ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ
профессиональной направленности в магистратуру
Направление подготовки: 18.04.02 – Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии.
Программы подготовки:
Проектирование и моделирование нефтехимических процессов (МТК31)
Газохимия (МТК32)
Кафедра, обеспечивающая преподавание программы: Химическая кибернетика.Газохимия (МТК32)
1. Особенности проведения вступительного испытания в магистратуру
1.1 Программы вступительного испытания сформирована на основе федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по соответствующей программе бакалавриата.
1.2 Вступительное испытание проводятся в письменной форме в формате тестирования.
1.2 Вступительное испытание оценивается по 100-балльной шкале.
2. Перечень дисциплин, необходимых для освоения программы подготовки магистра и предусмотренных федеральным государственным образовательным стандартом подготовки бакалавров по данному направлению:
- «Математические методы в инженерных расчетах»;
- «Процессы и аппараты химической технологии»;
- «Общая химическая технология».
3. Перечень вопросов для подготовки поступающих
3.1 Дисциплина «Математические методы в инженерных расчетах»
Перечень вопросов:
- Понятие сетки.
- Конечные разности и разностные отношения.
- Интерполирование функций. Полиномиальная интерполяция.
- Интерполяционные полиномы Ньютона, Лагранжа.
- Обратное интерполирование.
- Интерполяция сплайнами.
- Сглаживание экспериментальных данных.
- Аппроксимация функций. Математические основы метода наименьших квадратов.
- Функция распределения.
- Плотность распределения.
- Числовые характеристики случайной величины.
- Асимметрия и эксцесс.
- Нормальный закон распределения.
- Вероятность попадания в заданный интервал нормально распределенной.
- Статистическая обработка экспериментальных данных.
- Понятие о генеральной и выборочной совокупности.
- Статистическое распределение выборки.
- Эмпирическая функция распределения.
- Полигон частот и гистограмма.
- Статистические оценки параметров распределения генеральной совокупности.
- Точечные оценки параметров.
- Точность, надежность, доверительный интервал.
- Доверительные оценки параметров нормального распределения случайной величины.
- Свойства математического ожидания и дисперсии.
- Элементы теории корреляционного и регрессионного анализа.
- Числовые характеристики системы двух случайных величин (коэффициент корреляции).
- Выборочный коэффициент корреляции и методы его расчета.
- Множественная корреляция.
- Статистическая гипотеза (нулевая и конкурирующая).
- Однофакторный дисперсионный анализ.
- Проверка гипотезы о нормальном распределении генеральной совокупности по критерию Фишера-Снедекора.
- Решение нелинейных уравнений.
- Решение интегральных уравнений.
- Решение дифференциальных уравнений.
- Решение систем линейных уравнений.
- Решение систем нелинейных уравнений.
3.2 Дисциплина «Процессы и аппараты химической технологии»
Перечень вопросов:
- Классификация основных процессов химической технологии в зависимости от основных законов, от способа организации процесса, изменения параметров в производстве и времени, от времени пребывания сырья в аппарате.
- Классификация жидкостей.
- Основные физические свойства жидкостей (плотность, удельный вес, давление, вязкость, поверхностное натяжение).
- Дифференциальное уравнение равновесия Эйлера.
- Основное уравнение гидростатики, его анализ.
- Прикладное значение основного уравнения в гидростатике в химической технологии. Принцип сообщающихся сосудов, измерение уровня жидкости в резервуарах. Гидравлические машины, давление на дно и стенки сосудов.
- Некоторые характеристики движения жидкости.
- Установившееся и неустановившееся движение жидкости.
- Уравнение неразрывности (сплошности) потока в дифференциальных и интегральных видах.
- Дифференциальное уравнение движения Эйлера.
- Уравнение Бернулли для идеальной жидкости, его анализ.
- Уравнение Бернулли для реальной жидкости.
- Некоторые практические приложения уравнения Бернулли (измерение скорости и расхода жидкости, камерная диафрагма, истечение жидкости из сосуда).
- Гидравлический радиус и эквивалентный диаметр.
- Режимы движения жидкости, их характеристика.
- Распределение скоростей по сечению трубопровода при установившемся ламинарном потоке.
