МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Рабочая программа дисциплины «Теплотехника»
на основе модульной технологии обучения
Направление подготовки_______110800.62 «Агроинженерия»_____________
Профиль подготовки _ «Технические системы в агробизнесе», «Технический сервис в АПК»
Квалификация (степень) бакалавр-инженер
Форма обучения ____очная__
Орел 2013 год
Составитель к. т.н., доцент ______________________________
(ФИО, ученая степень, ученое звание) «__» __________20__г.
Рецензент__ст. преподаватель ____________________________
(ФИО, ученая степень, ученое звание) «__» __________20__г.
Программа обсуждена на заседании кафедры «Теплотехника и электротехника» протокол №______________________________ «__» ____________20__г.
Зав. кафедрой__ к. т.н., доцент ___________________________
(ФИО, ученая степень, ученое звание) «__» __________20__г.
Программа рассмотрена и одобрена методической комиссией факультета
протокол № ______ от «__» __________20__г.
Председатель методической комиссии факультета
к. т.н., доцент Н.___________________________________________
«__» __________20__г.
Лист согласования рабочей программы
Декан к. т.н., доцент ___________________________________
(ФИО, ученая степень, ученое звание) «__» __________20__г.
Программа обсуждена на заседании Ученого совета
протокол № ___от «__» __________20__г.
Секретарь Ученого совета факультета В.___________________
«__» __________20__г.
Программа принята учебно-методической комиссией по направлению подготовки____110800.62 «Агроинженерия» «__» __________20__г.
протокол № ___от «__» __________20__г.
Председатель учебно-методической комиссии по направлению подготовки___ к. т.н., доцент .__________________________________
(ФИО, ученая степень, ученое звание) «__» __________20__г.
Заведующие выпускающих кафедр
к. т.н., доцент ________________________________________
(ФИО, ученая степень, ученое звание) ___________ «__» __________20__г.
к. т.н., доцент ____________________________________________
(ФИО, ученая степень, ученое звание) ___________ «__» __________20__г.
Отдел комплектования ЦНБ___ В.__________________________
(ФИО) «__» __________20__г.
Оглавление
Введение
1. Цели освоения дисциплины…………………………………………………5
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата ………………………5
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины……………………………………………………………………………..6
4. Объем дисциплины и виды учебной работы…………………….…………7
5.Содержание дисциплины……………………………………………………..7
5.1. Содержание модулей и разделов дисциплины………………………7
5.2. Разделы дисциплин и виды занятий………………………….…… 9
5.3. Лабораторный практикум……………………………………………10
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов………………………….………..12
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины модуля)………………………………………………………….……………………15
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)……….…16
Введение
Рабочая программа по дисциплине «Теплотехника» разработана для студентов, обучающихся по направлению 110800.62 «Агроинженерия». Рабочая программа отражает все виды учебных занятий и формы самостоятельной работы, а также формы контрольных мероприятий. В рабочей программе дан список основной и дополнительной литературы, указаны методические пособия.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС по направлению 110800.62 «Агроинженерия».
1. Цели освоения дисциплины
Целью дисциплины является формирование знаний и практических навыков по получению, преобразованию, передаче и использовании тепловой энергии, а также правильный выбор и эксплуатация теплотехнического оборудования с максимальной экономией теплоэнергетических ресурсов и материалов, интенсификация технологических процессов и выявление возможности использования вторичных энергоресурсов для защиты окружающей среды.
Основные задачи дисциплины определяются квалификационными требованиями, заложенными в государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования по направлению подготовки 110800.62 «Агроинженерия».
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Теплотехника» относится к дисциплинам профессионального цикла по направлению 110800.62 «Агроинженерия». Для изучения дисциплины «Теплотехника» необходим ряд требований к входным знаниям, умениям и компетенциям студентов.
Студент должен знать:
· основные понятия и методы математического анализа, линейной алгебры и аналитической геометрии, дискретной математики, теории дифференциальных уравнений, теории вероятности и теории математической статистики, статистических методов обработки экспериментальных данных, элементов теории функций комплексной переменной;
· фундаментальные разделы физики, в т. ч. физические основы механики, молекулярную физику и термодинамику, электричество и магнетизм, оптику, атомную и ядерную физику;
уметь:
· использовать математический аппарат для обработки технической и экономической информации и анализа данных, связанных с машиноисполь-зованием и надежностью технических систем;
· использовать физические законы для овладения основами теории и практики инженерного обеспечения АПК;
владеть:
· методами построения математических моделей типовых профессиональных задач;
· методами проведения физических измерений;
Знания, полученные по дисциплине «Теплотехника» используются в курсовом и дипломном проектировании.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.
