Техническая термодинамика

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет

(ДВПИ им. )

Одобрено МК ________________ ____________________ «___»___________2007 г.

Утверждаю ____________________ ____________________ «___»________2007 г.

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

Учебная дисциплина ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

( наименование)

Образовательная программа для подготовки бакалавров техники и технологии

направления 550100 "Строительство" и дипломированных специалистов направления

653500 "Строительство" специальности 270109 "Теплогазоснабжение и вентиляция"

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Согласовано: Заведующий выпускающей кафедры «Теплогазоснабжения и вентиляции ________________Штым__А. С. Подпись (Ф. И.О.)

Рабочая программа утверждена на заседании кафедры ТГС и В, протокол _ От «22» декабря года Зав. кафедрой _____________ Программа составлена 20 декабря 2006 г. Доцентом Должность (Ф. И.О. преподавателя)

Владивосток, 2007

При разработке рабочей учебной программы использованы:

Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования образовательной программы, утвержденный 7 марта 2000 г., № 12 тех/ДС, рабочий учебный план, утвержденный 9 2005 г

Выдержка требований к дисциплине из государственного образовательного стандарта:

СД.01

Техническая термодинамика: законы термодинамики; свойства реальных рабочих веществ и основные термодинамические процессы; термодинамика потока; циклы теплосиловых, холодильных установок и компрессорных машин; химическая термодинамика.

120

Введение

Структура рабочей учебной программы включает цели и задачи дисциплины, начальные требования к освоению и к уровню освоения содержания всех разделов дисциплины «Отопления». Приведены объем и виды учебной работы в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по данной дисциплине и рабочим учебным планом специальности 270109 "Теплогазоснабжение и вентиляция".

1.  Цели и задачи дисциплины

Дисциплина «Техническая термодинамика» является базовой в системе подготовки бакалавров и инженеров теплоэнергетического профиля, изучая которую студенты приобретают знания о фундаментальных законах существования тепловых процессов. Главными задачами дисциплины являются изучение и практическое применение термодинамических методов анализа теплоэнергетических процессов, а также развить практические навыки определения термодинамических параметров процессов, имеющих место в энергетических установках, понимать их физический смысл и уметь дать графическую интерпретацию процессов.

2.  Начальные требования к освоению дисциплины

Для изучения и понимания основных положений дисциплины "Техническая термодинамика" студенты должны усвоить следующие дисциплины и разделы:

1.Физика, раздел: «Физические основы молекулярной физики и термодинамики».

2. Высшая математика, раздел: « Дифференциальное и интегральное исчисления».

3.  Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

Основные знания, умения и навыки, приобретенные студентами при изучении дисциплины. При изучении курса студент должен приобрести знания фундаментальных законов и понятий термодинамики, понимать механизм энергопревращений, их реализацию в циклах энергоустановок и оценку их эффективности. Должны быть приобретены навыки проведения как расчетных работ с использованием таблиц и диаграмм состояния рабочего тела, так и экспериментальных исследований по определению величин, характеризующих теплофизические свойства термодинамического рабочего тела и эффективность энергоустановок в целом.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

4.1 Дневная форма обучения.

Вид учебной работы	Всего часов	Распределение по семестрам
5
Общая трудоемкость дисциплины	108	108
Лекции	36	36
Лабораторные занятия
Практические занятия (семинары)	36	36
Всего самостоятельная работа	36	36
В том числе: Курсовое проектирование		-
Расчетно-графические работы		-
Рефераты		-
Другие виды	34	34
Вид итогового контроля (экзамен, зачет)		экзамен

5 Содержание дисциплины

5.1 Распределение учебного материала по видам занятий.

№ пп	Наименование раздела дисциплины	Распределение по видам (час)
Лекция	ЛЗ	ПЗ
1	Введение.	2		2
2	Термодинамическое рабочее тело и параметры его характеризующие.	2		4
3	Параметры состояния газовой смеси.	2		4
4	Теплота и теплоемкость. Работа. Внутренняя энергия.	2		4
5	Первый закон термодинамики.	2		1
6	Термодинамические процессы.	2		1
7	Замкнутые процессы или циклы.	2		1
8	Аналитическое выражение первого и второго законов термодинамики.	2		3
9	Приложение второго закона термодинамики (TS- диаграмма).	2		2
10	Эксергия и энергия. Эксергия идеального газа. Эксергия потока. Потери эксергии вследствие необратимости.	2		2
11	Термодинамические исследования.	2		1
12	Термодинамические основы анализа работы компрессоров.	2		1
13	T-S и h-s диаграммы для водяного пара. Графический расчет процессов с водяным паром. Процесс дросселирования водяного пара, его анализ на диаграмме и его практическое значение, применение. Циклы паросиловых установок.	2		1
14	Термодинамические основы теплофикации.	2		1
15	Циклы холодильных установок.	2		2
16	Термодинамические свойства влажного воздуха.	2		2
17	Изображение на I-d диаграмме процессов, происходящим с влажным воздухом..	2		2
18	Особенности термодинамической обработки воздуха в зимний и летний периоды воздуха.	2		2