- Расход жидкости при установившемся ламинарном потоке (уравнение Пуазейля).
- Некоторые характеристики турбулентного потока.
- Дифференциальное уравнение Навье-Стокса (движение реальной жидкости), его анализ.
- Сущность теории подобия.
- Условия подобия.
- Характеристика теорем подобия.
- Подобное преобразование дифференциального уравнения Навье-Стокса. Основные критерии гидродинамического подобия.
- Основные принципы метода анализа размерностей.
- Гидравлическое сопротивление трубопроводов (потери напора на трения, ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости и местные сопротивления, отчего зависит коэффициент трения?).
- Расчет диаметра простого и сложного трубопровода. Оптимальный диаметр трубопровода.
- Основные параметры насосов.
- Классификация насосов.
- Напор насосов.
- Высота всасывания.
- Центробежные насосы. Закон пропорциональности.
- Характеристики центробежных насосов.
- Работа центробежных насосов на сеть.
- Последовательное и параллельное соединение центробежных насосов.
- Принцип действия и типы поршневых насосов.
- Производительность, характеристика, неравномерность подачи индикаторной диаграммы поршневых насосов.
- Расчет гидравлического сопротивления неподвижного слоя зернистого материала.
- Некоторые особенности гидравлической структуры потока жидкости в неподвижном слое зернистого материала.
- Необходимые условия перехода неподвижного слоя зернистого материала в псевдоожиженное (взвешенное) состояние. Расчет скорости начала псевдоожижения (первой критической скорости).
- Графические зависимости гидравлического сопротивления ( Р), пористости и высоты слоя зернистого материала от скорости псевдоожиженного агента (числа псевдоожижения).
- Особенности гидродинамической структуры аппаратов с псевдоожиженном слоем зернистого материала.
- Достоинства и недостатки аппаратов с псевдоожиженным слоем зернистого материала.
- Унос частиц из псевдоожиженного слоя зернистого материала.
- Расчет гидравлического сопротивления в пневмостволе в режиме транспортирования частиц.
- Характеристика гетерогенных систем и методов их разделения.
- Материальный баланс процессов разделения и смешения гетерогенных систем.
- Понятие расчет скорости свободного осаждения частиц.
- Режим и осаждение, их характеристика.
- Методы расчета скорости свободного осаждения частиц.
- Понятие расчет скорости стесненного осаждения частиц.
- Расчет предельной (максимальной) производительности отстойников.
- Основные характеристики частиц из слоя зернистого материала.
- Расчет гидравлического сопротивления неподвижного слоя зернистого материала.
- Некоторые особенности гидравлической структуры потока жидкости в неподвижном слое зернистого материала.
- Необходимые условия перехода неподвижного слоя зернистого материала в псевдоожиженное (взвешенное) состояние. Расчет скорости начала псевдоожижения (первой критической скорости).
- Графические зависимости гидравлического сопротивления ( Р), пористости и высоты слоя зернистого материала от скорости псевдоожиженного агента (числа псевдоожижения).
- Особенности гидродинамической структуры аппаратов с псевдоожиженном слоем зернистого материала.
- Достоинства и недостатки аппаратов с псевдоожиженным слоем зернистого материала.
- Отчего зависит унос частиц из псевдоожиженного слоя зернистого материала.
- Расчет высоты сепарационного пространства в аппарате с псевдоожиженном слоем зернистого материала.
- Некоторые особенности гидродинамики в режиме пневмотранспорта .
- Расчет гидравлического сопротивления в пневмостволе в режиме транспортирования частиц.
- Некоторые особенности гидродинамики аппаратов с трехфазным псевдоожиженным слоем зернистого материала.
- Центрифугирование. Центробежная сила, центробежный фактор, методы создания центробежной силы.
- Основное уравнение для расчета скорости осаждения под действием центробежной силы. Режимы осаждения и чем они определяются.
- Классификация и принцип действия центрифуги.
- Назначение, принцип действия и основные характеристики циклонов.
- Назначение процесса фильтрации. Методы создания движущей силы, виды и характеристика осадков и фильтрующих перегородок.
- Основное дифференциальное уравнение фильтрации. Режимы фильтрации.
