Дисциплины для студентов направления подготовки



страница2/4
Дата24.04.2016
Размер0.49 Mb.
ТипРабочая программа
1   2   3   4


Практические/семинарские занятия



Наименование раздела /темы дисциплины

Содержание



1.

Раздел 1. Очистка воздуха от аэрозольных, парообразных и газообразных загрязнений

1.1.

Очистные аппараты, основанные на гравитационном, инерционном, диффузионном осаждении аэрозолей

Расчет эффективности пылевой камеры.

Схема инженерного расчета циклона ЦН.

Расчет эффективности аэрозольного импактора.

Оценка расширения шлейфа дыма в атмосфере в результате конвективной диффузии.

1.2.

Электрофильтры.

Электрическая зарядка аэрозольных частиц в поле коронного разряда. Оценка эффективности электрофильтра ТЭС.

1.3.

Фильтрующие волокнистые материалы и фильтры, снаряженные этими материалами.

Расчет системы фильтров ДК с материалом ФП для снижения концентрации радиоактивных аэрозолей в обитаемых помещениях АЭС.

1.4.

Очистка воздуха от газообразных и парообразных загрязнений

Расчет газгольдера для снижения выбросов короткоживущих радиоактивных газов. Расчет вечной адсорбционной колонны для снижения выбросов РБГ и йода-131 на АЭС. Расчет цикла адсорбции.

Ограничение выбросов загрязняющих веществ. Расчет ПДВ.

2.

Раздел 2. Очистка воды от взвешенных и растворенных загрязнений.

2.1.

Очистка воды от взвешенных загрязнений

Расчет размеров отстойника. Расчет времени фильтрации песчаным фильтром.

2.2.

Очистка воды от электролитов.

Расчет ионообменного фильтра для снижения жесткости воды для ТЭС

2.3.

Очистка воды от не электролитов.

Расчет времени работы адсорбера. Расчет необходимого давления для осуществления процесса обратного осмоса. Материальный баланс установки обратного осмоса.

2.4.

Биологические методы очистки воды от органических загрязнений.

Ограничение сброса загрязняющих веществ в природные водоемы со сточными водами. Расчет ПДС.


2.5.

Вымораживание. Дистилляция и упаривание ЖРО. Отверждение ЖРО.

Материальный баланс установки дистилляции и упаривания ЖРО. Концентрирование активности в цепочке исходный ЖРО-кубовый остаток-отвержденный битумный концентрат.


Лабораторные занятия. Не предусмотрены.
5. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы обучающихся по дисциплине
1. Учебно-методическое пособие «Вопросы и ответы по курсу «Техника защиты окружающей среды».

2. Учебно-методическое пособие «Ионообменные процессы, материалы, фильтры»

3. Учебно-методическое пособие «Осмос, обратный осмос, ультрафильтрация»

4. Методические материалы к выполнению курсовой работы».


6. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине
6.1. Паспорт фонда оценочных средств по дисциплине

п/п

Контролируемые разделы (темы) дисциплины (результаты по разделам)

Код контролируемой компетенции (или её части) / и ее формулировка

Наименование оценочного средства

Текущий контроль, 7 семестр

1.

Темы 1.1, 1.2.

ОПК-8, ПК-3, 4, 11


Варианты заданий к КТ№1

2.

Темы 1.3, 1.4.

ОПК-8, ПК-3, 4, 11


Варианты заданий к КТ№2

Промежуточный контроль, 7 семестр




зачет

ОПК-8, ПК-3, 4, 11


Варианты заданий к зачету №1




Текущий контроль, 8 семестр

1.

Темы 2.1, 2.2, 2.3.

ОПК-8, ПК-3, 4, 11


Варианты заданий к КТ№3

2.

Темы 2.4, 2.5.

ОПК-8, ПК-3, 4, 11


Варианты заданий к КТ№4

Промежуточный контроль, 8 семестр




зачет

ОПК-8, ПК-3, 4, 11


Варианты заданий к зачету №2





6.2. Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующие этапы формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы
6.2.1. Зачет в 7 семестре (Оценочное средство Варианты заданий к зачету №1)
а) типовые вопросы (варианты задания для письменного отчета составляются из 4 нижеприведенных вопросов, по одному из разделов 1.1, 1.2, 1.3, 1.4):
Раздел 1.1

Как вычисляется эффективность любого очистного устройства?