5.2. Содержание лекционного курса

№ п/п	Содержание лекционного курса
1	2
5 семестр
1.	Введение. Место технической термодинамики среди дисциплин специальности 290700 .История ее развития, задачи курса, предмет изучения и метод исследования.
2.	Термодинамическое рабочее тело и параметры его характеризующие Определение рабочего тела. Термодинамические параметры Р, У, Т –среднестатистические характеристики рабочего тела. Уравнение состояния идеального газа и его законы. Термодинамическая система координат. Реальные газы.
3.	Параметры состояния газовой смеси. Смеси газов. Способы задания смеси. Параметры состояния газовой смеси, газовая постоянная, молекулярная масса.
4.	Теплота и теплоемкость. Работа. Внутренняя энергия. Определения. Вычисления
5.	Первый закон термодинамики. Смесь между теплоемкостями Ср и Сv. О двух классах термодинамических функций и энтальпия. . 8
6.	Термодинамические процессы. Задачи и метод исследования процессов. Изохорный процесс. Изобарный процесс. Изотермический процесс. Адиабатный процесс. Политропный процесс.
7.	Замкнутые процессы или циклы. Цикл Карно. Второй закон термодинамики. Теорема Карно. Энтропия и ее вычисления. Обратимые и необратимые процессы.
8	Аналитическое выражение первого и второго законов термодинамики Аналитическое выражение первого и второго законов термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Энтропия замкнутой термодинамической системы. Физический смысл энтропии.
9	Приложение второго закона термодинамики - (TS- диаграмма). Термодинамические процессы в системе координат. Изохорный процесс. Изобарный процесс. Изотермический процесс. Адиабатный процесс. Политропный процесс.
10	Эксергия и анергия. Эксергия идеального газа. Эксергия потока. Потери эксергии вследствие необратимости.
11	Термодинамические исследования. О применении начал термодинамики в термодинамических исследованиях. Методы термодинамических исследований. Дифференциальные уравнения термодинамики. О балансах и К. П.Д. в технической термодинамике
12	Термодинамические основы анализа работы компрессоров. Принципы действия поршневого, центробежного, струйного и осевого компрессоров. Циклы ДВС. Циклы ГТУ.
13	T-S и h-s диаграммы для водяного пара. Графический расчет процессов с водяным паром. Процесс дросселирования водяного пара, его анализ на диаграмме и его практическое значение, применение. Циклы паросиловых установок.
14	Термодинамические основы теплофикации. Сравнение комбинированной и раздельной выработки электроэнергии. Краткие сведения о АЭС и АТЭЦ.
15	Циклы холодильных установок. Схемы и циклы воздушной, парокомпрессионной, пароэжекторной и абсорбционной холодильной установок. Цикл теплового насоса. Оценка эффективности термотрансформаторов.
16	Термодинамические свойства влажного воздуха. Основные параметры влажного воздуха.
17	Диаграмма I-D влажного воздуха. Изображение на I-D диаграмме процессов происходящих с влажным воздухом. Угловой масштаб. Определение влажности воздуха. Психометрическая диаграмма.
18	Особенности термодинамической обработки воздуха в зимний и летний периоды года. Использование адиабатического процесса испарения для снижения температуры приточного воздуха в зимний период. Охлаждение и осушение воздуха в летний период.

6. Содержание практических и лабораторных занятий.

№ п/п	Всего часов.	Наименование практического занятия
1	3	Параметры состояния. Уравнение состояния идеального газа
2	1	Контрольная работа
3	3	Смеси газов. Теплоемкость.
4	1	Контрольная работа
5	1	Газовые процессы.
6	1	Контрольная работа
7,8	4	Первый закон термодинамики, работа, теплота, внутренняя энергия
9	2	Контрольная работа
10,11	4	Второй закон термодинамики
12	4	Эксергетический метод термодинамического анализа
13	2	Контрольная работа
14	2	Циклы холодильных установок, расчет параметров.
15	2	Цикл теплового насоса.
16	2	Расчет параметров влажного воздуха.
17	4	Тестирование по дисциплине

7. График изучения дисциплины

7.1. В 5 семестре

Вид учебных занятий	№ недели
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Лекции	2	-2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2
ЛЗ	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
ПЗ	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2
КПР	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
РГЗ, реф-т	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Аттестация (промежуточная)	-	-	-	-	+	-	-	-	-	+	-	-	-	-	+	-	-

7. Учебно – методическое обеспечение дисциплины.

7.1 Рекомендуемая литература

7.1.1 Основная

1. , , Шейдлин термодинамика. М.: Наука, 19с.

2. , , Шейдлин термодинамика. М.: Наука, 19с.

3. , , Кожинов термодинамика. М.: Высшая школа, 19с.

