ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ

профессиональной направленности в магистратуру

Направление подготовки: 15.04.02 Технологические машины и оборудование.

Кафедра, обеспечивающая преподавание программ: «Технологические машины и оборудование».

 

1. Массообменные и теплообменные процессы переработки углеводородного сырья
2. Технологическое оборудование
3. Основы конструирования и расчета технологического оборудования
4. Материаловедение
5. Основы теории надежности

 

 

3.1 Дисциплина «Массообменные и теплообменные процессы переработки углеводородного сырья»

Раздел 1 Массообменные процессы
Классификация массообменных процессов. Способы выражения состава фаз. Основное уравнение массопередачи. Правило фаз Гиббса.
Равновесные системы, закон Рауля-Дальтона. Изобарные температурные кривые. Энтальпийные диаграммы. Кривые равновесия фаз. Испарение и конденсация гомогенных бинарных смесей.
Сущность ректификации. Устройство ректификационной колонны. Материальный баланс и тепловой баланс колонны. Уравнения рабочей линии концентрационной и отпарной части колонны и линия сырья. Определение числа тарелок графическим методом. Флегмовое (паровое) число. Способы создания орошения в колонне. Способы подвода и отвода тепла в колонне. Азеотропная и экстрактивная ректификация. Классификация насадочных и тарельчатых колонн.
Сущность процессов абсорбции и десорбции Материальный баланс абсорбера. Расчет числа теоретических тарелок в абсорбере. Сущность десорбции. Конструкции абсорберов.
Сущность процессов экстракции. Основные методы экстрагирования. Треугольная диаграмма и ее свойства. Основы расчета экстракторов. Конструкции экстракторов.
Сущность процесса адсорбции. Характеристика адсорбентов. Изотерма адсорбции. Конструкции адсорберов.
Раздел 2 Теплообменные процессы
Основные понятия, используемые при описании процессов переноса тепла. Температурное поле, температурный градиент. Тепловой поток. Плотность теплового потока. Основное уравнение теплопроводности. Тепловая нагрузка в процессах теплопередачи. Способы и механизмы передачи тепла.
Методы исследования тепловых процессов. Закон Фурье, коэффициент теплопроводности. Коэффициент теплопередачи. Термическое сопротивление.
Основные понятия и определения процессов конвективного теплообмена. Физические свойства жидкостей. Теория подобия как теоретическая основа экспериментального изучения конвективного теплообмена. Критериальные уравнения. Критерии подобия.
Описание процесса лучистого теплообмена. Виды лучистых потоков. Спектральная плотность потока излучения. Интегральная плотность потока излучения. Собственное, отраженное, поглощенное, пропущенное, эффективное, результирующее излучение. Понятие абсолютно черного тела. Излучательные характеристики абсолютно черного тела. Закон Стефана-Больцмана. Закон Кирхгофа. Закон Ламберта. Угловые коэффициенты излучения.

 

3.2 Дисциплина «Технологическое оборудование»