Как строятся гистограммы распределения аэрозольных частиц по размерам? Какие ве-

личины откладываются по ординатам и абсциссам на гистограммах?

Какие двухпараметрические функции распределения обычно используются для аппроксимации экспериментальных данных по распределению аэрозольных частиц по размерам? Укажите параметры распределения.

Изобразите правдоподобный вид графиков дифференциальной f(r) и интегральной F(r) функций распределения аэрозольных частиц (а.ч.) по размерам r. Изобразите на осях абсцисс этих графиков примерное расположение модального rm, медианного rм и среднего < r > размеров а.ч. Каков физичеcкий смысл произведения f(r) · dr и функции F(r)?


Укажите силы, которые могут действовать на аэрозольную частицу. Приведите выражения для вычисления этих сил и для скорости движения аэрозольной частицы к коллектору.
Приведите формулу Стокса. Что она описывает? Какую погрешность мы допускаем, используя формулу Стокса при разных значениях безразмерного параметра подобия Рейнольдса? Каким образом учитывается дискретность среды при использовании формулы Стокса? Что такое безразмерный параметр подобия Кнудсена?
Что такое стоксовский (седиментационный) радиус rst несферических аэрозольных частиц?
Что такое аэродинамический радиус ra несферических аэрозольных частиц?
Найти выражение для стационарной скорости vs оседания (всплывания) одиночной сферической частицы в сплошной вязкой среде при ламинарном режиме. Что можно сказать о скорости vs ст. стесненного оседания множества частиц или одной частицы в узком канале?
Укажите физический смысл времени релаксации аэрозольной частицы. Рассмотрите для простоты решение дифференциального уравнения

m dv/dt = - 6  μ r v с начальным условием v = v(0) при t = 0:

, τ = 2 r2 ρч / 9 μ, v(t) = v(0) ∙ exp (- t /).

Что описывает это дифференциальное уравнение?


После «выключения» движущей силы, действующей на аэрозольную частицу, ее инерционный пробег lч относительно вязкой среды до полной остановки равен



lч = = v(0) ∙, v(t) = v(0) ∙ exp (- t /), τ = 2 r2 ρч/ 9 μ

Изобразите линии тока газа и траекторию аэрозольной частицы, движущейся вместе с газовым потоком при повороте этого потока на 90о.


Что такое подвижность аэрозольной частицы при равномерном и прямолинейном её движе-нии? Приведите выражение для вычисления подвижности. Какова размерность подвижности?
Изобразите схему отбора проб аэрозолей из воздуховода.

Изобразите схему изокинетического отбора проб аэрозолей с помощью пробоотборных трубок. Каким условиям должен соответствовать изокинетический отбор?

Что такое коагуляция? Как изменяется дифференциальная функция распределения аэрозольных частиц со временем при их коагуляции? Почему этот процесс полезен в технологиях очистки газов от пыли?
Приведите описывающее коагуляцию монодисперсного аэрозоля дифференциальное уравнение и его решение. Как выглядит график зависимости обратной величины частичной концентрации аэрозольных или гидрозольных частиц от времени при коагуляции?
Теоретическая оценка константы К коагуляции монодисперсных сферических частиц аэрозоля имеет вид: К = 8 ∙ π ∙ D r , D = kТ В. Поясните входящие в эту формулу сомножители и их размерности.

Изобразите эскиз пылевой камеры. Поясните принцип ее действия. Выведите выражение для эффективности аппарата.

Приведите эскиз циклона. Поясните принцип его действия. Как выглядит зависимость эффективности циклона от размера удаляемых из газового потока частиц?
Циклон. Известно, что эффективность циклона очень чувствительна к расходу очищаемого газа. Она максимальна при оптимальном расходе очищаемого газа для циклона данных размеров. Почему эффективность циклона резко снижается при существенном увеличении или уменьше-нии объемного расхода газа по сравнению с оптимальным?
Приведите эскизы барботажно - пенных пылеуловителей. Поясните принцип их работы. Что такое удельный расход воды в пылеуловителе? Его размерность.
Приведите эскиз Скруббера Вентури. Поясните принцип его работы. В чем отличие осаждения мелких частиц пыли на крупных каплях воды в сужающейся и в расширяющейся частях трубы Вентури? Что такое удельный расход воды на орошение? Его размерность.
Для чего используются аэрозольные импакторы? Приведите эскиз прибора. Поясните принцип его действия. Как оценивается эффективность такого прибора?
Какой физический процесс описывает функция

Что описывает функция σ2 = < (x - xo)2 > =



<( x - xo)2> = 2 D ∙ t,

Что описывает закон Фика I = - D∙gradc?

