МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ (ИПЭЭф) ___________________________________________________________________________________________________________
Направление подготовки: 140100 Теплоэнергетика и теплотехника
Магистерская программа: Эффективные теплоэнергетические системы предприятий и ЖКХ
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ»
Цикл: | профессиональный | |
Часть цикла: | ||
№ дисциплины по учебному плану: | М.2, № 5 | |
Часов (всего) по учебному плану: | 180 | |
Трудоемкость в зачетных единицах: | 5 | 1 семестр - 5 |
Лекции | 36 час | 1 семестр |
Практические занятия | 18 час | 1 семестр |
Лабораторные работы | - | - |
Расчетные задания, рефераты | - | - |
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего) | 126 час | |
Экзамены | 1 семестр | |
Курсовые проекты (работы) | 1 курсовая работа (88 час) | 1 семестр |
Москва - 2010
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является изучение структуры, теоретических и технических основ и принципов создания и функционирования в органической взаимосвязи теплотехнологических и теплоэнергетических систем предприятий на основе эффективного регенеративного и внешнего использования энергоресурсов с учетом надежности и экономичности.
По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
· к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности в процессе изменения социокультурных и социальных условий деятельности (ОК-2);
· использовать на практике навыки и умения в организации научно-исследовательских и научно-производственных работ, в управлении коллективом, влиять на формирование целей команды (ОК-4);
· самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6);
· использовать углубленные теоретические и практические знания, которые находятся на передовом рубеже науки и техники в области профессиональной деятельности (ПК-2);
· применять современные методы исследования, проводить технические испытания и (или) научные эксперименты, оценивать результаты выполненной работы (ПК-6);
· оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-8);
· использовать современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-9);
· формулировать задания на разработку проектных решений, связанных с модернизацией технологического оборудования, мероприятиями по улучшению эксплуатационных характеристик, повышению экологической безопасности, улучшению условий труда, экономии ресурсов (ПК-10);
· участвовать в разработке эскизных, технических и рабочих проектов объектов и систем теплоэнергетики, теплотехники и теплотехнологии с использованием средств автоматизации проектирования, передового опыта их разработки (ПК-12);
· выбирать серийное и проектировать новое энергетическое, теплотехническое и теплотехнологическое оборудование, системы и сети (ПК-15);
· к определению потребности производства в топливно-энергетических ресурсах, подготовке обоснований перевооружения, развития энергохозяйства, реконструкции и модернизации систем энергоснабжения (ПК-19);
· к обоснованию мероприятий по экономии энергоресурсов, разработке норм их расхода, расчету потребностей производства в энергоресурсах (ПК-20);
· использовать современные достижения науки и передовой технологии в научно-исследовательских работах (ПК-22).
Задачами дисциплины являются:
· познакомить обучающихся с принципами интенсификации технологических процессов, анализа энергетической эффективности существующих теплотехнологических и теплоэнергетических систем, синтеза энерготехнологического комплекса промышленных предприятий на основе эффективного регенеративного и внешнего использования энергоносителей;
· научить анализировать существующие системы и их элементы, разрабатывать и внедрять необходимые изменения в их структуре с позиции повышения энергоэкономической эффективности и решения вопросов энергосбережения;
· дать информацию и провести анализ новых направлений в совершенствовании данных систем в отечественной и зарубежной практике, развивать способности объективно оценивать преимущества и недостатки систем и их элементов, как отечественных, так и зарубежных.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М.2.5 основной образовательной программы подготовки магистров по направлению 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника».
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Тепломассообмен», «Тепломассообменное оборудование», «Нагнетатели и тепловые двигатели», «Основы трансформации тепла и процессов охлаждения», «Источники и системы теплоснабжения», «Современные проблемы теплоэнергетики, теплотехники и теплотехнологий», «Проблемы энерго - и ресурсосбережения в теплоэнергетике, теплотехнике и теплотехнологии», «Принципы эффективного управления технологическими процессами в теплоэнергетике, теплотехнике и теплотехнологии», «Надежность теплоэнергетических систем».
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы для выполнения диссертационной работы магистра по направлению «Теплоэнергетика и теплотехника».
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:
· естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-5);
· современные методы исследования, проведения технических испытаний и (или) научных экспериментов, оценки результатов выполненной работы (ПК-6);
· современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-9);
· современные методы определения показателей технического уровня проектируемых объектов или технологических схем (ПК-11);
· типовые методики проведения технических расчетов по проектам, методы технико-экономического и функционально-стоимостного анализа эффективности проектных решений (ПК-13);
· прикладное программное обеспечение для расчета параметров и выбора теплоэнергетического, теплотехнического т теплотехнологического оборудования (ПК-14);
· современные методы определения потребности производства в топливно-энергетических ресурсах (ПК-19).
