Рабочая программа учебной дисциплины (стр. 1 )

ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

«Утверждаю»

Декан авиационного

факультета

______________

«_____»___________2009 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ДС.02 Конструкции и расчет турбинных и насосных агрегатов

для специальности 130501 – Проектирование, сооружение и эксплуатация

газонефтепроводов и газонефтехранилищ

авиационного факультета

Форма обучения – очная

Срок обучения - нормативный

Воронеж 2009

Рабочая программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом направления 130500 «Нефтегазовое дело» специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» на основании примерной программы дисциплины СД.03 «Гидромашины и компрессоры», составленной д. т.н., профессором РГУ нефти и газа им. , к. т.н., доцентом РГУ нефти и газа им. , одобренной  14 июня 2001 года на заседании (протокол ) президиума Совета Учебно-методического объединения вузов Российской Федерации по нефтегазовому образованию (УМО НГО), утвержденной в 2001 году руководителем департамента образовательных программ и стандартов профессионального образования и рекомендованной Минобразованием России для направления подготовки дипломированного специалиста 657300 (Оборудование и агрегаты нефтегазового производства, специальность 170200 Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов).

Составитель программы: ___________________ к. т.н., доцент

Программа обсуждена на заседании кафедры НГОиТ

Протокол № ___ от «___»________2009 года

Рабочая программа рассмотрена и одобрена методической комиссией авиационного факультета.

Председатель методической комиссии __________________ / /

СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Выписка из государственного образовательного стандарта высшего профес-сиональ­ного образования требований к минимуму содержания и уровню подготовки инженера по специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»

Конструкции и расчет турбИНных и насосных агрегатов:

назначение, параметры и основные сведения о насосах, применяемых в неф тиной промышленности и в теплоэнергетике; основные положения теории и гидравлический расчет рабочих колес насосов; гидравлический расчет отводящих устройств насосов; гидравлический расчет всасывающих устройств насосов; моделирование и немодельная корректировка рабочих органов насоса; высота всасывания и кавитация в насосах; силы, действующие на ротор насоса и их уравновешивание; корпусные детали; детали ротора; уплотнения и опоры; конструкции насосов высокого давления, турбины.

1.  Цель и задачи дисциплины

Курс базируется на ранее изученных студентами дисциплинах: математике, физике, гидравлике, термодинамике, теории машин и механизмов, детали машин, основы нефтегазового дела, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ, гидравлические машины и компрессоры.

Цель курса - формирование знания теории и практики проектирования, изготовления и применения наиболее распространенных типов турбинных и насосных агрегатов, используемых в нефтегазовой отрасли, их номенклатурой, основными параметрами, конструктивными особенностями, методиками расчета и профилирования, методами испытаний.

Основной задачей является получение необходимых знаний (методик) и освоение навыков (методов):

1. В научно-исследовательской деятельности:

-  участие в фундаментальных и прикладных исследованиях в области нефтегазового дела, в проведении опытно- конструкторских разработок;

-  научить пользоваться характеристиками турбомашин и насосных агрегатов.

2. В проектной деятельности:

-  формирование целей проекта или программы, решение задач, критериев и показателей достижения целей;

-  разработка обобщенных вариантов решения проблемы, анализ этих вариантов, прогнозирование последствий, нахождение компромиссных решений в условиях многокритериальности, неопределенности, планирование реализа­ции проекта;

-  заложить основы проектирования турбомашин и насосных агрегатов (выбор машин, привязка к комплексу оборудования) и проводить расчеты, связанные с регулированием и приспособлением машины к технологическим условиям;

- выполнение курсовой работы с решением проблемных вопросов гидравлического и прочностного расчетов, профилирования проточной части, обеспе­чения работоспособности турбомашин и насосных агрегатов.

3. В эксплуатационной деятельности:

- научить пользоваться характеристиками турбомашин и насосных агрегатов;

- контроль за состоянием турбомашин и насосных агрегатов - объектов нефтегазового производства;

-  инженерный мониторинг;

-  соблюдение требований и методов использования оборудования, пра­вил, действующих норм и условий работы.