Задача. Сосуд с монодисперсным аэрозолем (капельки масла с радиусом 0.1 мкм) разделен на две половинки перегородкой толщиной 0.002 м. С одной стороны от перегородки частичная концентрация аэрозольных частиц равна с1 = 1013 1/м3. По другую сторону перегородки концентрация равна с2 = 1012 1/м3. В перегородке содержится плоскопараллельная щель, через которую течет стационарный диффузионный поток, направленный от половинки сосуда с большей концентрацией частиц в половинку сосуда с меньшей концентрацией. В эксперименте найдено, что при температуре 20о за 1 с через щель проходят в среднем 106 частиц в пересчете на площадь 1 м2. Иначе говоря, I =106 1/м2·с – это плотность потока частиц. По этим данным и используя закон Фика, найти коэффициент молекулярной диффузии D сферических аэрозольных частиц с радиусами 0.1 мкм в воздухе при температуре 20оС.

Задача. Пусть скорость ветра на высоте трубы равна 10 м/с. По направлению ветра величина поперечного сечения видимой части дымового шлейфа вследствие рассеивания увеличивается и на расстоянии 500 м от трубы составляет 50 м. Оцените величину вертикального турбулентного коэффициента диффузии.



Раздел 1.2.

Приведите эскиз электрофильтра и схему униполярной зарядки аэрозольных частиц в коронном разряде.

Эффективность электрофильтров оценивают с помощью выражения

Э = 1 – ехр (-vэлSосадит / G ), vэл = В∙ q∙ E

Поясните входящие в формулу параметры. Как в общем случае зависит эффективность электрофильтра от величины улавливаемых частиц?



Раздел 1.3.

Структура тканных и не тканных волокнистых фильтрующих материалов.

Приведите эскиз рукавного фильтра. Как происходит очистка (регенерация) фильтрующей ткани от осевшей на нее пыли? Где используются эти фильтры?

Каков механизм улавливания аэрозольных частиц из фильтруемого воздуха неткаными волокнистыми фильтрами?

Что означает маркировка ФПП – 15 – 1.5 широко используемого в промышленности, медицине и т.п. отечественного фильтрующего материала?

Что означает маркировка ФПА – 15 – 2,0 широко используемого в промышленности, медицине и т.п. отечественного фильтрующего материала?

Приведите эскиз аэрозольного фильтра Д-23кл. Каким образом достигается большая поверх-ность фильтрации в небольшом объеме фильтра? Зачем нужно увеличивать поверхность фильтрации? Как известно, фильтрующие материалы ФП имеют высокую эффективность очистки газов от аэрозолей, но малую пылеемкость 50 – 100 г/м2, т.е. малое время действия фильтра. Как на практике увеличивают время действия фильтров с материалами ФП?

Чем зарубежные фильтрующие материалы НЕРА отличаются от материалов ФП?

Что означает маркировка широко используемых для определения концентрации пыли в воздухе фильтров АФА-ВП-20?

Коэффициент К проскока монодисперсных аэрозольных частиц через нетканные тонково-локнистые материалы оценивается по формуле



К = ехр (-2 ηα ∙ h / π∙ a),

Что означают сомножители в показателе экспоненты? Их размерности. Почему стараются делать фильтрующие материалы из более тонких волокон?

На АЭС для очистки газовых сдувок из технологических емкостей используются фильтры ФАРТОС. Расшифруйте аббревиатуру «ФАРТОС». В чем особенность газовых сдувок в отличие, например, от выбросов общеобменной вентиляции? В чем отличие режима работы фильтров ФАРТОС от режима работы обычных тонковолокнистых фильтров? Приведите эскиз фильтра ФАРТОС.

