МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ (ИЭТ) ___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника

Программа магистратуры: Электротехнологические процессы и установки с системами питания и управления

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"УСТАНОВКИ ИНДУКЦИОННОГО И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАГРЕВА"

Цикл:

профессиональный

Часть цикла:

базовая

№ дисциплины по учебному плану:

ИЭТ; М.2.2

Часов (всего) по учебному плану:

72

Трудоемкость в зачетных единицах:

2

2 семестр

Лекции

36 час

2 семестр

Практические занятия

–

Лабораторные работы

–

Расчетные задания, рефераты

–

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

36 час

2 семестр

Экзамены

–

Курсовые проекты (работы)

–

–

Москва - 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение физических основ индукционного и диэлектрического нагрева, конструкций, принципов проектирования и рациональной эксплуатации установок индукционного и диэлектрического нагрева (УИН и УДН) для последующего использования в профессиональной деятельности.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

·  вскрывать естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, провести их качественный и количествен­ный анализ (ПК-5);

·  принимать нестандартные технические решения (ПК-4);

·  понимать основные закономерности науки и техники (ПК-17);

·  профессионально эксплуатировать современное оборудование (ПК-7);

·  принимать решения с учетом энерго- и ресурсосбережения (ПК-21);

·  внедрять достижения отечественной и зарубежной науки и техники (ПК-24);

·  осуществлять технико-экономическое обоснование инновационных проектов УИН и УДН и управление ими (ПК-29);

·  формулировать технические задания, разрабатывать и использовать средства автоматизации при проектировании УИН и УДН и технологической подготовке производства (ПК-10);

·  применять методы анализа вариантов, разработки и поиска компромиссных решений (ПК-11);

·  применять основы инженерного проектирования при создании УИН и УДН (ПК-12);

·  применять методы создания и анализа моделей, позволяющих прогнозировать свойства и характеристики УИН и УДН (ПК-13);

·  проводить экспертизу проектно-конструкторских и технологических решений (ПК-44);

·  анализировать технологические, эксплуатационные и экологические требования к УИН и УДН при их проектировании (ПК-10, ПК-11, ПК-17).

Задачами дисциплины являются:

·  познакомить обучающихся с физическими основами индукционного и диэлектрического нагрева и методиками расчета и проектирования УИН и УДН;

·  научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при проектировании установок индукционного и диэлектрического нагрева различных типов;

·  дать информацию о технологических процессах, реализуемых в современных УИН и УДН;

·  научить организовывать технологический процесс в УИН и УДН с учетом требований энерго - и ресурсосбережения.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по программе "Электротехнологические процессы и установки с системами питания и управления" направления 140400 Электроэнергетика и электротехника.

Дисциплина базируется на дисциплинах бакалаврской подготовки «Электротехнология» и «Электротехнологические установки и системы».

Знания, полученные по освоении дисциплины, необходимы при изучении дисциплин «Конструкции электропечей», «Автоматическое управление электротехнологическими установками», «Технология электропечестроения», а также при прохождении научно-производственной практики и подготовке выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

·  современные естественнонаучные и прикладные задачи электротехники и энергетики, методы и средства их решения в научно-исследовательской, проектно-конструкторской, производственно-технологической и других видах профессиональной деятельности (ПК-10 – 51);

·  технологии и средства обработки информации и оценки результатов применительно к разработке и эксплуатации УИН и УДН (ПК-10 – 51);

·  основные источники научно-технической информации по установкам индукционного и диэлектрического нагрева: конструкциям, характеристикам, проблемам разработки и эксплуатации (УК-2, ПК-20);

·  методики расчета и проектирования УИН и УДН различных типов (УК-7, ПК-5, ПК-7).

Уметь:

·  находить нестандартные решения профессиональных задач, применять современные методы и средства исследования, проектирования, технологической подготовки производства и эксплуатации УИН и УДН (ПК-10 – 51);

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

·  использовать прикладные программные средства для моделирования режимов работы и расчета установок индукционного и диэлектрического нагрева (УК-9, ПК-3, ПК-31, ПК-33, ПСК-2);

·  осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию по проблемам индукционного и диэлектрического нагрева и выбирать необходимые материалы (УК-2, ПК-20);

Владеть:

·  современными измерительными и компьютерными системами и технологиями, навыками оформления, представления и защиты результатов решения профессиональных задач разработки и эксплуатации УИН и УДН на русском и иностранном языках (ПК-10 – 51);

·  навыками расчета тепловых и электрических режимов установок индукционного и диэлектрического нагрева (ПК-5, ПК-7);

·  информацией о технических параметрах промышленных УИН и УДН для использования их в профессиональной деятельности (ПК-9, ПК-20, ПСК-1).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа.

№

п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля

успеваемости

(по разделам)

лк

пр

лаб

сам.

1

2

3.

4

5.

6

7

8.

9

1

Основные положения теории индукционного нагрева

10

2

6

_

_

4

Контрольная работа

2

Индукционные плавильные тигельные

печи

10

2

4

_

_

6

Тест

3

Индукционные плавильные канальные печи

8

2

4

_

_

4

Тест

4

Индукционные установки для сквозного нагрева металлов

12

2

6

_

_

6

Тест

5

Индукционные установки для зонального нагрева металлов

8

2

4

_

_

4

Тест

6

Высокочастотные установки для нагрева окислов, полупроводников и газов

10

2

6

_

_

4

Контрольный опрос

7

Основные положения теории диэлек-трического нагрева

4

2

2

_

_

2

Контрольный опрос

8

Установки диэлек-трического нагрева

8

2

4

_

_

4

Контрольный опрос

Зачет

2

2

2

Итого:

72

36

--

--

36

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1. Основные положения теории индукционного нагрева

Классификация, области применения и технико-экономические характеристики установок индукционного нагрева. Основные уравнения, описывающие процесс индукционного нагрева. Глубина проникновения и удельная поверхностная мощность в проводящем теле. Электромагнитная система индуктор-загрузка. Влияние свойств материалов и геометрии системы индуктор-загрузка на энергетические характеристики индукционной установки. Электротепловые задачи расчета УИН. Электромагнитные силы при индукционном нагреве.