При изучении данной дисциплины студенты должны быть ознакомлены с курсами: основы нефтегазового дела, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ, гидравлика, теплотехника, гидромашины и компрессоры.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате обучения студенты должны:

2.1 Научиться выполнять работы в области научно—технической деятель­ности по проектированию, информационному обслуживанию, организации
производства;

2.2 Участвовать в работах по осуществлению исследований, разработке проектов и программ, в проведении необходимых мероприятий, связанных с испытаниями оборудования и внедрением его в эксплуатацию, в рассмотрении различной технической документации;

2.3 Изучать и анализировать необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты работы, обобщать и систематизировать их, проводить необходимые расчеты, используя современные технические средства;

2.4  Способствовать развитию творческой инициативы, использованию передового опыта, внедрению достижений отечественной и зарубежной науки, техники, обеспечивающих эффективную работу учреждения, организаций, предприятия нефтегазового комплекса.

2.5  Знать:

- принципы работы, технические характеристики, конструктивные особенности разрабатываемых и используемых технических средств, материалов и их свойства;

- методы использования оборудования, правила и условия выполнения работы;

- основные требования, предъявляемые к технической документации, ма­териалам, изделиям;

- методы проведения технических расчетов;

- достижения науки и техники, передовой отечественной и зарубежный опыт в соответствующей выполняемой работе области знаний;

- специальную научно-техническую и патентную литературу по соответствующей области;

- методы исследований, проектирования и проведения экспериментальных работ.

- принципы действия и устройство наиболее распространенных видов оборудования;

- теорию их действия;

- основы выбора турбомашин и насосных агрегатов по основным показателям;

- основы правил эксплуатации, охраны труда и внешней среды.

2.6 Уметь:

- пользоваться характеристиками турбомашин и насосных агрегатов;

- выбрать тип и марку турбомашин и насосных агрегатов и основных их элементов при проектировании оборудования;

- провести расчеты, связанные с приспособлением машин к технологическим условиям.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы

Форма обучения – дневная

Срок обучения – 5 лет

Курс –4

Вид занятий	Всего часов 7 семестр
Общая трудоемкость	117
Аудиторные занятия	68
Лекции	34
Практические занятия	17
Лабораторные занятия	17
Семинары	-
Другие виды аудиторных занятий	-
Самостоятельная работа	49
Курсовая работа	12
Реферат	-
Работа над темами для самостоятельного изучения	17
Подготовка к практическим, семинарским и лабораторным занятиям	10
Выполнение домашних заданий	-
Подготовка к контрольным мероприятиям	10
Другие виды самостоятельной работы	-
Рубежи контроля знаний	Экзамен

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий (тематический план)

№ п/п	Разделы дисциплины	Лекции (час)	Прак-тич. заня­тия (час)	Семнарские занятия (час)	Лабор. Занятия (час)	Другие виды ауд. Занятий
1	Назначение, параметры и основные сведения о насосах, применяемых в нефтяной промышленности и в теплоэнергетике.	2
2	Основные положения теории и гидравлический расчет проточной части центробежных насосов	4	2
3	Профилирование проточой части центробежных насосов	6	2
4	Моделирование и немодельная корректировка рабочих органов центробежного насоса. Испытания насосов.	2	2		5
5	Силы, действующие на ротор насоса и их уравновешивание	2	2
6	Конструктивное исполнение насосного оборудования	2	2		6
7	Конструкции насосов высокого давления для транспортировки нефти и нефтепродуктов	4	2		6
8	Силовой привод насосного и компрессорного оборудования. Турбины. Турбопривод.	8	5
9	Современное состояние проблем оптимального проектирования проточных частей турбомашин	2
ИТОГО:	34	17		17

4.2  Содержание разделов дисциплин

Раздел 1. Назначение, параметры и основные сведения о насосах, применяемых в нефятиной промышленности и в теплоэнергетике (2 часа).

Лекция 1 (2 часа). Принцип действия, классификация и области применения насосов. Основные технические параметры насосов.

Подобие в динамических насосах. Коэффициент быстроходности как классификатор типов лопастных насосов. Формы лопастных колес различной удельной быстроходности.

Самостоятельное изучение. Примеры применения насосного оборудования.