Уметь:
· самостоятельно обучаться новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности в процессе изменения социальных условий деятельности (ОК-2);
· проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности за свои решения в рамках профессиональной компетенции, разрешать проблемные ситуации (ОК-5);
· самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6);
· использовать знания правовых и этических норм при оценке последствий своей профессиональной деятельности, при разработке и осуществлении социально значимых проектов (ОК-7);
· использовать углубленные теоретические и практические знания, которые находятся на передовом рубеже науки и техники в области профессиональной деятельности (ПК-2);
· находить творческие решения профессиональных задач, принимать нестандартные решения (ПК-4);
· применять современные методы исследования, проводить технические испытания и (или) научные эксперименты, оценивать результаты выполненной работы (ПК-6);
· профессионально эксплуатировать современное оборудование и приборы (ПК-7);
· использовать современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-9);
· определять показатели технического уровня проектируемых объектов или технологических схем (ПК-11);
· проводить технические расчеты по проектам, анализ технико-экономической и функционально-стоимостной эффективности проектных решений (ПК-13);
· использовать прикладное программное обеспечение для расчета параметров и выбора теплоэнергетического, теплотехнического и теплотехнологического оборудования (ПК-14);
· выбирать серийное и проектировать новое энергетическое, теплотехническое и теплотехнологическое оборудование, системы и сети (ПК-15).
Владеть:
· способностью использовать современные достижения науки и передовой технологии в научно-исследовательских работах (ПК-22);
· способностью планировать и ставить задачи исследования, выбирать методы экспериментальной работы, интерпретировать и представлять результаты научных исследований, давать практические рекомендации по их внедрению в производство (ПК-23);
· способностью к выполнению расчетов с необходимыми обоснованиями мероприятий по экономии энергоресурсов, потребности подразделений предприятия в электрической, тепловой и других видах энергии, участию в разработке норм их расхода, режима работы подразделений предприятия, исходя из их потребностей в энергии (ПК-31).
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы, 180 часов.
№ п/п | Раздел дисциплины. Форма промежуточной аттестации | Всего часов на раздел | Семестр | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и | Формы текущего контроля успеваемости (по разделам) | |||
лк | пр | лаб | сам. | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
1 | . Определение понятий: «Теплотехнологическая система промышленного предприятия» (ТТСПП); «Теплоэнергетическая система промышленного предприятия» (ТЭСПП), «Энерготехнологический комплекс промышленного предприятия» (ЭТКПП). Принципы решения задач анализа и синтеза ТТСПП, (ТЭСПП), ЭТКПП. | 15 | 2 | 4 | 2 | - | 9 | Проверка выполнения задания по синтезу систем теплообмена между горячими и холодными потоками. Контрольные вопросы. |
2 | Сущность системного подхода. Иерархические уровни ЭТКПП: процессы, установки, теплотехнологические и теплоэнергетические системы. Классификация ТТСПП, (ТЭСПП), и ЭТКПП: по типу функционирования (непрерывно работающие, циклические), по структуре (последовательное соединение элементов, параллельное, смешанное, байпасирование, обратная (рециклическая) связь). Типовые задачи анализа, синтеза и управления ЭТКПП. | 15 | 2 | 4 | 2 | - | 9 | Проверка выполнения расчетного задания по 2 – му разделу. Контрольные вопросы |
3 | Моделирование элементов и структуры ЭТКПП. Способы представления ТТСПП и ЭТКПП. Составление материальных, тепловых и эксергетических балансов по элементам и систем в целом. Понятие о расчете разомкнутых и замкнутых ТТСПП. Алгоритм нахождения вычислительной последовательности разомкнутой системы. | 15 | 2 | 4 | 2 | - | 9 | Проверка выполнения расчетного задания по 3 – му разделу. Контрольные вопросы |
4 | Алгоритмы структурного анализа замкнутых систем. Выделение комплексов на графе. Выделение контуров, входящих в состав комплекса. Нахождение оптимально – разрывающего множества дуг. Последовательность расчета системы. Полный структурный анализ ТТСПП. | 15 | 2 | 4 | 2 | - | 9 | Проверка выполнения расчетного задания по 4 – му разделу. Контрольные вопросы |