2. Индукционные плавильные тигельные печи

Принцип действия, основные элементы и технические характеристики индукционных плавильных тигельных печей. Технология плавки и основные этапы работы печей и миксеров. Конструктивное выполнение основных элементов печей: индуктора, магнитопровода, футеровки, токоподвода, механизмов. Вакуумные печи периодического и полунепрерывного действия. Инженерные расчеты индукционных тигельных печей с использованием компьютерных программ. Энергетический баланс печи.

3. Индукционные плавильные канальные печи

Принцип действия, основные элементы и технические характеристики индукционных плавильных канальных печей. Основные технологические процессы. Конструктивное выполнение основных элементов печей. Инженерные расчеты индукционных канальных печей с использованием компьютерных программ. Энергетический баланс печи.

4. Индукционные установки для сквозного нагрева металлов

основные элементы и технические характеристики индукционных установок для нагрева металлов под обработку давлением. Технологические требования к режиму работы установок. Конструктивное выполнение основных элементов установок: индукторов, футеровок, механизмов и др. Выбор основных параметров: частоты, удельной поверхностной мощности, геометрических размеров индуктора и др. Термические напряжения в нагреваемых изделиях. Установки для низкотемпературного нагрева ферромагнитной стали: особенности конструкции и области применения. Инженерные расчеты индукционных нагревательных установок с использованием компьютерных программ. Экономическая эффективность по сравнению с другими видами нагрева.

5. Индукционные установки для зонального нагрева металлов

Индукционные установки для нагрева металлов под поверхностную закалку, сварку и пайку. Технологические требования к установкам. Выбор основных параметров: частоты, удельной поверхностной мощности, геометрических размеров индуктора и др. Конструктивное выполнение основных элементов установок. Особенности расчета индукторов нагревательных установок для зонального нагрева. Электрические схемы питания на средней и высокой частотах. Экономическая эффективность по сравнению с другими видами нагрева.

6. Высокочастотные установки для нагрева окислов, полупроводников и газов

Высокочастотные установки для индукционного нагрева окислов, полупроводников и газов. Технологические процессы и требования к установкам. Выбор основных технических параметров: частоты, удельной мощности, геометрических размеров. Стартовый разогрев обрабатываемого продукта. Конструкции индукторов, кристаллизаторов, рабочих камер, механизмов и других элементов. Особенности электромагнитных и тепловых расчетов установок.

7. Основные положения теории диэлектрического нагрева

Классификация, области применения и технико-экономические характеристики установок диэлектрического нагрева. Основные уравнения, описывающие процесс диэлектрического нагрева. Глубина проникновения и удельная объемная мощность в диэлектрике. Влияние свойств материалов на энергетические характеристики УДН.

8. Установки диэлектрического нагрева

Области применения и конструкции УДН. Особенности технологических процессов (сушка, нагрев и сварка пластмасс, склеивание и др.). Выбор основных параметров: частоты, удельной объемной мощности, размеров рабочего конденсатора и др. Конструкции установок и рабочих конденсаторов. Применение сверхвысоких частот для диэлектрического нагрева Принцип действия и конструкция магнетрона. Особенности техники безопасности при работе с установками высокочастотного и СВЧ нагрева.

4.2.2. Практические занятия

Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания

Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций и видеороликов. Презентации лекций содержат графический материал, иллюстрирующий методы тепловых и электротепловых расчетов, а также фотоматериалы. Предусматриваются встречи с ведущими специалистами предприятий, работающих в области проектирования, производства и эксплуатацииустановок индукционного и диэлектрического нагрева.

Самостоятельная работа включает также подготовку к контрольной работе, тестам, контрольным опросам и к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, тесты,

контрольные опросы.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка за зачет.

В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕ-НИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1.  Кувалдин индукционного и диэлектрического нагрева. М.: Изд-во МЭИ, 1999.

2.  Кувалдин процессы с применением индукционного нагрева. М.: Изд-во МЭИ, 1990.

3. , Лепешкин режимы индукционного нагрева и термонапряжения в изделиях. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. – 284 с.

4.  Вайнберг плавильные печи. М.: Энергия, 1967

б) дополнительная литература:

1. , Дзлиев питания высокочастотных электротермических установок. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. – 426 с.

2. Электротехнический справочник: В 4 т. Т.4. Использование электрической энергии. / Под общ. ред. профессоров МЭИ и др. (гл. ред. ). – М.: Издательство МЭИ, 2002.

3. Электротермическое оборудование: Справочник. / Под общ. ред. . – М.: Энергия, 1980.

4. Слухоцкий индукционного нагрева. Л.: Энергоиздат, 1981.

5  , Сальникова на ЭВМ индукционной тигельной печи: Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу “Индукционные печи”. М.: Изд-во МЭИ, 1986.

6  , Кононов диэлектриков, полупроводников и газов на высоких и сверхвысоких частотах. М.: Изд-во МЭИ, 1979.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

MathCad, Borland Delphi. ELCUT, AutoCAD,

б) другие:

Видеоматериалы об установках индукционного и диэлектрического нагрева различных типов и назначения.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и видеоматериалов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д. т.н. профессор

«УТВЕРЖДАЮ»

Зав. кафедрой ФЭМАЭК

д. т.н. профессор