ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТУРИЗМА И СЕРВИСА»
ФГОУВПО «РГУТиС»
Факультет Сервиса
Кафедра «Безопасность техносферы и химические технологии»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
__________д.э.н., профессор Новикова Н.Г.
«_____»_______________________200__г.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
КУРСОВОЙ РАБОТЫ/КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Дисциплина СД.02. «Процессы и аппараты защиты окружающей среды»
Специальность 280202.65 «Инженерная защита окружающей среды»
Москва 2009г.
Методические указания составлены на основании рабочей программы дисциплины СД.02. «Процессы и аппараты защиты окружающей среды»
При разработке методических указаний в основу положен Государственный образовательный стандарт по специальности 280202.65 «Инженерная защита окружающей среды»
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры «Безопасность техносферы и химические технологии»
Протокол № ________ «____»_______________200_г.
Зав. кафедрой д.т.н., профессор Пелевин Ф. В.
Методические указания рекомендованы Научно-методической секцией Факультета Сервиса
Протокол № ________ «____»_______________200_г.
Председатель
Научно-методической секции к.т.н., доцент Сумзина Л.В.
Методические указания одобрены Научно-методическим советом ФГОУВПО «РГУТиС»
Протокол №_______ «_____»______________________200__г.
Ученый секретарь
Научно-методического совета
к.и.н., доцент Юрчикова Е.В.
Методические указания разработал:
Преподаватель кафедры
«Безопасность техносферы
и химические технологии» к.т.н., доцент Адливанкина М. А.
В настоящее время в мире создан мощный промышленный, энергетический, сельскохозяйственный и транспортный потенциал, но вместе с этим резко ухудшилось состояние окружающей среды. Дальнейшее ухудшение состояния биосферы, непрерывное истощение невозобновляемых природных ресурсов, в первую очередь полезных ископаемых и пресной воды, может привести к глобальному экологическому кризису. Именно поэтому охрана природы от промышленных и бытовых загрязнений является одной из важнейших задач современности. В решении этой задачи в настоящее время наметилось несколько направлений:
развитие рекуперационных методов очистки с использованием замкнутых циклов;
разработка и внедрение процессов переработки отходов, с последующим использованием полученных веществ в качестве вторичных материальных ресурсов (ВМР);
значительное сокращение объема отходов, за счет создания и использования малоотходных технологий, обеспечивающих комплексное использование сырья.
Для курсовых и дипломных проектов студентов, обучающихся по специальностям «Инженерная защита окружающей среды» и «Сервис экосистем и природоохранных объектов», рекомендуется выбор тем по разработке процессов, отвечающих вышеперечисленным направлениям. Используемые для защиты биосферы процессы можно условно разделить на три большие группы:
процессы и аппараты для обезвреживания и рекуперации воздуха и промышленных газовых выбросов;
очистка воды и создание оборотных систем водоснабжения;
переработка и захоронение твердых отходов.
Курсовой проект
На заключительном этапе учебного процесса подготовке специалиста по инженерной защите окружающей среды курсовое проектирование является важнейшей частью образовательной программы и первой самостоятельной работой студента, позволяющей оценить его теоретическую подготовку по профилирующим дисциплинам, умение работать с рекомендованными и самостоятельно найденными литературными источниками и осваивать новые методы расчета оборудования, что является залогом успешного выполнения курсового проекта. На этом этапе обычно закладываются основы и принимаются принципиальные решения будущего дипломного проекта.
Работа над курсовым проектом начинается с анализа задания на проектирование, разработанного преподавателем – руководителем проекта (при участии студента). Обычно задание содержит расчет и проектирование отдельной технологической установки или технологического узла по исходным данным, которые содержат производительность по исходному или конечному продукту, концентрацию загрязнений, температуру, давление, скорость, характеристику исходных материалов и пр. Выбирается основной объект (основной аппарат, сооружение) для проектной разработки.
В задании должны быть указаны:
рекомендуемая литература;
сроки выполнения и дата выдачи задания.
В соответствии с заданием и выполняется курсовой проект, состоящий из двух частей: расчетно-пояснительной записки и графических материалов. Расчетно-пояснительная записка должна содержать: задание на курсовое проектирование, введение, технологическую схему и ее описание, расчет параметров технологической схемы, расчет и выбор основного оборудования, выбор вспомогательного оборудования, список использованной литературы, заключение и содержание.