5 | Термодинамический анализ по элементам и системы в целом. Оценка эффективности использования энергоносителей. Термодинамические КПД (термический, эксергетический), топливный КПД. Расчет стационарных режимов работы ТТСПП и оценка эффективности использования энергоносителей на примере реальных производств химической промышленности. | 15 | 2 | 4 | 2 | - | 9 | Проверка выполнения расчетного задания по 5 – му разделу. Контрольные вопросы |
6 | Определение потребностей теплоэнергетической системы предприятия в энергоносителях на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, термическое обессоливание воды, производство холода. Балансы ЭТКПП в целом. . | 16 | 2 | 4 | 2 | - | 10 | Проверка выполнения расчетного задания по 6 – му разделу. Контрольные вопросы |
7 | Формулировка общей и частных задач синтеза систем и комплексов. Классификация методов решения: аналитические; эвристические; интегральные; последовательные; графоаналитические. Классификация методов синтеза систем и комплексов: структурных параметров; динамического программирования; эвристические; эволюционные; комбинаторные; температурного соответствия теплоносителей | 17 | 2 | 4 | 2 | - | 11 | Проверка выполнения расчетного задания по 7 – му разделу. Контрольные вопросы |
8 | . Применение методов синтеза к ТТСПП и ЭТКПП. Синтез новых ТТСПП рассматриваемых производств на основе рационального регенеративного и внешнего теплоиспользования. | 17 | 2 | 4 | 2 | - | 11 | Проверка выполнения расчетного задания по 8 – му разделу. Контрольные вопросы |
9 | Определение технико-экономических показателей синтезированных ТТСПП Тепловые нагрузки ТЭСПП. Синтез ТЭСПП на основе рационального использования ВЭР технологий. Определение технико-экономических показателей синтезированного ЭТКПП | 17 | 2 | 4 | 2 | - | 11 | Проверка выполнения расчетного задания по 9 – му разделу. Контрольные вопросы |
Зачет | 2 | - | 2 | Устный | ||||
Экзамен | 36 | 36 | Устный | |||||
Итого: | 180 | 36 | 18 | 126 |
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения
4.2.1. Лекции:
1. Общие сведения о системном исследовании
Определение понятий: «Теплотехнологическая система промышленного предприятия» (ТТСПП); «Теплоэнергетическая система промышленного предприятия» (ТЭСПП), «Энерготехнологический комплекс промышленного предприятия» (ЭТКПП). Принципы решения задач анализа и синтеза ТТСПП, ТЭСПП, ЭТКПП.
Сущность системного подхода. Иерархические уровни ЭТКПП: процессы, установки, теплотехнологические и теплоэнергетические системы. Классификация ТТСПП, ТЭСПП и ЭТКПП: по типу функционирования (непрерывно работающие, циклические), по структуре (последовательное соединение элементов, параллельное, смешанное, байпасирование, обратная (рециклическая) связь). Типовые задачи анализа, синтеза и управления ЭТКПП. Моделирование элементов и структуры ЭТКПП.
2. Методы анализа ТТСПП и ЭТКПП
Способы представления ТТСПП и ЭТКПП. Составление материальных, тепловых и эксергетических балансов по элементам и систем в целом. Понятие о расчете разомкнутых и замкнутых ТТСПП.
Алгоритм нахождения вычислительной последовательности разомкнутой системы. Алгоритмы структурного анализа замкнутых систем. Выделение комплексов на графе. Выделение контуров, входящих в состав комплекса. Нахождение оптимально – разрывающего множества дуг. Последовательность расчета системы. Полный структурный анализ ТТСПП.
Термодинамический анализ по элементам и системы в целом. Оценка эффективности использования энергоносителей. Термодинамические КПД (термический, эксергетический), топливный КПД.
Расчет стационарных режимов работы ТТСПП и оценка эффективности использования энергоносителей на примере реальных производств химической промышленности. Определение потребностей теплоэнергетической системы предприятия в энергоносителях на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, термическое обессоливание воды, производство холода и т. п. Балансы ЭТКПП в целом.
3. Методы синтеза рациональных ТТСПП и ЭТКПП
Формулировка общей и частных задач синтеза систем и комплексов. Классификация методов решения: аналитические; эвристические; интегральные; последовательные; графоаналитические. Классификация методов синтеза систем и комплексов: структурных параметров; динамического программирования; эвристические; эволюционные; комбинаторные; температурного соответствия теплоносителей. Применение методов синтеза к ТТСПП и ЭТКПП. Синтез новых ТТСПП рассматриваемых производств на основе рационального регенеративного и внешнего теплоиспользования. Определение технико-экономических показателей синтезированных ТТСПП Тепловые нагрузки ТЭСПП. Синтез ТЭСПП на основе рационального использования ВЭР технологий. Определение технико-экономических показателей синтезированного ЭТКПП. Метод относительного соответствия сравниваемых вариантов.