- Назначение и механизм электрообезвоживания и электрообессоливания нефтяных жидкостей.
- Основы электроочистки газов.
- Назначение и виды процессов перемешивания.
- Значение процессов теплообмена в химической технологии. Виды переноса теплоты, их характеристики. Стационарный и нестационарный перенос теплоты.
- Тепловые балансы. Основное уравнение теплопередачи.
- Температурное поле и температурный градиент. Уравнение теплопроводности Фурье.
- Дифференциальное уравнение теплопроводности в неподвижной среде.
- Уравнение теплопроводности плоской стенки (однослойной и многослойной).
- Уравнениетеплопроводности цилиндрической стенки.
- Тепловое излучение. Закон Стефана-Больцмана. Теплообмен при излучении.
- Конвекция и теплоотдача. Профиль температурв потоке. Тепловой пограничный слой. Закон теплоотдачи Ньютона.
- Теплоотдача при вынужденном движении теплоносителейв трубах и каналах.
- Теплоотдача при вынужденном обтекании труб снаружи. Теплоотдача при механическом перемешивание. Пленочное течение. Естественная конвекция.
- Теплоотдача при конденсации насыщенных паров.
- Теплоотдача при кипении, режимыкипения.
- Теплообмен при непосредственном соприкосновении жидкости и газа, теплоносителя и зернистого материала. Теплообмен в кипящем слое. Сложная теплоотдача.
- Уравнение теплопередачи для плоской и цилиндрической стенок при постоянных температурах теплоносителей.
- Направление движения теплоносителей. Уравнение теплопередачи при прямотоке и противотоке теплоносителей.
- Средняя движущая сила при перекрестном и смешанном токе теплоносителей.
- Выбор движения теплоносителей. Определение температуры стенки. Теплопередача при стационарном режиме.
- Промышленные способы подвода теплоты в химической аппаратуре.
- Промышленные способы отвода теплоты в химических аппаратах.
- Конструкции теплообменных аппаратов.
- Методы интенсификации процессов теплоотдачи.
- Трубчатые печи. Принцип действия, механизм передачи тепла.
- Основные показатели работы трубчатых печей.
- Характеристики основных этапов расчёта трубчатых печей.
- Схемы двухкамерной печи с наклонными сводами и трубчатой печи ББ2.
- Схемы трубчатых печей типа ГС и ГН.
- Схемы трубчатых печей типа ЗД и ЦС.
- Массообменные процессы. Их классификация. Способы выражения состава фаз. Средняя молекулярная масса, средняя плотность.
- Основные понятия массообмена, Модели процессов массопереноса. Уравнение массоотдачи. Уравнение массопередачи.
- Расчет коэффициентов массопередачи по коэффициентам массоотдачи.
- Объемные коэффициенты массоотдачи и массопередачи.
- Средняя движущая сила процессов массопередачи.
- Число единиц переноса. Высота единицы переноса. Расчет геометрии аппарата.
- Равновесные системы. Правило фаз Гиббса. Закон Рауля и Дальтона.
- Изотермы и изобары бинарной смеси. Диаграмма Х-У. Энтальпийная(тепловая) диаграмма.
- Равновесие двухкомпонентной системы, частично отклоняющейся от закона Рауля. Равновесие взаимно растворимых двухкомпонентных систем, образующих постоянно кипящие смеси.
- Равновесие взаимно нерастворимых жидкостей. Равновесие трехкомпонентной системы в присутствии водяного пара.
- Однократное испарение и конденсация бинарных смесей.
- Многократное испарение и конденсация и постепенное испарение и конденсация бинарных смесей.
- Сущность процесса ректификации. Виды ректификационных колонн.
- Устройство и работа барботажных тарелок.
- Методы создания жидкого орошенияв ректификационных колоннах.
- Способы подвода тепла в низ ректификационных колонн.
- Анализ работы укрепляющей ректификационной колонны.
- Анализ работы отгонной ректификационной колонны.
- Полная ректификационная колонна для разделения бинарной смеси. Тепловой баланс колонны, его анализ. Расчет зоны питания.
- Влияние фазового состояния сырья на режим работы колонны и расположение рабочих линий.
- Расчет полной колонны по комбинированной диаграмме.