Процесс изучения дисциплины «Теплотехника» направлен на формирование следующих компетенций:
общекультурные:
· способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);
· умением логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
· готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);
· умением использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-5);
· способность в условиях развития науки и изменяющейся социальной практики к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей, готовности приобретать новые знания, использовать различные средства и технологии обучения (ОК-6);
· готовность к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);
· владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, использование компьютера как средства работы с информацией (ОК-11);
профессиональные:
· способность к использованию основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования (ПК-1);
· способность разрабатывать и использовать графическую техническую документацию (ПК-2);
· способность решать инженерные задачи с использованием основных законов механики, электротехники, гидравлики, термодинамики и тепломассообмена; знанием устройства и правил эксплуатации гидравлических машин и теплотехнического оборудования;
· способность проводить и оценивать результаты измерений (ПК-5);
· владение способами анализа качества продукции, организации контроля качества и управления технологическими процессами (ПК-6);
· готовность к использованию технических средств автоматики и систем автоматизации технологических процессов (ПК-9);
· способность использовать информационные технологии и базы данных в агроинженерии (ПК-10);
· способностью использовать современные методы монтажа, наладки машин и установок, поддержания режимов работы электрифицированных и автоматизированных технологических процессов, непосредственно связанных с биологическими объектами (ПК-13);
· способность использовать технические средства для определения параметров технологических процессов и качества продукции (ПК-14);
· способность анализировать технологический процесс как объект контроля и управления (ПК-16);
· способность осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования (ПК-22);
· готовность к участию в проектировании технических средств и технологических процессов производства, систем электрификации и автоматизации сельскохозяйственных объектов (ПК-23);
· готовность к участию в проектировании новой техники и технологии (ПК-25).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
· основные термодинамические законы;
· характер протекания и методы расчета термодинамических процессов и циклов;
· конструкцию и основы эксплуатации теплотехнического оборудования, применяемого в сельском хозяйстве;
· теорию и расчеты процессов применения теплоты;
· методы проектирования и расчета установок и устройств тепловых и холодопроизводительных машин и аппаратов;
· вопросы экономии теплоты на животноводческих фермах, комплексах и в сооружениях защищенного грунта;
· основы применения холода в сельском хозяйстве;
· теплотехнические основы обработки и хранения сельскохозяйственных продуктов.
Уметь:
· высокопроизводительно использовать системы теплоснабжения, тепловые установки для приготовления кормов и сушки зерна, холодопроизводительные установки;
· осваивать конструкции перспективных тепловых и холодопроизводительных машин, систем теплоснабжения;
· организовывать правильное хранение и техническое обслуживание тепловых установок;
· совершенствовать системы теплоснабжения;
· определять экономическую эффективность технических решений и предложений;
· обеспечить энергосберегающую технологию в сельском хозяйстве, квалифицированно решать вопросы экологии.
Владеть умением изучать и анализировать необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты работы по совершенствованию технологических процессов теплоэнергетических установок.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачётных единиц.
Виды учебной нагрузки | Всего часов/зач. ед. | Семестр 3 |
Аудиторные занятия (всего) | 56/1,56 | 56/1,56 |
В том числе: | ||
Лекции | 28/0,78 | 28/0,78 |
Практические занятия (ПЗ) | 8/0,23 | 8/0,23 |
Семинарские занятия (СЗ) | – | – |
Лабораторные работы (ЛР) | 20/0,56 | 20/0,56 |
Экзамен | 6/0,17 | 6/0,17 |
Самостоятельная работа (всего) | 82/2,28 | 82/2,28 |
В том числе: | ||
Расчетно-графическая работа | 36/1 | 36/1 |
Активные формы обучения: диспуты, лекции-беседы, круглые столы | 40/1,11 | 40/1,11 |
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | Экзамен | Экзамен |
Общая трудоёмкость час/зач. ед. | 144/4 | 144/4 |
5.Содержание дисциплины.
5.1. Содержание модулей и разделов дисциплины.