4.2.2. Практические занятия
1. Определение максимального количества теплоты, которое можно передать от заданных горячих потоков к холодным. Синтез системы теплообмена между горячими и холодными потоками. Определение КПД синтезированной системы.
2. Анализ эффективности использования энергоносителей в производстве № 1. Составление материальных и тепловых балансов. Определение КПД и КПИ.
3. Синтез новой теплотехнологической системы производства № 1. Технико-экономический анализ эффективности использования энергоносителей в новой ТТС производства.
4. Анализ эффективности использования энергоносителей в производстве № 2. Составление материальных и тепловых балансов. Определение КПД и КПИ.
5. Синтез новой теплотехнологической системы производства № 2. Технико-экономический анализ эффективности использования энергоносителей в новой ТТС производства.
6. Анализ эффективности использования энергоносителей в производстве № 3. Составление материальных и тепловых балансов. Определение КПД и КПИ.
7. Синтез новой теплотехнологической системы производства № 3. Технико-экономический анализ эффективности использования энергоносителей в новой ТТС производства.
8. Определение потребностей ТЭСПП в энергоносителях.
9. Синтез нового ЭТКПП на основе рационального использования ВЭР технологий.
Определение технико-экономических показателей синтезированного ЭТКПП.
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
Курсовая работа включает: 1) анализ и синтез системы теплообмена между горячими и холодными потоками по индивидуальному заданию с использованием метода температурного соответствия тепловых потоков и компьютерной программы EVOSTO; 2) анализ эффективности использования энергоносителей в заданных теплотехнологических системах реальных производств, совершенствование этих систем на основе эффективного регенеративного и внешнего теплоиспользования; 3) создание теплоэнергетической системы предприятия на основе рационального использования ВЭР технологий.
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием раздаточных материалов и компьютера для демонстрации различных схем теплотехнологических систем рассматриваемых производств. Перечень демонстрируемого материала и сами материалы представлены в УМК. Студентам в начале учебного семестра передаются справочные материалы в электронном виде. Активно используется электронная почта для проведения консультаций и передачи дополнительных информационных материалов.
Практические занятия проводятся с использованием необходимых информационных материалов по плану выполнения индивидуальных курсовых работ. На занятиях рассматриваются примеры расчета отдельных элементов систем и оборудования, являющиеся составными частями курсовой работы. Материалы передаются также в студенческие группы по электронной почте.
Самостоятельная работа включает, подготовку к практическим занятиям, выполнение курсовой работы, подготовку к зачету и экзамену.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Для текущего контроля успеваемости проводится контроль за выполнением курсовой работы и контрольные опросы по пройденным этапам изучения дисциплины.
Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.
В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Литература:
а) основная литература:
1. Химико-технологические системы. Синтез, оптимизация и управление/Под ред. . – Л.: 1986. – 424 с., ил.
2. Эксергетические расчеты технических систем: Справ. Пособие / , , и др.: Под ред. , АН УССР. Ин-т технической теплофизики. – Киев: Наук. думка, 1с.
3. , Конахина энерготехнологических комплексов в нефтехимической
промышленности. – М.: Издательство МЭИ, 2001. – 364 с.: ил.
б) дополнительная литература:
1. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под общ. Ред. Чл.-корр. РАН и проф. – 3-е изд., перераб. И доп. – М.: Издательство МЭИ, 2004. – 632 с.: ил.
2. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях: учебник для вузов /, , и др.; под ред. . – М.: Издательский дом МЭИ, 2010. – 424 с.: ил.
7.2. Электронные образовательные ресурсы:
а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
www. *****, www. *****, www. *****, www. *****, www. *****.
б) другие:
Учебные пособия, необходимые справочные материалы для выполнения расчетного задания в электронном виде представлены в УМК на CD диске и передаются студентам в начале занятий.
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника» и магистерской программе «Эффективные теплоэнергетические системы предприятий и ЖКХ».
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:
д. т.н., профессор
"УТВЕРЖДАЮ":
Зав. кафедрой Промышленных теплоэнергетических систем
д. т.н., профессор
