ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано | Утверждаю |
___________________ Руководитель ООП по направлению 140400 зав. кафедрой ЭЭЭ проф. |
_______________________ Зав. кафедрой ГТМ проф. |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ»
Направление подготовки: 140400 «Электроэнергетика и электротехника»
Профиль подготовки: Электропривод и автоматика
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины:
В дисциплине изучаются теоретические основы трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов, газа и гидросмесей. Цель преподавания дисциплины:
- формирование у студентов цельного представления о трубопроводном транспорте, как о самостоятельной области профессиональной деятельности и о месте и значении трубопроводного транспорта в единой транспортной системе;
- приобретение знаний о техническом оснащении систем трубопроводного транспорта, принципов действия насосного и основного технологического оборудования;
- приобретение знаний по расчетам магистрального транспорта нефти, нефтепродуктов, газа и гидросмесей, необходимых для изучения последующих специальных дисциплин, выполнения курсовых работ, дипломного проектирования и дальнейшей профессиональной деятельности.
Задачей изучения дисциплины является формирование у студентов:
- методологического подхода к оценке основных законов течения жидких сред по промышленным трубопроводам с учетом особенностей перекачиваемого потока и его реологии;
- формирование навыков проведения лабораторных экспериментов по исследованию кинематических и динамических характеристик и определения энергетических показателей трубопроводного транспорта и его эффективности;
- выработка методики решения инженерных задач по трубопроводному транспорту, в том числе самостоятельной работы.
Программа изучения дисциплины должна обеспечить приобретение знаний, умений и навыков в соответствии с государственным образовательным стандартом.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Математический и естественнонаучный цикл. Для успешного освоения курса студент должен освоить программы дисциплин: физика, математика, химия. Параллельно с данной дисциплиной могут изучаться курсы: гидромеханика, гидравлические и пневматические машины, механика жидкости и газа.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций
А. Универсальные:
- обобщать, анализировать, воспринимать информацию, ставить цели и выбирать пути ее достижения (ОК–1);
- быть готовым к категориальному видению мира, уметь дифференцировать различные формы его освоения (ОК-2);
- логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-3);
- быть готовым к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-4);
- вести переговоры, устанавливать контакты, урегулировать конфликты (ОК-5);
- проявлять инициативу, находить организационно-управленческие решения и нести за них ответственность (ОК-6);
- использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-7);
- осуществлять свою деятельность в различных сферах общественной жизни на основе принятых в обществе моральных и правовых норм (ОК-8);
- стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-9);
- уметь критически оценивать свои личностные качества, намечать пути и выбирать средства развития достоинств и устранения недостатков (ОК-10);
- осознавать социальную значимость своей будущей профессии, иметь высокую мотивацию к выполнению профессиональной деятельности (ОК-11);
- критически осмысливать накопленный опыт, изменять при необходимости профиль своей профессиональной деятельности (ОК–12);
- использовать основные положения и методы социальных, гуманитарных и экономических наук при решении социальных и профессиональных задач (ОК-13);
- анализировать мировоззренческие, социально и личностно значимые проблемы, самостоятельно формировать и отстаивать собственные мировоззренческие позиции (ОК-14);
- понимать и анализировать экономические проблемы и процессы, быть активным субъектом экономической деятельности (ОК-15);
- понимать многообразие социальных, культурных, этнических, религиозных ценностей и различий, форм современной культуры, средств и способов культурных коммуникаций (ОК-16);
- осознавать ценность российской культуры, ее место во всемирной культуре уважительно и бережно относиться к историческому наследию и культурным традициям (ОК-17);
- быть готовым к социальному взаимодействию в различных сферах общественной жизни, к сотрудничеству и толерантности (ОК-18);
- быть готовым к реализации прав и соблюдению обязанностей гражданина, к граждански взвешенному и ответственному поведению (ОК-19);
- адаптироваться к новым экономическим, социальным, политическим, культурным ситуациям, изменениям содержания социальной и профессиональной деятельности (ОК-20);
- владеть одним из иностранных языков на уровне, достаточном для изучения зарубежного опыта в профессиональной деятельности, а также для осуществления контактов на элементарном уровне (ОК-21);
- владеть средствами самостоятельного, методически правильного использования методов физического воспитания и укрепления здоровья, готовность к достижению должного уровня физической подготовленности для обеспечения полноценной социальной и профессиональной деятельности (ОК-22).