4. Андрющенко термодинамических циклов теплоэнергетических установок. М.: Наука, 1985. – 319 с.

5. , Эксергетический метод и его приложения. М.: Энергоатомиздат, 1988.-288с.

6. Штым задач по технической термодинамике. Владивосток, ДВГТУ, 2000г.

7.1.2 Дополнительная и справочная

1. , , Пешров воздуха и холодоснабжения. М: Стройиздат,-366 с., 1985г.

2. Штым задач по технической термодинамике. Владивосток, ДВГТУ, 2000г.

3. Штым метод анализа. Владивосток, ДВПИ, 1987г.

4. Ионин 4-е изд. М: Стройиздат, 1989г.

5. Андреевский , 2-е изд. Минск. Высшая школа, 1982г.

7.2 Средства обеспечения освоения дисциплины

1.  Электронная версия конспекта лекций по курсу "Техническая термодинамика". Составитель

2.  Тесты для проверки знаний при проведении текущей аттестации.

Составитель

3.  Программа для проведения автоматизированного контроля знаний по технической термодинамике на персональной ЭВМ.

Составитель

8. Материально-техническое обеспечение

1.  Для проведения текущего контроля успеваемости и объективной оценки усвоения изучаемой дисциплины используется компьютерный класс (ауд. С-305а).

2.  Для чтения лекций и проведения практических занятий специализированных аудиторий не требуется.

9. Перечень типовых вопросов для итогового контроля по курсу

"Технической термодинамики".

1. Термодинамическое рабочее тело.

2. Аналитическое выражение первого закона термодинамики.

3. Вычисление энтропии.

4. Параметры состояния термодинамического рабочего тела (давление).

5. Связь между теплоемкостями Ср и Сv.

6. Аналитическое выражение I и II законов термодинамики для обратимых и необратимых процессов.

7. Параметры состояния термодинамического рабочего тела (температура).

8. О двух классах термодинамических функций.

9. T-S – диаграмма.

10. Параметры состояния термодинамического рабочего тела (удельный объем)

11. Энтальпия.

12.Термодинамические процессы в системе координат T-S.

13. Уравнение состояния идеального газа.

14. Изохорный процесс.

15. Эксергия и анергия.

16. Уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная.

17. Изобарный процесс.

18. Определение эксергии термодинамического рабочего тела.

19. Уравнение состояния идеального газа для смеси газов

20. Изотермический процесс.

21. Потеря эксергии вследствии необратимости.

22.Смеси газов. Закон Дальтона.

23. Адиабатный процесс.

24. Вывод уравнения Гюи-Стодолы.

25. Смеси газов, заданные массовым составом.

26. Политропный процесс.

27. Определение эксергетического К. П.Д. теплообменного аппарата.

28. Смеси газов, заданные объемным составом.

29. Вычисление теплоемкости в политропном процессе.

30. Изохорный процесс в Т-S координатах.

31. Смеси газов, кажущийся молекулярный вес газовой смеси.

32. Круговые процессы или циклы.

33. Изобарный процесс в Т-S координатах.

34. Реальные газы.

35. Прямой цикл.

36. Изотермический процесс в Т-S координатах.

37. Истинная или мгновенная теплоемкость. Изменение теплоемкости от 0 до 1/0.

38. Обратный цикл.

39. Адиабатный процесс в Т-S координатах.

40. Теплоемкость в изохорных и изобарных процессах.

41. Цикл Карно (прямой ).

42. Определение энтропии в изохорном процессе.

43. Вычисление теплоемкости.

44. Обратный цикл Карно.

45. Определение энтропии в изобарном процессе.

46. Вычисление теплоты.

47. Второй закон термодинамики.

48. Определение энтропии в изотермическом процессе.

49. Вычисление теплоты и теплоемкости для смеси газов.

50. Теорема Карно.

51. Свойства влажного воздуха.

52. Работа.

53. Д. цикла Карно.

54. Определение энтальпии влажного воздуха

55. Внутренняя энергия.

56. Энтропия.

57. I - d –диаграмма влажного воздуха.

58.Вычисление внутренней энергии.

59. Аналитическое выражение второго закона термодинамики.

60. Изменение тепловлажностного состояния влажного воздуха.

61. Первый закон термодинамики.

62. Обратимые и необратимые процессы.

63. Процесс нагрева и охлаждения воздуха в I-d диаграмме.

12. Рейтинговая оценка по дисциплине

12.1. Распределение баллов по видам учебных работ

№ п/п	Наименование работ	Распределение баллов
1	Теоретический материал
2	Лабораторные работы
3	Практические занятия
4	Курсовое проектирование
5	Индивидуальные домашние занятия (РГЗ, рефераты, и т. д.)
6	Контрольные работы
7	Посещаемость
8	Экзамен / Зачет
Итого:		100

12.2. Перевод баллов в пятибалльную шкалу

Отлично	81-100
Хорошо	71-84
Удовлетворительно	60-70
Неудовлетворительно	менее 60