Дипломная работа исследовательского характера

Содержание литературного обзора в исследовательских дипломных работах зависит от темы экспериментальной части, определяется студентом и руководителем работы и может включать рассмотрение следующих вопросов:

˗ история и развитие научных исследований в избранной области, современное состояние;

˗ результаты предыдущих исследований в выбранном направлении;

˗ физико-химические основы процесса (термодинамика, кинетика, влияние различных параметров, химизм и механизм основных реакций и т.д.);

˗ варианты технологического оформления процесса;

˗ внедрение процесса в промышленность;

˗ перспективы развития процесса в России и за рубежом.

Исследовательская (экспериментальная) часть

Содержание экспериментальной части, и последовательность ее изложения зависят от характера проведенных исследований и определяются студентом совместно с руководителем работы.

Целесообразно придерживаться следующей последовательности изложения:

˗ цель и задачи исследования;

˗ выбор и характеристика веществ, используемых в исследованиях;

˗ методики экспериментов и анализа продуктов;

˗ методика обработки результатов;

˗ результаты исследования и обсуждение результатов;

˗ выводы по экспериментальной части.

Цель и задачи исследования. В этом разделе на основе сформулированной в конце литературного обзора цели исследования намечаются пути ее достижения, т.е. составляется программа эксперимента – указываются границы изменения параметров и определяются оптимальные условия эксперимента, формулируются общие требования к конечным результатам, определяются преимущества, которые могут быть получены при реализации проводимого исследования и т.д.

Выбор и характеристика реагентов, используемых в исследованиях. В этом подразделе дается обоснование выбора исходного сырья (доступность, стоимость, токсичность и т.д.); приводятся его химические и физические свойства и т.д. При наличии нормативной документации приводятся номера ГОСТ, ISO, ASTM, ТУ и пр. Показывается соответствие основных показателей качества используемых в работе продуктов, требованиям соответствующих ГОСТ, ТУ, другой НТД. Особо оговариваются правила обращения с токсичными, взрыво- и пожароопасными веществами, используемыми в работе. Если исходное сырье проходит предварительную подготовку, то указывается методика такой подготовки, которая может быть приведена в приложении.

Методики эксперимента и анализа продуктов. Приводится схема и описание экспериментальной установки, излагаются правила ее эксплуатации, принципы контроля и регулирования параметров и т.д.

Приводятся основные и побочные реакции, протекающие при проведении синтезов, расчет требуемых количеств реагентов, методика проведения синтеза (порядок загрузки реагентов, продолжительность отдельных стадий, параметры процесса, методика выделения и анализа промежуточных и конечных продуктов и т.д.), особо оговариваются основные правила техники безопасности при проведении экспериментов, связанных с применением взрыво- пожароопасных и токсичных веществ, которые могут при необходимости подробно излагаться в соответствующем разделе дипломной работы (см. далее рекомендации к разделу «Безопасность и экологичность»). В случае использования стандартных методик анализа продуктов дается ссылка на соответствующий ГОСТ или литературный источник; для оригинальных методов анализа приводится их подробное описание, которое может быть помещено в приложение.

Обязательным является составление материальных балансов проведенных экспериментов с соответствующим анализом полученных результатов (расчет технологических характеристик – конверсии, селективности и пр.).

Методика обработки результатов. В этом подразделе приводятся методы обработки экспериментальных данных для представления их в виде искомых зависимостей. Для обработки результатов экспериментов целесообразным является привлечение методов математической статистики.

Результаты исследований и обсуждение результатов. Изложению материала этого раздела должна предшествовать большая подготовительная работа по систематизации полученных результатов и их анализу. Систематизированный материал приводится в виде графиков и таблиц, при этом они обязательно должны сопровождаться кратким анализом. Не следует подвергать анализу каждый результат, приведенный на графике или в таблице, более целесообразно проводить анализ выявленных закономерностей.

Обсуждение результатов является важнейшей частью экспериментальной работы. При этом особое внимание стоит уделить теоретическому объяснению установленных закономерностей, а также провести критическое сравнение полученных результатов с результатами исследований, выполненных по аналогичной тематике в других организациях.

На основании полученных результатов делается заключение о теоретической и практической ценности проведенного исследования с указанием того нового и оригинального, что внесено автором. Целесообразно также показать, какие результаты могут быть использованы в практической деятельности и наметить пути дальнейшего проведения исследований.

Возможен и другой метод изложения этого подраздела, когда в начале обс у ждаются результаты исследований - схемы реакций, результаты в виде иллюстраций (графиков, рисунков, таблиц и и т.д.), а все материалы, связанные с проведением экспериментов, методики анализа исходного сырья, конечных продуктов и пр. приводятся в приложении.

 

Расчетная дипломная работа

Сведения, содержащиеся в литературном обзоре проектно-расчетной выпускной работы бакалавра, должны позволить объективно оценить научно-технический уровень состояния вопроса и выбрать путь и средства решения поставленной задачи.

Этот раздел обычно содержит подразделы:

- история возникновения и развития производства, развития научных исследований в избранной области;

- анализ и сравнение различных способов получения продукта; обоснование выбора проектируемого способа производства;

- физико-химические основы процесса (термодинамика, кинетика, - влияние различных параметров, химизм и механизм основных реакций, влияние различных параметров на протекание разрабатываемого процесса и т.д.);

- краткое рассмотрение различных вариантов технологического оформления процесса;

- физико-химические и эксплуатационные свойства получаемого продукта, объём его производства в нашей стране и за рубежом, области применения.

Технологическая часть

Технологическая (расчетная часть), как правило, имеет следующие подразделы:

Технические решения, положенные в основу выпускной работы. Излагаются технические решения, положенные в основу проектируемого производства и отличие его от действующих установок. Эти технические решения принимаются автором выпускной работы на основе производственной и преддипломной практики, УНИРС, а также глубокого изучения отечественных и зарубежных литературных источников по разрабатываемому процессу. Кратко излагаются:

˗ результаты возможного внедрения предлагаемых технических решений (улучшение технико-экономических показателей процесса - снижение себестоимости, увеличение прибыли и т.д.);

˗ решение экологических проблем и обеспечение безопасности производства;

˗ решение других проблем проектируемого производства.

В соответствующих разделах выпускной работы эти вопросы излагаются подробно на основании проведенных расчетов.

Характеристика сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции. Приводятся требования нормативной документации (ГОСТ, ТУ и т.д.) к качеству основных видов исходного сырья, вспомогательных материалов и реагентов, а также готовой продукции. Основой этого подраздела являются материалы производственной практики. Целесообразно этот материал приводить в виде таблиц_, в которые следует включать не все показатели соответствующих нормативных документов, а выбрать основные 5-6 показателей, наиболее полно характеризующих тот или иной продукт.

Возможно включение этого подраздела в приложение.

Технологическая схема процесса. Приводится описание технологической схемы процесса, которое должно быть кратким, логичным и четким. Излагается последовательность технологических операций при переходе обрабатываемых материалов из аппарата в аппарат: для основных стадий процесса указываются параметры (температура, давление и др.). При описании схемы вслед за названием аппарата необходимо указывать его номер на схеме, которая приводится на 1 – 2 отдельных листах формата А4 (или более) и прикладывается в конце описания технологической схемы (схемы, на листах формата А1 желательно выносить в приложения к дипломной работе).

При разработке технологической схемы следует по возможности обеспечить:

˗ осуществление непрерывных процессов с максимальным использованием сырья, энергии, вспомогательных материалов и реагентов;

˗ протекание процесса в наиболее благоприятных физико-химических условиях;

˗ осуществление самотека жидкостей и сыпучих материалов путем вертикального или ступенчатого расположения аппаратов и т.д.

Расчет материальных балансов. Подраздел следует начать с исходных данных, необходимых для расчета материальных балансов - заданная производительность установки, число часов работы установки в течение года, нормы потерь, состав сырья, промежуточных и конечных продуктов и т.д. Исходными данными являются материалы производственной практики, а также литературные данные и результаты, полученные автором выпускной работы в результате технических решений, положенных в основу проекта.

Расчет материальных балансов производится обычно в кг/ч, но может быть рассчитан и на 1 т готового продукта с последующим расчетом на заданную производительность и т.д.

Материальные балансы рассчитываются для каждой стадии процесса, в которой происходят химические или физические изменения в составе материальных потоков (химические реакции, испарение, конденсация, экстракция, абсорбция, адсорбция, десорбция, фильтрование и т.д.). В начале обычно проводятся все необходимые расчеты данной стадии, которые затем сводятся в таблицу, состоящую из двух частей: прихода и расхода материальных потоков (в кг/ч; кг/моль×ч; %масс; %мольн.).

Расчет материальных балансов стадий процесса завершается составлением таблицы сводного материального баланса установки (цеха), в который включаются только материальные потоки продуктов, входящие и выходящие с установки в целом, без промежуточных потоков. Сводный материальный баланс установки является основой для расчета основных технико-экономических показателей процесса, поэтому наряду с размерностью потоков в кг/ч, целесообразно использовать размерность тыс.т/год

Расчет тепловых балансов. Основными задачами расчета тепловых балансов являются:

˗ определение температуры какого-либо потока на входе или выходе из аппарата;

˗ определение расхода энергии на нагрев или охлаждение материальных потоков в том или ином аппарате, при этом рассчитывается количество теплоносителя (хладагента), которое необходимо для поддержания заданного теплового режима работы аппарата;

˗ расчет поверхности теплообмена, необходимой для подвода или отвода тепла в аппарате и т.п.

Тепловые балансы составляются для основных аппаратов установки и теплообменной аппаратуры. Вначале проводятся все необходимые расчеты по определению прихода и расхода тепла, которые затем сводятся в таблицу. Основой составления теплового баланса являются результаты расчета материального баланса соответствующей стадии процесса.

Очень важным является правильный выбор необходимых для тепловых расчетов значений теплотехнических параметров (теплоемкости, энтальпии, коэффициентов теплопередачи и т.д.). Эти параметры выбираются из различных справочников; определяются по номограммам или рассчитываются по соответствующим методикам с обязательной ссылкой на источник.

Технологический расчет основного оборудования. На основании расчета материальных и тепловых балансов производится технологический расчет основного оборудования, в результате которого определяются основные размеры аппаратов, необходимые поверхности теплообмена и т.д. Количество аппаратов, для которых проводятся технологические расчеты, определяется руководителем. Для основных аппаратов на отдельных листах (формата А4) приводятся их эскизы.