Раздел 2. Основные положения теории и гидравлический расчет проточной части центробежных насосов (4 часа).

Лекция 2 (2 часа). Гидромеханика центробежного насоса. Относительное течение жидкости в рабочем колесе. Межлопаст­ные вихри. Планы скоростей и их изменение с расходом жидкости. Безударный режим обтекания лопастей. Уравнение Эйлера.

Теоретический напор лопастных насосов. Теоретическая схема бесконечного числа лопастей (струйная теория Эйлера).

Самостоятельное изучение. Современные подходы к теоретическим основам гидравлического расчета и профилирования проточной части центробежных нагнетателей.

Лекция 3 (2 часа). Выбор и расчет основных размеров центробежного колеса.

Баланс мощности, потери в насосе и к. п.д. Объемные потери в насосе. Механические потери в насосе. Гидравлические потери в насосе. Расчет потерь. Коэффициент полезного действия.

Самостоятельное изучение. Влияние конечного числа лопастей на напор насоса.

Лекция 4 (2 часа). Явление кавитации, условия и критерии ее возникновения.

Физическая природа кавитации. Механизм кавитационного износа материалов и мероприятия по уменьшению кавитации.

Кавитационная характеристика. Кавитационные испытания. Условия подобия по кавитации. Кавитационный коэффициент быстроходности.

Кавитация и расчет всасывания по допускаемому кавитационному запасу. Расчет минимального антикавитационного запаса энергии на всасывании.

Самостоятельное изучение. Термодинамический критерий кавитации.

Раздел 3. Профилирование проточой части центробежных насосов (6 часов).

Лекция 5 (2 часа). Проектирование меридианного сечения колеса. Профилирование колес с цилиндрическими лопастями. Профилирование колес с пространственными лопастями.

Самостоятельное изучение. Различные методы профилирования рабочих колес.

Лекция 6 (2 часа). Гидравлический расчет отводящих устройств. Конструкции и назначение отводящих устройств. Влияние отвода на рабочую характеристику насоса. Расчет спиральных отводов.

Расчет лопастных отводов. Лопастные отводы с кольцевым пространством между лопастями диффузоров и подводящих каналов.

Самостоятельное изучение. Лопастной отвод с безлопастным диффузорным пространством.

Лекция 7 (2 часа). Гидравлический расчет всасывающих устройств насосов. Конструктивные схемы и назначение всасывающих устройств. Анализ работы полуспиралыгого подвода и выбор его размеров. Схема расчета полуспиралыюго подвода.

Самостоятельное изучение. Влияние всасывающего устройства на работу центробежного насоса.

Раздел 4. Моделирование и немодельная корректировка рабочих органов насоса (2 часа).

Лекция 8 (2 часа). Принципы кинематического и динамического подобия. Критерии подобия. Формулы подобия, их применение для пересчета характеристики насоса.

Условия геометрического и кинематического подобия. Условие силового подобия в насосах. Условие подобия по кавитации. Объемные и механические потери при моделировании. Влияние относительной шероховатости и размера на гидравлический к. п. д.

Систематизация и нормативные данные для гидравлического расчета насоса. Немодельные изменения рабочих органов насосов и их характеристики.

Самостоятельное изучение. Универсальные характеристики. Параметры оптимального режима серии насосов.

Раздел 5. Силы, действующие на ротор насоса и их уравновешивание (2 часа).

Лекция 9 (2 часа). Осевые силы в центробежных насосах. Разгрузка осевых сил в одноступенчатых насосах. Разгрузка осевых сил в многоступенчатых насосах.

Радиальные силы в насосе. Разгрузка радиальных сил в одноступенчатых насосах.

Самостоятельное изучение. Примеры применения в насосном оборудовании разгрузки ротора от осевых и радиальных сил.

Раздел 6. Конструктивное исполнение (основные детали и сборочные единицы) насосного оборудования (2 часа).

Лекция 10 (2 часа). Спиральный корпус. Секционный корпус. Двойной корпус. Фланцевые соединения и неподвижные уплотняющие стыки. Фундаментная плита.

Ротор в сборе. Вал. Рабочие колеса. Втулки. Соединительные элементы. Момент сопротивления и выбор электродвигателя.