Б. Профессиональные:
- самостоятельно приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ПК-1);
- использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);
- понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ПК-3);
- владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, работать с компьютером как средством управления информацией (ПК-4);
- составлять и оформлять научно-техническую и служебную документацию (ПК-5);
- применять процессный подход в практической деятельности, сочетать теорию и практику (ПК-6);
- осуществлять и корректировать технологические процессы при изготовлении, ремонте и эксплуатации транспортных машин и оборудования (ПК-7);
- эксплуатировать и обслуживать технологическое оборудование, используемое при строительстве, ремонте, реконструкции транспортных схем; (ПК-8)
- оценивать риски и определять меры по обеспечению безопасности технологических процессов (ПК-9);
- применять в практической деятельности принципы рационального использования природных ресурсов и защиты окружающей среды (ПК-10);
- обоснованно применять методы метрологии и стандартизации (ПК-11);
В результате изучения дисциплины студент должен:
- знать методы математического моделирования процессов трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов, газа и гидросмесей.
- уметь выполнять расчеты трубопроводного транспорта углеводородов, выбирать насосное и компрессорное оборудование, устанавливать режимы работы насосных и компрессорных станций, определять оптимальные и эффективные режимы перекачки;
- владеть навыками выполнения тепловых расчетов магистрального трубопроводного транспорта минерального сырья и углеводородов; проведения экспериментальных исследований трубопроводного транспорта с обработкой опытных данных методами математической статистики и регрессионного анализа.
4. Объем дисциплины и виды учебной нагрузки
Общая трудоемкость дисциплины составляет 108 часов, 3 зачетных единиц
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
4 | 5 | 6 | 7 | ||
Аудиторные занятия (всего) | 36 | 36 | |||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Лекции | 18 | - | - | 18 | - |
Лабораторные работы | 18 | - | - | 36 | - |
Практические занятия | - | - | - | - | - |
Самостоятельная работа (всего) | 36 | - | - | 36 | - |
В том числе: | - | - | - | - | - |
Подготовка к лабораторным работам | 18 | - | - | 18 | |
Расчетно-графические работы | 9 | - | - | 9 | - |
Реферат | 9 | - | - | 9 | - |
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | - | - | - | зачет | - |
Общая трудоемкость, час зач. ед. | 72 | 72 | |||
2 | - | - | 2 | - |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела дисциплины |
1 | Современное состояние и основные направления развития трубопроводного транспорта. | Введение. Предмет и задачи дисциплины, ее связь с другими дисциплинами. Общая характеристика трубопроводного транспорта нефти, природного газа и минерального сырья. Трубопроводный транспорт как составляющая единой транспортной системы. Характеристика магистральных трубопроводов нефти и нефтепродуктов. Характеристика магистрального трубопроводного транспорта природного газа. Характеристика трубопроводного транспорта продуктов переработки минерального сырья (гидротранспорт). |
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела дисциплины |
2 | Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. | Классификация магистральных нефтепроводов. Состав сооружения магистральных нефтепроводов. Эксплуатационные участки. Системы перекачки. Рабочие характеристики магистральных и подпорных насосов. Исходные данные для технологического расчета магистральных нефтепроводов. |
3 | Оборудование нефтеперекачивающих станций | Основное и вспомогательное оборудование нефтеперекачивающих станций. Требования, предъявляемы к насосному оборудованию. Магистральные и подпорные насосы. Номинальные параметры магистральных и подпорных насосов. Рабочие характеристики насосных агрегатов и насосных станций. Определение характеристики центробежного насоса. Определение характеристики насосной станции. |
4 | Технологический расчет магистральных нефтепроводов. | Исходные данные для технологического расчета магистральных нефтепроводов. Трасса магистрального нефтепровода. Расчетная температура перекачиваемой нефти. Плотность и вязкость нефти. Расчетное число рабочих дней магистрального нефтепровода. Механические (прочностные) свойства трубной стали. Укрупненные технико-экономические показатели. |
5 | Гидравлический расчет нефтепроводов. | Основные зависимости для гидравлического расчета нефтепроводов. Расчетная часовая производительность. Напорные характеристики и рабочее давление. Внутренний диаметр и расчетная скорость транспортирования. Расчетная толщина стенки трубопровода. Параметры магистральных трубопроводов. Потери напора в трубопроводе. Полные потери. Потери напора на трение. Уравнение Дарси-Вейсбаха. Формула Лейбензона. Режимы перекачки: гидравлически гладкие трубы, зона смешанного трения, зона квадратичного (шероховатого) трения. Значения переходных чисел Рейнольдса. Относительная шероховатость, эквивалентная шероховатость. Расчет коэффициентов в формуле Лейбензона. |
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела дисциплины |
6 | Гидравлический уклон магистрального нефтепровода. | Трубопроводы с лупингами и вставками. Перевальная точка и расчетная длина нефтепровода. Метод графического определения перевальной точки. Графическое изображение характеристики нефтепровода. Уравнение баланса напоров. Совмещенная характеристика трубопровода и насосных станций. Определение числа перекачивающих станций. