ПРОГРАММА - Казанский национальный исследовательский

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Казанский национальный исследовательский технологический
университет»
«УТВЕРЖДАЮ»
Зав.кафедрой ОХТ
профессор Харлампиди Х.Э.
__________________
«___» _____________ 2013 г.
ВОПРОСЫ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ В МАГИСТРАТУРУ
НАПРАВЛЕНИЕ 241000.68 «Энерго-и ресурсосберегающие процессы в
химической технологии,нефтехимии и биотехнологии»
программа «Теоретические основы перспективных химических технологий»
Казань 2013
ПРОГРАММА
ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ЭКЗАМЕНОВ В МАГИСТРАТУРУ
по направлению
1. Химия и химическая технология
1.1. Оценка эффективности химико-технологического процесса
Технологические и технико-экономические критерии эффективности
химико-технологического процесса.
Технологическая классификация
химических процессов. Выбор критериев эффективности для процессов
разного типа.
1.2. Закономерности управления химико-технологическим процессом
Закономерности управления простым необратимым гомогенным
процессом. Влияние концентрации реагентов, давления, температуры. Закон
действующих масс. Уравнение Аррениуса.
Закономерности управления простым обратимым процессом. Влияние
температуры на скорость и положение равновесия эндотермического и
экзотермического обратимого процесса. Влияние давления и концентрации
участников реакции на скорость и положение равновесия обратимого
процесса
Гомогенные и гетерогенные процессы. Особенности протекания
гетерогенных процессов. Понятие лимитирующей стадии. Области
протекания гетерогенных процессов. Характерные признаки кинетической и
диффузионной области протекания процесса. Методы интенсификации
гетерогенных процессов, протекающих в диффузионной области. Основное
уравнение массопередачи.
Закономерности управления сложными процессами. Влияние
концентрации реагентов, температуры и конверсии на эффективность
протекания сложных процессов.
1.3. Катализ
Механизм действия катализаторов. Преимущества и проблемы
гомогенного и гетерогенного катализа. Гетерогенные катализаторы.
Основные стадии гетерогенно-каталитического процесса. Области
протекания гетерогенно-каталитического процесса.
Физические
свойства
катализаторов.
Способы
увеличения
поверхности
катализатора.
Химические
свойства
гетерогенных
катализаторов. Активность и селективность. Причины дезактивации
гетерогенных катализаторов.
1.4. Химический реактор
Материальный баланс химического реактора. Классификация
реакторов по гидродинамическому режиму и организационной структуре.
Гидродинамические модели реакторов. Характеристические уравнения.
Каскад РИС-Н. Расчет числа реакторов.
Тепловой баланс химического реактора. Классификация реакторов по
тепловому режиму.
Промышленные реакторы, требования к промышленному реактору.
Классификация химических реакторов по фазовому составу реагентов и
конструктивным особенностям.
Реакторы для гомогенных процессов.
Реакторы для гетерогенных процессов. Особенности и конструкции.
Реакторы для гетерогенно-каталитических процессов (контактные аппараты).
Классификация, примеры использования контактных аппаратов в
промышленности. Основные принципы выбора реактора для процессов
разного типа.
1.5. Сырье в химической промышленности
Классификация сырья. Выбор и обоснование сырьевой базы.
Рациональное и комплексное использование сырья.
1.6. Экологические проблемы в химическом производстве
Методы очистки сточных вод, газовых выбросов и переработка
твердых отходов. Принципы создания безотходных и малоотходных
технологий.
2. Моделирование химических реакций и процессов
2.1. Элементы и составные части математической модели химической
реакции
Механизм
химической
реакции.
Скорость
реакции,
экспериментальные методы измерения скоростей. Порядок и молекулярность
реакции. Методы определения порядка по реагентам. Константа скорости
реакции. Уравнение Аррениуса, энергия активации и способы её
экспериментального определения.
2.2. Кинетические модели простых реакций.
Необратимые реакции первого, второго и третьего порядков. Простые
обратимые реакции различных порядков.
2.3. Кинетические модели сложных реакций
Принцип независимости элементарных стадий. Последовательные
реакции. Анализ модели накопления промежуточного продукта в
последовательных реакциях. Параллельные (конкурирующие и не
конкурирующие) реакции. Квазиравновесное и квазистационарное
приближение при рассмотрении механизма сложных реакций.
2.4. Кинетические модели каталитических реакций
Сопряженные
реакции.
Химическая
индукция.
Общие
закономерности протекания каталитических реакций. Автокатализ.
Математическое моделирование реакций с учетом кислотно-основного
катализа.
Математическое
моделирование
реакций
с
учетом
металлокомплексного и ферментативного катализа. Уравнение Михаэлиса.
Математическое моделирование ингибирования каталитических процессов.
Конкурентное и неконкурентное ингибирование.
2.5. Кинетические модели фотохимических и радиохимических
реакций
Фотохимические реакции. Квантовый выход. Первичные и вторичные
процессы. Влияние соотношения фото- и темновых процессов на вид модели.
Сенсибилизированные реакции. Радиохимические реакции.
2.6. Математическое моделирование цепных реакций
Цепные неразветвлённые реакции. Цепной механизм и его
элементарные стадии. Длина цепи. Лимитирующая стадия и скорость цепной
реакции. Обрыв цепей на стенке и в объёме. Жидкофазное окисление
углеводородов. Математическое моделирование цепных неразветвлённых
процессов с учетом ингибирования. Цепные разветвлённые реакции.
Механизм разветвления цепей. Анализ модели накопления свободных
радикалов в разветвленных процессах. Вырожденное разветвление. Анализ
модели
накопления
разветвляющего
продукта.
Ингибирование
разветвленных и вырожденно разветвленных реакций.
3. Информационные технологии
3.1. Информатика
Информация.
Виды
информации.
Свойства
информации.
Информационные
процессы.
Измерение
количества
информации.
Кодирование информации. Система счисления. Перевод чисел в различные
системы счисления. Персональный компьютер, основные компоненты и их
назначение. Оперативная память, область использования, основные
характеристики Принтеры, тип, область применения, подключение. Сканеры,
типы, область применения, подключение. Операционная система,
назначение, основные функции. Файловая система компьютера.
Структуризация хранения информации
Текстовый процессор Word. Оформление внешнего вида шрифта,
формат шрифта, основные параметры. Формат абзаца, основные параметры и
область применения. Параметры страницы, ориентация, размеры и другие
параметры листов. Создание заголовков, оглавление документа. Обновление
оглавления. Закладки, перекрестные ссылки, создание и использование.
Таблицы, создание, вставка, размеры и форматирование. Создание, вставка и
удаление рисунков. Изменение размеров, обтекание текста.
Электронная таблица Excel. Структура листа, адреса ячеек, тип
информации, располагающийся в ячейках, способ ввода и редактирования
данных. Форматирование ячейки, шрифт, выравнивание, число, обрамление,
изменение размера ячейки, ориентация, объединение, границы, заливка.
Типы данных. Форматы данных. Назначение формата данных. Изменение
ориентации текста в ячейке. Работа с формулами в ячейках, ввод и
редактирование, мастер функций. Адресация в формулах на другие листы
книги, абсолютная, относительная и смешанная, присвоение имен ячейкам.
Построение графиков и диаграмм, мастер построения. Форматирование осей
на графике. Форматирование области построения графика. Итоговые
функции в Excel. Функции СЧЕТЕСЛИ и СУММЕСЛИ
3.2. Математические методы кибернетики в химической технологии
Корень уравнения, геометрический смысл, методы нахождения. Типы
уравнений и основные методы для нахождения их корней. Алгоритм
программы деления отрезка пополам. Метод деления отрезка пополам для
нахождения корня уравнения. Метод итераций для нахождения корня
уравнения. Метод касательных и метод хорд для нахождения корня
уравнения. Нахождение корней систем уравнений.
Экстремумы уравнений, их определение. Аналитический способ
нахождения экстремума. Алгоритм программы деления отрезка пополам.
Метод золотого сечения для нахождения экстремума. Нахождение
экстремума многомерной функции Метод градиентного подъема поиска
экстремума многомерной функции. Метод покоординатного подъема для
поиска экстремума многомерной функции.
Дифференциал, физический смысл и геометрическое представление.
Вычисление первой производной функции. Вычисление второй производной
функции.
Интеграл, физический смысл и геометрическое представление.
Методы вычисления интеграла по площадям прямоугольника, трапеции и
криволинейной трапеции (аппроксимация полиномом 2-ого порядка).
Восстановление первообразной функции из дифференциального
уравнения или системы дифуравнений (геометрическая интерпретация
метода). Метод Рунге-Кутта для восстановления функций из
дифференциальных уравнений.
Дифференциальное уравнение в частных производных, область
применения и способы решения. Решение дифференциальных уравнений в
частных производных и их систем: преобразование в системы конечноразностных уравнений, трафареты решения, построение сетки решения,
метод прогонки.