- Расчет полной колонны по Х-У диаграмме. Расчет высоты колонны.
- Режим полного и минимального орошения при ректификации бинарной смеси. Влияние уровня ввода сырья на число тарелок в колонне. Колонны с двумя и несколькими вводами сырья. Промежуточный теплоотвод и теплоподвод в колонне.
- Особенности работы ректификационной колонны с вводом водяного пара.
- Устройство и работа барботажных тарелок и насадочных контактных устройств. Тарельчатые и насадочные ректификационные и абсорбционные колонны. Конструкция узлов ввода сырья и узлов отбора пара и жидкости.
- Азеотропная ректификация.
- Экстрактивная ректификация.
- Особенности ректификации многокомпонентных смесей. Определение состава МКС. Кривые ИТК.
- Равновесие МКС. Расчет температуры и давления МКС.
- Определение фазового состояния МКС.
- Расчет ОИ МКС.
- Основные закономерности ректификации.
- Выбор давления в ректификационных колоннах.
- Физическая сущность процесса абсорбции. Принцип подбора абсорбентов и влияние температуры и давления на процесс абсорбции.
- Расчет абсорбции бинарной смеси. Расчет десорбции бинарной смеси.
- Расчет абсорбции многокомпонентной смеси.
- Расчет десорбции многокомпонентной смеси. Фракционирующий абсорбер.
- Основные типы абсорберов и десорберов.
- Физическая сущность процесса адсорбции. Характеристики адсорбентов.
- Изотерма адсорбции. Скорость адсорбции. Физическая сущность процесса десорбции. Методы десорбции.
- Адсорбционная установка с неподвижным слоем адсорбента.
- Устройство и работа адсорберов с подвижным и кипящим слоем адсорбента.
- Физическая сущность процесса экстракции. Выражение состава фаз при помощи треугольной диаграммы.
- Кривая равновесия системы двухкомпонентное сырье-растворитель.
- Основные методы осуществления экстракции.
- Расчет и анализ процесса однократной экстракции.
- Расчет и анализ процесса многократной экстракции.
- Экстракторы для системы жидкость-жидкость, их устройство, принцип работы.
- Методы создания противотока в полных экстракционных системах жидкость-жидкость.
- Физическая сущность процесса сушки. Сушилки.
- Физическая свойства влажного воздуха.
- Материальный и тепловой баланс процесса сушки.
- Н-Х диаграмма влажного воздуха. Рабочие линии процесса сушки. Расчет процесса сушки по Н-Х диаграмме.
- Физическая сущность процесса кристаллизации. Равновесие в процессе кристаллизации. Влияние параметров на процесс кристаллизации.
- Методы кристаллизации. Материальный баланс процесса кристаллизации.
- Устройство и принцип действия кристаллизаторов.
- Конструкции тарелок. Их характеристики и область применения.
- Насадки нерегулярной и регулярной структуры. Область их применения.
- Гидродинамические и массообменные характеристики насадок.
- Конструкции тарельчатых и насадочных ректификационных и абсорбционных колонн.
- Распределители жидкости и пара в ректификационных и абсорбционных колоннах.
3.3 Дисциплина «Общая химическая технология»
Перечень вопросов:
- Классификация химических процессов и реакций.
- Основные понятия и определение (селективность, степень превращения сырья, скорость реакции выход продукции), их взаимосвязь.
- Химическое равновесие в технологических процессах.
- Скорость технологических процессов.
- Способы увеличения скорости процесса.
- Общие закономерности гетерогенных процессов.
- Равновесие и скорость гетерогенных процессов.
- Влияние механизма гетерогенного процесса на скорость химико-технологического процесса.
- Влияние температуры на скорость ХТП.
- Влияние концентрации и давления на скорость ХТП.
- Классификация химических реакторов, особенности, области применения.
- Вывод уравнений материального баланса.
- Анализ процессов в реакторах периодического действия (РПД).
- Проточные реакторы. Реактор идеального смешения (РИС-Н).
- Определение реакционного объема.
- Каскад реакторов идеального смешения.
- Графоаналитический метод расчета.
- Проточный реактор идеального вытеснения (РИВ).
- Определение реакционного объема.