Охарактеризуйте эффективность работы пылевых (осадительных) камер, циклонов, рукавных фильтров с фильтрующим тканным материалом из грубой ткани, электрофильтров, нетканных тонковолокнистых фильтров.



Раздел 1.4

Что такое адсорбция? Каков знак теплового эффекта адсорбции. Как на адсорбцию влияет температура, концентрация адсорбата в газовой (жидкой) фазе?

Приведите формулу теоретически выведеннай изотермы физической мономолекулярной адсорбции из газовой или жидкой смеси на однородной поверхности (изотерма Лэнгмюра). Приведите ее график. Укажите физический смысл и размерности входящих в нее параметров.

Приведите формулу изотермы Фрейндлиха для адсорбции на неоднородных поверхностях.


Охарактеризуйте входящие в нее параметры. Чем она отличается от изотермы Лэнгмюра?

Приведите примеры полярных и неполярных адсорбентов, используемых на практике.


В каких случаях на практике выгодно использовать адсорбцию для удаления парообразных и газообразных примесей из воздуха?
Укажите составные части цикла работы периодически действующего адсорбера.
Что в практике адсорбции понимается под термином "продолжительность tпр адсорбции в адсорбере периодического действия"?.
Что такое безразмерный коэффициент адсорбции?
Задача. Пусть начальная приблизительно линейная часть изотермы адсорбции ксенона на активированном угле СКТ при 20 0С описывается уравнением

а = 1,225 ρ С

где а выражена в моль/кг и С – в моль/м3.

Пусть также насыпная плотность гранул угля ρ = 400 кг/м3. Найдите безразмерный коэффициент адсорбции Г.
Что такое адсорбционный фронт, что такое стационарный адсорбционный фронт адсорбции? Изобразите стационарный адсорбционный фронт адсорбции для двух последовательных моментов времени. Какова скорость перемещения фронта по слою адсорбента? Выведите выражение для нахождения скорости перемещения стационарного адсорбционного фронта.
Динамическая адсорбционная емкость ад слоя адсорбента в адсорбере с данной геометрией и при данной объемной скорости фильтрации. Что это такое? Как ее определить эксперименталь-но?
Теоретическое выражение для оценки времени работы адсорбционного слоя в адсорберах периодического действия имеет вид

- b ∙

или - b ∙

Прокомментируйте все входящие в выражение параметры. Приведите график этой функции в координатах tпр и h.

На АЭС для очистки выбрасываемых в атмосферу газов от короткоживущих радиоактивных благородных газов (РБГ) и от радиоактивного иода используются т.н. вечные (радиохроматографические) колонны, заполненные активированным углем. Объемная активность Аi i - го радиоактивного газа после колонны описывается выражением



Аi = Аоi ∙ ехр (-λi V Гi / G)

Вывести это выражение, используя закон распада радиоактивных изотопов.


Абсорбция. Абсорбент. Абсорбционная колонна с насадкой.
Зачет в 8 семестре (Оценочное средство Варианты заданий к зачету №2)
б) типовые вопросы (варианты задания для письменного отчета составляются из 4 нижеприведенных вопросов, по одному из разделов 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5):
Раздел 2.1.
Выведите выражение для расчета поверхности s отстойника.
Опишите процесс фильтрации суспензии через зернистый фильтр. Каким образом к моменту появления проскока весь слой зернистого материала оказывается равномерно заполненным уловленными частицами суспензии? Что такое грязеемкость фильтрующего зернистого слоя? Размерность.

Раздел 2.2

Напишите уравнение реакции обмена катиона магния из раствора на катионы водорода из катионита в Н-форме. Напишите выражение для константы равновесия ионного обмена. Не забудьте указать размерности используемых величин. Используя правило Ле Шателье, покажите, как можно регенерировать отработанный катионит.

Напишите уравнение реакции обмена хлорид-иона из раствора на гидроксид-ионы из анионита в ОН-форме. Напишите выражение для константы равновесия ионного обмена. Не забудьте указать размерности используемых величин. Используя правило Ле Шателье, покажите, как можно регенерировать отработанных анионит.