Семестр I (количество модулей 3) | |||
Модуль I (Техническая термодинамика и теплотехника) Цель: в результате усвоения данного модуля формируются компетенции: · способность к использованию основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования (ПК - 1); · способность разрабатывать и использовать графическую техническую документацию (ПК - 2); · готовность к использованию технических средств автоматики и систем автоматизации технологических процессов (ПК - 9); · способность использовать информационные технологии и базы данных в агроинженерии (ПК - 10); ·способность использовать технические средства для определения параметров технологических процессов и качества продукции (ПК- 14) | |||
№ п/п | Наименование раздела дисциплины, входящей в данный модуль. | Содержание раздела | |
аудиторная работа | СРС | ||
1. | Техническая термодинамика и теплотехника. | Предмет теплотехники, её структура. Предмет термодинамики. Термодинамическая система. Уравнение состояния идеального газа. Термодинамический процесс. | Способы задания состава газовой смеси. Закон Дальтона. Парциальное давление и объем. |
Первый закон термодинамики. Теплоемкость газов. Термодинамические процессы идеальных газов. | Виды теплоемкости. Теплоемкость газовых смесей. Основные процессы. Задачи изучения процессов. | ||
Второй закон термодинамики. Энтропия. Аналитическое выражение второго закона термодинамики. | Сущность и анализ второго закона термодинамики. | ||
Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Адиабатный процесс истечения идеального газа из сужающегося сопла. Дросселирование газов и паров. | Располагаемая работа. Термодинамические основы теплофикации. | ||
Влажный воздух. Основные понятия. I, d – диаграмма влажного воздуха. | Водяной пар. Принципиальная схема паротурбинной установки. | ||
Модуль II (Основы теории теплопередачи) Цель: в результате усвоения данного модуля формируются компетенции: · способность проводить и оценивать результаты измерений (ПК - 5); · владение способами анализа качества продукции, организации контроля качества и управления технологическими процессами (ПК - 6); · способность анализировать технологический процесс как объект контроля и управления (ПК - 16); · способность осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования (ПК - 22). | |||
Основы теории теплопередачи | Основные понятия и определения. Три механизма передачи теплоты. | ||
Основной закон теплопроводности. Теплопроводность плоской стенки. | Теплопроводность цилиндрической и шаровой стенки. | ||
Конвективная теплоотдача. Закон Ньютона-Рихмана. | Теплоотдача при свободном и вынужденном движении жидкости. | ||
Теплообмен излучением. Теплопередача через плоскую стенку. Теплопередача. | Теплопередача через шаровую и цилиндрическую стенки. | ||
Теплообменные аппараты. Классификация теплообменных аппаратов. | Основные положения теплового расчета теплообменных аппаратов. | ||
Модуль III (Применение теплоты в сельском хозяйстве) Цель: в результате усвоения данного модуля формируются компетенции: · владение способами анализа качества продукции, организации контроля качества и управления технологическими процессами (ПК - 6); · способность анализировать технологический процесс как объект контроля и управления (ПК - 16); · способность осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования (ПК - 22). | |||
3. | Применение теплоты в сельском хозяйстве | Основные сведения о топливе. Классификация топлив, его основные свойства. | Состав топлива. Теплота сгорания топлива. |
Классификация котельных установок и котлов. Принципиальная схема котельной установки. | Основные элементы котельного агрегата и котельной установки. | ||
Теплогенераторы, водонагреватели и газовые отопительные приборы. | Устройство и основные схемы теплогенераторов, водонагревателей и газовых отопительных приборов. | ||
Общие сведения о системе теплоснабжения. Потребители тепловой энергии в сельском хозяйстве, их классификация. | Тепловая нагрузка, её виды. Классификация систем теплоснабжения, их принципиальные схемы. Источники тепловой энергии, их классификация, основные характеристики. | ||
Тепловые сети. Классификация тепловых сетей, их принципиальные схемы Тепловые пункты. Принципиальные схемы тепловых пунктов. | Основные элементы сети. Способы прокладки теплопроводов. Схемы присоединения систем центрального водяного отопления к наружным тепловым сетям. | ||
Микроклимат помещений и сооружений, инженерные системы его обеспечения. Инженерные системы для создания и поддержания микроклимата | Тепловой баланс помещений и сооружений. Мощность системы отопления. | ||
Системы отопления. Область применения различных видов систем. Системы вентиляции. Общие сведения о вентиляции. | Принципиальные схемы систем отопления. Классификация и область применения различных систем. Схемы систем вентиляции. | ||
Пути экономии тепловой энергии. Использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) и возобновляемых источников энергии (ВИЭ). | Повышение теплозащитных качеств наружных ограждающих конструкций. Повышение эффективности работы систем теплоснабжения. | ||
5.2. Разделы дисциплин и виды занятий.
№ раздела дисциплины, входящей в данный модуль (см.5.1) | Лекц. | ЛЗ | СРС | Всего часов | |
Семестр 7 | |||||
Модуль 1 | 1. Техническая термодинамика и теплотехника. | 10 | 12 | 17 | 39 |
Модуль 2 | 2. Основы теории теплопередачи | 8 | 8 | 11 | 27 |
Модуль 3 | 3. Применение теплоты в сельском хозяйстве. | 10 | - | 18 | 28 |
5.3. Лабораторный практикум.
№раздела дисциплины, входящей в данный модуль (см.5.1) | Наименование | Трудоемкость (час.) |
1 | Первый закон термодинамики в применении к решению одной из технических задач | 4 |
1 | Определение параметров влажности воздуха | 4 |
1 | Исследование процесса истечения из суживающегося сопла | 4 |
2 | Определение коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала (метод цилиндрического слоя) | 4 |
2 | Определение коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции (метод струны) | 4 |
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Порядок проведения текущих отчетов по модулям
Модуль №1 включает следующие разделы:
- техническая термодинамика и теплотехника.
Общее количество часов в модуле 39 часов, в том числе лекций 10, лабораторных работ 12 часов, CРC 17 часов.
Контроль знаний по модулю включает:
1. Защита студентами лабораторных работ.
2. Опрос студентов по материалам лекций.
Перечень вопросов для контроля знаний:
1. Предмет технической термодинамики. Основные понятия и определения.
2. Термодинамические параметры состояния. Уравнение состояния идеального газа. Термодинамический процесс и его изображение в P, V-диаграмме.
3. Внутренняя энергия. Работа расширения, её вычисление и изображение в P, V-диаграмме.
4. Энтропия. Теплота. Т, S-диаграмме. Изображение теплоты в Т, S-диаграмме.
5. Аналитическое выражение первого закона термодинамики для закрытых систем и его формулировка.
6. Теплоёмкость газов. Основные понятия и определения. Уравнение Майера.
7. Аналитическое выражение первого закона термодинамики для открытых систем (для потока). Энтальпия и располагаемая работа.
8. Термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах. Изохорный процесс и его исследование.
9. Термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах. Изобарный процесс и его исследование.
10. Термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах. Изотермический процесс и его исследование.
11. Термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах. Адиабатный процесс и его исследование.
12. Термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах. Политропный процесс и его исследование.
13. Смеси идеальных газов. Способы задания смеси газов.
14. Круговые процессы (циклы). Прямые и обратные циклы.
15. Прямой обратимый цикл Карно. Термический КПД цикла Карно.
16. Математическое выражение второго закона термодинамики и его формулировки.
17. Водяной пар. Основные понятия и определения. P, V-диаграмма водяного пара.
18. Адиабатный процесс истечения газа. Сопло Лаваля.
19. Дросселирование газов и паров. Сущность процесса.
20. Принципиальная схема паротурбинной установки. Комбинированная выработка электроэнергия и теплоты. Основы теплофикации.
21. Влажный воздух. Основные понятия. Параметры влажности воздуха Н, d-диаграмма.
Модуль №2 включает следующие разделы:
- основы теории теплопередачи.
Общее количество часов в модуле 26 часов, в том числе лекций 8, лабораторных работ 8 часов, CРC 11 часов.
Контроль знаний по модулю включает:
1. Опрос студентов по материалам лекций.
Перечень вопросов для контроля знаний:
1 .Три механизма переноса теплоты. Основные понятия и определения теории теплообмена.
2. Теплопроводность. Основной закон теплопроводности. Теплопроводность через плоскую и цилиндрическую стенки.
3. Конвективный теплообмен. Закон Ньютона-Рихмана. Теплоотдача при свободном и вынужденном движении.
4. Теплообмен излучением. Основные понятия. Закон Стефана-Больцмана. Теплообмен излучением между двумя серыми телами.
5. Теплопередача через плоскую и цилиндрическую стенки. Коэффициент теплопередачи и сопротивление теплопередачи.
6. Типы теплообменников. Основы теплового расчёта теплообменников.
Модуль №3 включает следующие разделы:
- применение теплоты в сельском хозяйстве.
Общее количество часов в модуле 28 часов, в том числе лекций 10, CРC 18 часов.
Контроль знаний по модулю включает:
1. Опрос студентов по материалам лекций.
Перечень вопросов для контроля знаний:
1. Общие сведения и классификация топлива. Состав и характеристика топлива.
2. Потребители теплоты в сельском хозяйстве. Классификация систем теплоснабжения. Их принципиальные схемы.
3. Источники тепловой энергии и их классификация.
4. Тепловые сети и их классификация. Принципиальные схемы. Способы прокладки теплопроводов.
5. Котельные установки и их классификация. Принципиальная схема котельной установки.
6. Классификация котлов. Подбор котлов для котельной.
7. Водогрейные котлы и их классификация.
8. Паровые котлы и их классификация. Основные характеристики.
9. Теплогенераторы. Водонагреватели. Газовые отопительные приборы. Их назначение и устройство.
10. Микроклимат помещений и сооружений, инженерные системы его обеспечения.
12. Тепловой баланс помещений и сооружений. Мощность системы отопления.
13. Система отопления, её основные элементы.
14. Классификация систем отопления. Область применения различных видов систем отопления. Принципиальные схемы систем отопления.
15. Оборудование для систем воздушного отопления и вентиляции.
16. Горячее водоснабжение. Классификация систем горячего водоснабжения. Схемы систем.
17. Системы вентиляции. Классификация и область применения различных систем. Схемы систем.
18. Сушка продуктов сельскохозяйственного производства. Способы сушки. Классификация и принципиальные схемы зерносушилок конвективного действия.
19. Технические мероприятия, обеспечивающие экономию тепловой энергии.
Шкала пересчета рейтинговых баллов в традиционные академические оценки
|
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)
Рекомендуемая литература:
Основная литература:
1. Теплотехника / , , - Учебник для нетеплоэнергетических вузов.-3-е изд.-М.: ИД «Бастед», 20с.
2. , Михеева теплопередачи-Учебное пособие для вузов-3-е изд.- М.: ИД «Бастед», 20с.
3. Теплотехника / под общ. ред. – М.: Наука, 2009. – 671 с.
4. , Драганов . – М.: Энергоатомиздат, 2006 – 432 с.
Дополнительная литература:
5. Тепло - и водоснабжение сельского хозяйства: Учебное пособие для вузов / , , и др.; Под общ. ред. .-М.:Колос, 1997.-509 с.
6. , Фёдоров установки и тепловые сети.-3-е изд., перераб. и доп.-М: Стройиздат, 1986.-232 с.
7. Теплотехника: Учеб. для студентов вузов / , и др.; Под общ. ред. .- М: Машиностроение, 198с.
8. , Сергеенко , теплогазоснабжение и вентиляция.-4-е изд., перераб. и доп.-М.:Стройиздат, 1991,- 480 с.
9. Х и др. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве.-М.:Агропромиздат, 19с.
10. Захаров теплоты в сельском хозяйстве.-3-е изд., перераб. доп.-М.:Агропромиздат, 198с.
11. Инженерное оборудование сельских производственных зданий: Справочник / и др.-Киев: Урожай, 1988.-280 с.
12. Справочник по теплоснабжению сельскохозяйственных преприятий/ и др.; Под. общ. ред. .-М.;Колос, 1983.-320 с.
13. Егиазаров и вентиляция зданий и сооружений сельскохозяйственных комплексов.-М.:Стройиздат, с.
14. Строй и вентиляция сельскохозяйственных зданий и сооружений.- Киев: Высшая школа. Головное издательство, 1983.-215 с.
15. Захаров по применению теплоты в сельском хозяйстве.-М.:Агропромиздат, 1985.-175 с.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
Интерактивный комплект компьютерной программы «Виртуальная лаборатория по технической термодинамике и теплопередаче»
Учебные плакаты «Н, d-диаграмма влажного воздуха» и «Н, s-диаграмма водяного пара»
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.