- Составление и вывод уравнений теплового баланса для реакторов в дифференциальной и интегральной форме.
- Решение уравнения теплового баланса.
- Устойчивость работы реакторов.
- Основные понятия и определения.
- Выбор реакторов с учетом теплового режима.
- Создание оптимального температурного режима в реакторах.
- Промышленный катализ.
- Сущность и виды катализа и катализаторов.
- Промышленные реакторы для проведения ХТП.
- Производство серной кислоты.
- Получение серы по методу Клауса.
- Производство азотной кислоты и минеральных удобрений.
- Синтез аммиака.
- Химическая технология переработки нефти.
- Органический синтез.
4. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплин для
подготовки поступающих
4.1. Основная литература
1. Смольникова, Т. В. Математические методы в инженерных расчетах [Текст] : учеб. пособие / Т. В. Смольникова, З. М. Искакова, С. Г. Глебов ; УГНТУ, каф. ХК. - Уфа : Изд-во УГНТУ, 2011. - 73 с.
2. Смольникова, Т. В. Математические методы в инженерных расчетах [Электронный ресурс] : учебное пособие / Т. В. Смольникова, З. М. Искакова, С. Г. Глебов ; УГНТУ, каф. Химкибернетики. - Электрон. текстовые дан. - Уфа : Изд-во УГНТУ, 2010. - 402 Кб.
3. Гареев, А. Г. Основы обработки и визуализации экспериментальных данных [Текст]: учеб. пособие/ А. Г. Гареев; УГНТУ. - Уфа : Изд-во УГНТУ, 2004. - 82 с.
4. Бесков B.C. Общая химическая технология: Учебник для вузов. -М.: ИКЦ Академкнига» 2005. -452с.
5. Игнатенков В.И. Бесков B.C. Примеры и задачи по общей химической технологии: Учеб. Пособие для вызов. М.: ИКЦ «Академкнига». 2005. -198с.
6. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов./ А.Г. Касаткин. - М.: Альянс, 2008.-750 с.
7. Скобло, А.И. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности./А.И. Скобло, Ю.К. Молоканов, А.И. Владимиров, В.А. Щелкунов. - М.: ООО "Недра-бизнесцентр", 2000. - 677 с.
8. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов./К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А.Носков. - М.: ООО "РусМедиаКонсалт", 2004.-576 с.
9. Фролов В.Ф. Лекции по курсу «Процессы и аппараты химической технологии»: Курс лекций.-СПб.:Химиздат, 2003.-608 с.
4.2. Дополнительная литература
1. Фадеев, М. А. Основные методы вычислительной математики [Текст] : учебное пособие / М. А. Фадеев, К. А. Марков. - М. : Лань, 2008. - 160 с.
2. Маничев, В. Б. Численные методы. Достоверное и точное численное решение дифференциальных и алгебраических уравнений в CAE-системах САПР [Электронный ресурс]: Учеб. пособ. /В.Б. Маничев, В.В. Глазкова И.А. Кузьмина . - М.: ИНФРА-М, 2016. - 152 с.
3. Основы химической технологии. Учебное пособие для студентов химико-технологической специальности ВУЗов / Под редакцией И.П. Мухленова. М.: Высшая школа, 1991, Химия, 1997.
4. Левеншпиль О. Промышленное оформление химических процессов. М.: Химия 1969.
5. Крамере X., Вестертерн К. Химические реакторы. Расчет и управление ими. М,: Химия, 1967.
6. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов./К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А.Носков. - М.: ООО "РусМедиаКонсалт", 2004. – 576 с.
7. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И. Дытнерского. - М.:Химия, 2008. – 272 с.
8. Скобло А.И., Трегубова И.А., Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.:Химия, 1982.- 584 с.
9. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И.Дытнерского. - М.:Химия, 1983.-272 с.
10. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.:Химия, 1987.-575 с.
11. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.:Химия, 1981.-812 с.
12. Коган В.Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии. Л.:Химия, 1987.-592 с.
13. Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов. – 2-е изд. - М.:Химия, 1982.-288 с.
14. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. - М.:Химия, 1978.-280 с.
4.3. Интернет-ресурсы
3. www.nglib.ru
7. http:// www.rbc.ru