Гидратированные катионы в порядке увеличения их сродства к катиониту выстраиваются в следующий ряд: Li+ < H+ < Na+ < NH4+ < K+ < Cs+ < Ag+ < Mg2+ < Cu2+ < Ca2+ < Sr2+ < Pb2+ < Ba2+ < Al3+. Пусть в воде, фильтруемой через засыпку катионита в Н-форме, содержатся катионы Pb2+, Li+, NH4+. Укажите последовательность появления указанных катионов в фильтрате.

Гидратированные анионы в порядке увеличения их сродства к катиониту выстраиваются в следующий ряд: OH - < F - < CI - < Br - < NO3- < HSO4- < I . Пусть в воде, фильтруемой через слой анионита в ОН-форме, содержатся анионы Br-, F-, I. Укажите последовательность появления указанных катионов в фильтрате.

Что такое статическая обменная емкость (СОЕ) ионита? Приведите схему эксперимента для определения СОЕ. Расчет СОЕ проводят, используя уравнение баланса ионов в растворе и в твердой фазе ионита. Приведите это уравнение.

Что такое динамическая обменная емкость (ДОЕ) ионита, и как она определяется?

При увеличении объемного расхода очищаемой воды через ионообменный аппарат (при увеличении производительности аппарата) время tк контакта раствора с ионитом (уменьшается, увеличивается) и, следовате6льно, (уменьшается, увеличивается) ДОЕ, т.е. (уменьшается, увеличивается) доля используемой статической обменной емкости ионита. Изобразите изотерму ионообменной адсорбции. На изотерме для определенного значения концентрации иона в растворе покажите ДОЕ, СОЕ и ПОЭ.

Известно, что эффективность Э задержки катионов слабых оснований при фильтрации раствора через катионит в Н-форме при увеличении рН сначала увеличивается, а затем уменьшается. Почему? Приведите график зависимости Э от рН. Как выглядит эта зависимость при фильтрации катионов сильных оснований?

Приведите многоступенчатую схему установки для очистки воды от ионных загрязнений с использованием катионо- (в Н-форме) и анионообменных (в ОН-форме) фильтров. Поясните ее действие. Почему для улучшения эффективности процесса фильтрации воды от ионных загряз-нений с помощью ионообменных материалов предпочитают использовать многоступенчатую схему очистки? Приведите схему двухступенчатой очистки.

Задача. Какой объём V воды можно умягчить с помощью ионообменного фильтра с катионитом КУ- 2 - 8 за один цикл фильтрации. Объём катионита в фильтре Vкат = 3,6. Динамическая обменная ёмкость ДОЕ = 1000 моль экв /. В воде содержатся только катионы кальция с концентрацией С() = 100 мг/л.

Опишите процесс поглощения газообразных электролитов из воздуха ионитами.

Очистка воздуха от вредных газообразных кислотных и основных примесей основана на протекании химических реакций взаимодействия молекул этих газов с активными группами ионита. Составте уравнение реакции, протекающей при сорбции газообразного хлороводорода анионитом ВИОН АН-1 в ОН-форме:

Очистка воздуха от вредных газообразных кислотных и основных примесей основана на протекании химических реакций взаимодействия молекул этих газов с активными группами ионита. Составте уравнение реакций, пртекающих при сорбции газообразных аммиака и хлороводорода катионитом ВИОН КН-1:

RH(тв)+NH3(г)=… ; RNa(тв) +HCI(г)=…

Регенерация ВИОН КН-1, сорбирующего хлороводород, проводится 3-5% раствором соды (Na2CO3) или раствором гидроксида натрия (NaOH), который переводит катионит в Na-форму:



При сорбции аммиака регенерацию катионита проводят 3% раствором кислоты:



Пусть на электроде электролизера протекает полуреакция

Х ± nе = Y (знак + для катода, знак – для анода)

Сформулируйте 1-й и 2-й законы Фарадея для этой полуреакции.


Электрокоагуляция. Нарисуйте схему электролизера. Составьте уравнения полуреакций, протекающих на аноде и на катоде, считая, что на катоде происходит восстановление воды. Какова роль растворенного в воде кислорода? От какого вида примесей очищается вода методом электрокоагуляции?


Приведите схему электродиализатора, используемого для обессоливания воды. Почему катионообменная мембрана не пропускает анионы в направлении к аноду? Почему анионо-обменная мембрана не пропускает катионы в направлении к катоду? Приведите поясняющую схему ионообменной мембраны.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал