концентрации. Определение рабочей высоты аппаратов со ступенчатым контактом фаз (тарельчатых). Коэффициент массопередачи и число единиц переноса, отнесенные к рабочей площади тарелки. Коэффициент полезного действия колонны . Эффективность ступени по Мерфри. Построение кинетической кривой. Явление брызгоуноса в тарельчатых аппаратах.
Расчет диаметра массообменных аппаратов. Гидродинамический режим в насадочных и пленочных колоннах. Выбор рабочей скорости движения сплошной фазы в аппарате. Пути интенсификации массообменных процессов в колонных аппаратах.
Перегонка жидкостей. Общие сведения о процессе и области его практического применения. Виды перегонки – простая перегонка и ректификация. Равновесие в системе пар-жидкость. Закон Рауля. Уравнение линии равновесия. Простая перегонка. Перегонка с дефлегмацией. Материальный баланс простой перегонки. Молекулярная дистилляция. Перегонка с водяным паром. Определение температуры перегонки и расхода водяного пара.
Ректификация. Принцип ректификации. Схема установок периодической и непрерывной ректификации. Материальный баланс непрерывной ректификации бинарных смесей. Уравнение линии рабочих концентраций укрепляющей и исчерпывающей частей ректификационной колонны. Тепловой баланс ректификационной колонны. Зависимость размеров колонны (высоты и диаметра) и расхода теплоты от величины флегмового числа. Совместный тепло- и массоперенос при ректификации.
Абсорбция. Общие сведения о процессе и области его применения. Равновесие при абсорбции. Закон Генри. Материальный баланс абсорбции. Уравнение линии рабочих концентраций. Минимальный и оптимальный удельные расходы абсорбента. Неизотермическая абсорбция. Многокомпонентная абсорбция. Абсорбция, сопровождающаяся химической реакцией. Десорбция. Методы проведения десорбции абсорбента. Принципиальные схемы абсорбционно-десорбционных установок. Конструкции абсорберов. Классификация. Пленочные и насадочные колонны (виды насадок, их характеристики). Выбор насадки. Тарельчатые колонны с организованным и неорганизованным сливом жидкости (ситчатые, провальные и др.). Выбор конструкции тарелки. Абсорберы с разбрызгиванием жидкости. Сравнительная характеристика абсорберов и тенденции их совершенствования.
Жидкостная экстракция. Общие сведения о процессе и области его практического применения. Основные схемы проведения экстракционных процессов (без регенерации и с регенерацией экстрагента, сочетание экстракции с реэкстракцией). Равновесие в системе жидкость-жидкость. Материальный баланс. Одноступенчатая и многоступенчатая противоточная экстракция. Массопередача при экстракции. Особенности расчета экстракционных аппаратов. Пути интенсификации процессов экстракции. Конструкции экстракторов. Классификация. Гравитационные экстракторы с непрерывным контактом фаз: распылительные, насадочные со ступенчатым контактом фаз (смесительноотстойные, тарельчатые). Механические с непрерывным контактом фаз (роторные, пульсационные и др.). Выбор типа экстрактора. Сравни тельная характеристика экстракторов и тенденции их совершенствования.
Адсорбция. Общие сведения о процессе и области его применения. Основные промышленные адсорбенты, их структура и свойства. Равновесие при адсорбции. Изотермы адсорбции. Материальный баланс адсорбции. Динамика равновесной и неравновесной адсорбции. Расчет адсорберов. Десорбция, способы ее проведения и расчета. Схема проведения периодического и непрерывного процесса адсорбции. Ионный обмен.