Во введении следует обосновать задачу проектирования на основании проблем охраны природы и защиты окружающей среды, перечислить возможные способы ее решения, проанализировав их достоинства и недостатки, предложить к разработке вариант, наиболее пригодный для проектного задания.
Описание технологической схемы включает чертеж (лист А4) с указанием всех аппаратов и материально-тепловых потоков. Следует привести и структурную схему процесса, в которой представлены только основные аппараты и потоки с указанием их параметров (температуры, давления, концентрации, потерь и пр.) на входе и выходе из них. Недостающие для расчета параметры можно определить из материального и теплового (энергетического) балансов или воспользоваться справочными данными.
Необходимо также определить материальные и тепловые потери и выявить отходы, предусмотреть их использование как ВМР или, если это возможно, свести их образование к минимуму и разработать способы их утилизации.
По найденным исходным данным проводится расчет и выбор основных аппаратов (оборудования или сооружений). Обычно определяют габаритные размеры аппаратов, их тип, время процесса, рабочую поверхность, гидравлическое сопротивление и выбор конструкционных материалов. Затем рассчитывают или выбирают вспомогательное оборудование (насосы, компрессоры, теплообменники, холодильники и пр.) и выполняю расчет соединительных трубопроводов.
Вспомогательное оборудование обычно выбирают с учетом производительности установки и гидравлического сопротивления всех аппаратов и трубопроводов.
В заключительной части расчетно-пояснительной записки следует дать выводы и попытаться ответить на следующие вопросы:
достаточны ли исходные данные, приведенные в задании, для выполнения проекта;
существуют ли методики для выполнения необходимых в проекте расчетов;
что будет с предложенной в проекте технологией со временем, например, при изменении цен на реагенты, сырье и продукцию или с разработкой нового оборудования;
проанализировать полученные результаты.
Примерный объем расчетно-пояснительной записки 20 – 30 листов печатного текста (шрифт) с графиками, схемами, таблицами.
Графические материалы курсового проекта состоят из технологической схемы – 1 лист (формат А1) и чертежа основного аппарата в сборке – 1 лист (форматА1). Чертежи могут быть выполнены в AutoCAD. Графическая часть проекта выполняется в соответствии с требованиями системы ГОСТов ЕСКД.
Для выбора тем дипломного и курсового проекта рациональными можно считать следующие направления:
Создание технологических систем без сброса сточных вод (в том числе и очищенных) в естественные водоемы. Такие системы оборотного водоснабжения могут быть использованы для промывки фильтров, при приготовлении реагентов для химических способов очистки, в качестве теплоносителей и пр. Использование таких систем позволяет резко сократить потребление воды, загрязнение водоемов, но, как правило, при этом образуются твердые отходы или концентрированные растворы в установках водоподготовки и водоочистки. Поэтому в таких проектах должны быть предложены пути утилизации, переработки или безопасного захоронения образовавшихся отходов.
Разработка рациональных систем очистки газовых выбросов с обязательными предложениями по утилизации, захоронению или повторному использованию извлеченных компонентов. Особое внимание следует уделить разработке замкнутых процессов (конвективная сушка, сушка в кипящем слое, теплообмен и др.), которые позволяют использовать тепло отходящих газов и таким образом сократить энергозатраты и тепловое загрязнение окружающей среды, а также уменьшить выбросы в атмосферу газа и сопутствующих вредных компонентов.
Создание систем утилизации твердых отходов, в том числе и отходов водо- и газопереработки. Технологическую основу таких систем обычно составляют процессы разделения и обогащения многокомпонентных материалов с уменьшением их объема и массы.
Разработка типовых технологических процессов и аппаратов, используемых в инженерной защите окружающей среды:
массообменные процессы и аппараты (адсорбция, абсорбция, дистилляция, сушка, мембранные процессы);
гидромеханические процессы смешения и разделения неоднородных систем (фильтрование, осветление, отстаивание, флотация, осаждение, перемешивание и пр.);
тепловые процессы и аппараты (нагревание, охлаждение, выпаривание, кипение, пиролиз и пр.);
биохимические процессы и аппараты, проводимые в аэробных и анаэробных установках;
реагентные (химические) способы очистки;
электрохимические способы очистки.
В приложении приводятся варианты заданий для выполнения курсовых проектов по разработке некоторых типовых технологических процессов.
Выполненный на должном уровне курсовой проект может быть использован при работе над дипломным проектом.