Раздел 1. Колонные аппараты
Назначение аппаратов. Устройство колонных аппаратов. Основные элементы корпусов аппаратов. Требования к конструкции колонного оборудования. Внутренние устройства колонн, типы. Массообменные тарелки, конструкции, способы крепления. Насадки, типы и конструкции. Распределители потоков, перераспределители, отбойники. Люки и штуцера, конструкции. Ректификационные колонны, абсорберы, экстракторы. Вспомогательное оборудование колонных аппаратов.
Раздел 2. Теплообменные аппараты, трубчатые печи, оборудование для сушки
Назначение и применение теплообменников, принцип работы. Типы и конструкции теплообменных аппаратов. Кожухотрубчатые теплообменники, область применения. Теплообменники типа ТН, особенности конструкции. Теплообменники типа ТК, особенности конструкции. Теплообменники типа ТУ, особенности конструкции. Теплообменники типа ТП, особенности конструкции. Подогреватели, испарители, конденсаторы. Общие конструктивные элементы теплообменников. Аппаратные и арматурные фланцы. Способы соединения труб с трубными решетками. Способы расположения трубных пучков в кожухе. Опоры теплообменников, типы. Компенсация температурных удлинений. Особенности теплообмена в аппаратах. Факторы и их влияние на теплопередачу. Материальный и тепловой баланс в теплообменниках. Цели и методы расчета теплообменников. Аппараты воздушного охлаждения, конструктивные элементы. Способы интенсификации теплообмена в аппаратах. Обозначение промышленных теплообменников. Трубчатые печи, устройство, назначение и типы. Теплообмен в трубчатых печах. Конвекционная и радиантная камеры, устройство змеевиков. Горелочные устройства, принципы работы. Параметры трубчатых печей. Гарнитура трубчатых печей. Огнеупорная футеровка. Материальное и конструктивное исполнение элементов печей. Дымовые трубы. Утилизация тепла уходящих дымовых газов. Основное оборудование для газовой и контактной сушки. Способы подачи тепла при сушке катализаторов и абсорбентов. Устройство контактных и газовых сушилок. Интенсификация производительности аппаратов для сушки.
Раздел 3. Реакторное оборудование
Реакционные процессы и назначение реакторного оборудования. Рабочие режимы работы реакторов каталитического крекинга, риформинга, коксования, висбрекинга, гидрокрекинга. Оборудование и устройство реакторов. Принципы функционирования реакторов основных процессов переработки нефти.
Раздел 4. Технологические трубопроводы
Назначение технологических трубопроводов. Рабочие и расчетные параметры трубопроводов. Трубы, отводы, переходы, крестовины, фланцы, заглушки. Классы опасности транспортируемых веществ. Группа и категория трубопровода. Трубопроводная арматура, классификация, назначение. Муфтовая, сварная и фланцевая арматура. Опоры технологических трубопроводов. Фланцевые соединения, классификация. Плоские приварные фланцы, область применения. Фланцы, приварные встык, область применения. Типы уплотнительной поверхности. Материальное исполнение прокладок. Крепежные изделия фланцев, область применения, требования. Способы затягивания фланцевых соединений Компенсация температурных удлинений трубопроводов. Типы компенсаторов. Тепловая изоляция трубопроводов. Испытание трубопроводов.

 

3.3 Дисциплина «Основы конструирования и расчета технологического оборудования»

Раздел 1 Основные положения правил по расчету и устройству сварных аппаратов
Нормативная документация. Тонкостенные сосуды и аппараты. Условие тонкостенности. Рабочая и расчетная температура. Рабочее и расчетное давление. Пробное давление. Допускаемые напряжения, коэффициенты запаса прочности. Коэффициент прочности сварного шва. Группа аппарата. Испытания аппаратов на прочности и герметичность..
Раздел 2 Тонкостенные оболочки. Безмоментная (мембранная) теория расчета на прочность элементов аппаратов (оболочек) под действием внутреннего давления
Общие сведения о пластинах и оболочках вращения. Усилия и напряжения, возникающие в оболочках, нагруженных внутренним избыточным давлением. Напряженное состояние материала упругих осесимметричных оболочек, находящихся под воздействием внутреннего давления.
Понятие о безмоментной (мембранной) теории расчета на прочность элементов аппаратов под действием внутреннего давления. Уравнение Лапласа, уравнение зоны. Порядок расчета на прочность по безмоментной теории.
Напряжения, возникающие в элементах аппаратов (оболочках) различной формы (цилиндрических, эллиптических, сферических, конических) под действием внутреннего давления. Расчет толщины стенки оболочек вращения под действием внутреннего давления.
Раздел 3 Моментная теория расчета тонкостенных оболочек. Краевой эффект
Краевая задача. Причины и условия появления краевых нагрузок. Определение краевых нагрузок. Зона действия краевого эффекта. Длинные и короткие оболочки. Порядок расчета оболочек на прочность при совместном воздействии внутреннего давления и краевых нагрузок.
Раздел 4 «Толстостенные аппараты»
Причины и признаки деления сосудов на тонко- и толстостенные. Напряженное состояние толстостенных оболочек, нагруженных внутренним давлением. Распределение напряжений по толщине стенки при действии внутреннего давления. Расчет толщины стенки однослойных и многослойных толстостенных цилиндрических обечаек.
Раздел 5 «Упругие колебания в машинах»
Основные понятия в теории колебаний. Круговая частота собственных колебаний вала с одним диском. Вынужденные колебания вала с одним диском, определение динамического прогиба. Явление самоцентрирования. Понятие критической скорости. Условие виброустойчивости вала. Понятие о гибких и жестких валах.
Раздел 6 «Конструкционные материалы и механические характеристики»
Классификация конструкционных материалов по разным признакам. Маркировка стали и чугуна.
Диаграмма растяжения сжатия и ее характерные точки. Понятие предела: пропорциональности, упругости, текучести, прочности, ползучести. Поведение материалов при повышенных и пониженных температурах.
Раздел 7 «Устойчивость тонких оболочек»
Основная причина потери устойчивости. Потеря устойчивости и картина деформаций при действии наружного давления и осевой сжимающей силы. Условие устойчивости. Точка бифуркации.
Раздел 8 «Расчет аппаратов колонного типа на ветровую нагрузку»
Расчетная схема, расчетные сечения и расчетные состояния колонного аппарата. Основные зависимости для определения периода колебаний, осевой сжимающей силы, ветровой нагрузки и изгибающего момента от ветровой нагрузки. Расчетные зависимости, применяемые при проверке прочности и устойчивости корпуса и опоры колонного аппарата при расчете на ветровую нагрузку. Типы и основные элементы юбочных опор. Седловые опоры.
Раздел 9 «Расчет на прочность элементов теплообменных аппаратов»
Типы теплообменных аппаратов (кожухотрубчатые, поверхностные). Температурные и линейные деформации корпуса и трубок теплообменных аппаратов.

 

3.4 Дисциплина «Материаловедение»

