Химия воды и технология очистки воды

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное

Образовательное учреждение

Высшего образования

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ХИМИЯ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ

ПРОГРАММА, МетодиЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Для студентов заочной формы обучения направлений подготовки

«Теплоэнергетика и теплотехника»

«Энергетическое машиностроение»

Казань 2017

Министерство ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение

высшего образования

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ХИМИЯ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ

Программа, методические указания

 И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

для студентов заочной формы обучения направлений подготовки

«Теплоэнергетика и теплотехника»

«Энергетическое машиностроение»

Казань  2017

УДК 54

ББК 24

Х-46

Приведены рекомендации по работе над дисциплиной и методические указания по изучению теоретического курса "Химия в теплоэнергетике", примеры решения задач и контрольные задания

УДК 54

 ББК 24

© Казанский государственный энергетический университет, 2017 г

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Целью освоения дисциплины «Химия в теплоэнергетике» является: формирование целостного естественнонаучного мировоззрения, изучение химических систем и фундаментальных законов химии с позиций современной науки, формировании знаний по химии воды, изучение технологии очистки и подготовки теплоносителя для обеспечения оптимального водно-химического режима на ТЭС.

Задачи дисциплиныпознакомить обучающихся с современными аналитическими и физико-химическими методами исследования свойств теплоносителя на ТЭС.

Дисциплина «Химия в теплоэнергетике» относится к модулю К.М.07 «Естественно-научные дисциплины» образовательной программы подготовки бакалавров по направлениям подготовки – 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 13.03.03 «Энергетичское машиностроение», обязательна для освоения на 1 курсе во 2 семестре обучения.

Дисциплина «Химия в теплоэнергетике» базируется на следующих дисциплинах: «Химия», «Физика», «Высшая математика» (проведение и представление результатов расчетов).

Для освоения дисциплины «Химия в теплоэнергетике» студент должен:

Знать: основные химические понятия и законы; теоретические основы строения вещества; зависимость химических свойств веществ от их строения.

Уметь: проводить химические эксперименты, анализировать результаты эксперимента.

Владеть: информацией о назначении и областях применения основных химических веществ и их соединений.

В результате изучения дисциплины «Химия в теплоэнергетике» формируется общепрофессиональная (ОПК-2) компетенция:

− способность демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин, готовность выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности; применять для их разрешения основные законы естествознания, методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.

Планируемые результаты обучения дисциплине, характеризующие этапы формирования компетенций:

Знать:

- химические процессы, протекающие в установках и системах ТЭС;

основные задачи водно-химического режима на ТЭС;

- основные методы подготовки теплоносителя; классификацию и характеристики примесей природных вод; контролируемые показатели качества сточных вод ТЭС;

- способы расчетов равновесия и кинетики химических процессов, протекающих в теплотехнологическом оборудовании ТЭС.

Уметь:

- проводить расчеты химического равновесия и скорости сложных химических процессов, протекающих в установках теплотехнологий ТЭС, определять условия их самопроизвольного протекания;  

- выполнять химические анализы для определения основных показателей качества воды;

- проводить анализ и расчеты коррозионных процессов, производить выбор способов защиты металлов от химической и электрохимической коррозии в установках ТЭС.

Владеть:

- основными методами теоретического и экспериментального исследования химических процессов;

- методами расчета термодинамических параметров химических и электрохимических процессов; 

- методиками расчета и регулирования скорости сложных химических реакций;

- методиками расчета коррозионных процессов и защиты металлов от химической и электрохимической  коррозии в установках ТЭС; 

- методикой анализа химических показателей и состава газов, жидкостей, расплавов, твердых и сыпучих тел, используемых как теплоносители и рабочие тела в теплотехнологических установках ТЭС;

- методикой безопасной работы с химическими реагентами.

Структура и содержание дисциплины

Структура дисциплины.Объем дисциплины «Химия в теплоэнергетике» составляет 6 зачетных единицы, всего 216 часов, из которых 16 часов составляет контактная работа обучающегося с преподавателем (8 часов – занятия лекционного типа, 4 часа – практические занятия, 4 часа – лабораторные работы, 200 часов составляет самостоятельная работа обучающегося.

Содержание разделов дисциплины «Химия в теплоэнергетике»

Тема 1. Общие закономерности химических процессов

Химическая термодинамика. Использование характеристических функций для определения направления процесса и состояния равновесия. Термодинамика реальных систем. Термодинамика процессов комплексообразования. Комплексоны.

Химическое равновесие. Закономерности химического равновесия в гетерогенных системах. Произведение растворимости. Кинетическое и термодинамическое условия химического равновесия. Константа равновесия. Принцип Ле Шателье. Условие фазового равновесия. Фазовые диаграммы одно- и многокомпонентных систем.

Адсорбция. Термодинамика адсорбции. Поверхностно-активные вещества. Применение адсорбции.

Химическая кинетика. Скорость химической реакции. Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагентов и температуры. Катализ. Конкурентные реакции. Скорость гетерогенных реакций.

Тема 2. Дисперсные системы. Истинные растворы.

Химия воды и технология очистки воды

Классификация дисперсных систем. Коллоидные растворы. Истинные растворы. Теплоты растворения и разбавления. Диссоциация сильных и слабых электролитов. Константа диссоциации. Неэлектролиты. Электропроводность растворов. Кондуктометрия.

Физико-химические свойства воды: строение молекулы воды и физические свойства; структура конденсированных фаз. Химические свойства воды: окислительно-восстановительные, кислотно-основные, реакции гидратации и гидролиза.

Природная вода, классификация. Технологические показатели качества воды: жесткость, солесодержание, окисляемость, кремнесодержание, концентрация растворенных газов, щелочность, водородный показатель.

Методы очистки воды. Безреагентные методы осветления и обесцвечивания: отстаивание, микрофильтрование, центрифугирование. Реагентные методы осветления и обесцвечивания: коагуляция, электрокоагуляция, флотация, контактная коагуляция.

Методы умягчения и обессоливания воды: термические, реагентные, ионообменные, электрохимические. Мембранные методы водоподготовки: ультрафильтрация, обратный осмос, электродиализ.