Общая характеристика металлов. Металлическая связь. Свойства металлов (физические, механические, технологические). Типы и характеристики кристаллических решеток металлов.
Понятие полиморфизма и анизотропии.
Строение реальных металлов. Точечные, линейные, поверхностные дефекты. Теоретическая и реальная прочность металлов. Зависимость между плотностью дефектов и прочностью металлов.
Термодинамические основы фазовых превращений. Общая характеристика процессов плавления и кристаллизации. Основные закономерности процесса кристаллизации. Факторы, влияющие на размер зерна. Сущность модифицирования. Изменение строения и свойств металла при холодной пластической деформации. Сущность наклепа. Изменение строения и свойств наклепанного металла при нагреве. Сущность рекристаллизации.
Общая характеристика методов определения механических свойств материалов. Диаграмма растяжения («напряжение-деформация») пластичных металлов. Понятие механических напряжений. Характеристика показателей прочности (временного сопротивления (предела прочности), физического и условного пределов текучести, предела упругости). Характеристика показателей пластичности (относительного удлинения и относительного сужения) и ударной вязкости. Понятие порога хладноломкости.
Усталость и выносливость металлов. Понятие предела выносливости. Ползучесть и длительная прочность. Твердость. Способы определения. Сущность, сравнительная характеристика и применение способов определения твердости по Бринеллю и Роквеллу.
Теория сплавов. Взаимодействие компонентов в сплавах. Общая характеристика, основы строения, условия образования и отличительные особенности химических соединений, твердых растворов и механических смесей.
Компоненты, фазы, структурные составляющие сталей и белых чугунов. Характеристика, условия образования, основные свойства.
Диаграмма состояния сплавов системы «железо – углерод». Характеристика основных областей, линий и точек, практическое значение.
Получение чугуна и стали. Сущность, сравнительная характеристика основных способов.
Классификация и маркировка углеродистых сталей. Влияние углерода и постоянных примесей на структуру и свойства стали. Углеродистая сталь обыкновенного качества общего назначения. Химический состав, свойства, обозначение, применение. Углеродистая качественная конструкционная сталь. Химический состав, свойства, обозначение, применение. Углеродистая инструментальная сталь. Химический состав, свойства, обозначение, применение.
Общая характеристика процесса графитизации. Классы чугунов по структуре металлической основы. Белый и отбеленный чугун. Серый чугун. Строение, свойства, условия получения, обозначение, применение. Высокопрочный и ковкий чугуны. Строение, свойства, условия получения, обозначение, применение. Перлитное превращение. Механизм образования, строение и свойства перлита, сорбита и троостита. Превращения при отпуске закаленной стали.
Мартенситное превращение. Механизм образования, строение и свойства мартенсита.
Объемная закалка стали. Сущность, выбор режимов, назначение. Закаливаемость и прокаливаемость стали. Обработка холодом. Разновидности объемной закалки стали в зависимости от способа охлаждения. Сущность, сравнительная характеристика, применение. Отпуск закаленной стали. Сущность, разновидности, основные режимы, назначение. Отжиг стали. Назначение, общая характеристика и режимы проведения основных разновидностей отжига (полного, неполного, нормализационного). Поверхностная закалка стали. Методы, режимы, сравнительная характеристика, применение. Цементация. Сущность, способы, основные параметры процесса, термообработка после цементации, применение. Понятие азотирования, нитроцементации, диффузионного насыщения металлами. Сущность, сравнительная характеристика, применение.
Назначение легирования стали. Влияние легирующих элементов на механические и технологические свойства стали. Условное обозначение легированных сталей. Основные классы конструкционных легированных сталей. Общая характеристика, примеры, применение. Инструментальные легированные стали. Общая характеристика, примеры, применение. Быстрорежущие стали. Химический состав, свойства, обозначение, термическая обработка, применение. Твердые сплавы. Получение, свойства, обозначение, применение. Стали, устойчивые к воздействию агрессивных сред и высоких температур (коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные). Общая характеристика, примеры, применение. Специальные легированные стали (шарикоподшипниковые, износостойкие, кавитационностойкие, автоматные). Химический состав, свойства, обозначение, применение.
Технология материалов. Обработка металлов давлением, резанием. Литье. Основные характеристики свойств литейных сплавов. Бронза и латунь. Общая характеристика, обозначение, применение. Литейные и деформируемые алюминиевые сплавы. Общая характеристика, обозначение, применение. Пластмассы. Композиционные материалы. Сущность, общая характеристика, разновидности, способы получения, применение.

 

3.5 Дисциплина «Основы теории надежности»

Раздел 1. Математические основы надежности. Задачи и основные понятия теории надежности.
Понятия и определения теории надежности. Свойства надежности, показатели надежности. Экономические показатели надежности. Определение показателей надежности. Предельное состояние объектов. Критерии предельного состояния объектов. Отказ, неисправность, дефект, повреждение. Классификация отказов по причинам возникновения, характеру проявления, степени влияния, возможности предсказания. Случайные величины. Законы распределения, применяемые в теории надежности. Выбор теоретического закона распределения. Параметры статистического распределения. Классификация машин и аппаратов по надежности. Нормированные показатели надежности. Группы надежности. Классы производственных объектов. Режимы производственных объектов. Принципы длительности использования производственных объектов.
Раздел 2. Физические основы надежности.
Старение, износ, изнашивание. Законы старения, законы превращения. Классификация процессов старения по скорости протекания. Примеры таких процессов. Характер контакта поверхностей и их относительного движения при различных видах износа. Классификация процессов старения тела детали (объемные явления), поверхности детали (поверхностные явления) по внешним проявлениям процесса (видам повреждения). Разновидности этих процессов. Классификация локальных видов повреждения поверхностей: внешний вид процессов: усталость, разъедание, износ, нарост. Основные закономерности процесса изнашивания. Классификация процессов изнашивания по трем видам: Формы окислительного износа. Стадии изнашивания при фреттинг-коррозии. Классификация процессов изнашивания по скорости разрушения. Допустимые и недопустимые виды повреждений.

 

 

4.1 Основная литература

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. 14-е изд. (перепечатано с 9-го изд. 1973 г.).- М.:Альянс, 2008.-750с.
2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. 14 изд. (перепеч. с изд. 1987 г.), -М.:Альянс, 2007.-576с.
3. Ахметов С.А., Кузеев И.Р., Баязитов М.И., Сериков Т.П. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа. Учебник - СПб.: Недра, 2006.- 868 с.
4. Кузеев И.Р., Тукаева Р.Б., Баязитов М.И., Абызгильдина С.Ш. Основное оборудование технологических установок НПЗ. Учебное пособие, Уфа.- 2013.
5. Поникаров И.И., Поникаров С.С., Рачковский С.В. Расчеты машин и аппаратов химических производств и нефтегазопереработки (Примеры и задачи). Учебное пособие. М.: Альфа-М, 2008.- 720 с.
6. Кузеев, И. Р. Конструирование и расчет колонного аппарата: учебное пособие / И. Р. Кузеев, Р. Б. Тукаева; УГНТУ, Каф. МАХП. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. - 198 с.
7. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств: Примеры и задачи: учеб. пособие для втузов / М. Ф. Михалев, Н. П. Третьяков, А. И. Мильченко ; ред. М. Ф. Михалев. - Л. : Машиностроение, 1984. - 301 с.
8. Вихман, Г.Л. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов: учеб. для вузов / Г. Л. Вихман, С. А. Круглов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978. - 328 с.
9. Кузеев, И.Р. Расчет пластин, дисков и толстостенных сосудов [Текст] : учеб. пособие / И. Р. Кузеев, Р. Б. Тукаева ; УГНТУ, каф. МАХП, каф. ХНК. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1997. - 70 с.
10. Худяков, М.А. Материаловедение в нефтегазовой отрасли: учебное пособие / М.А. Худяков; УГНТУ. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2013. - 237 с.
11. Гуляев, А. П. Металловедение: учебник для вузов / А. П. Гуляев. - 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Альянс, 2012. - 644 с.
12. Эшби, М. Конструкционные материалы: полный курс: учеб. пособие / М. Эшби, Д. Джонс ; пер. с англ. С. Л. Баженов. - 3-е изд. - Долгопрудный : Интеллект, 2010. - 672 с.
13. Худяков, М.А. Материаловедение: учеб. пособие / М.А. Худяков; УГНТУ. – Уфа, 2006. - 238 с.
14. Шубин В.С. Прикладная надежность химического оборудования: Учебное пособие. – Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2002. – 296 с.

4.2 Дополнительная литература

1. Сугак А.А, Процессы и аппараты химической технологии / А.В.Сугак, В.К. Леонтьев, В.В. Туркин.- М.: Издательский центр «Академия», 2005.- 224с.
2. ГОСТ Р 52630-2012. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия: стандарт / Национальный стандарт РФ. - Взамен ГОСТ Р 52630-2006; Введ. с 01.04.13. - М.: Стандарт России, 2013. - 128 с.
3. ГОСТ Р 52857.1-2007 – ГОСТ Р 52857.12-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. - М.: Стандартинформ, 2008. - 309 с.
4. ПБ-03-584-03. Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных: стандарт. - Взамен ПБ 03-384-00; Введ. с 10.06.03. - М.: Стандарт России, 2003. - 51 с.
5. Лащинский, А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: справочник/А. А. Лащинский, А.Р. Толчинский. - 4-е изд., стер. - М.: Альянс, 2013. - 752 с.
6. Бабицкий, И.Ф. Расчет и конструирование аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов: научное издание / И. Ф. Бабицкий; ред. Г. Л. Вихман. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Недра, 1965. - 904 с.
7. Проников А.С. Надежность машин. – М.: Машиностроение, 1978. – 592 с.
8. Сырицин Т.А. Надежность гидро- и пневмопривода. – М.: Машиностроение, 1981. – 216 с.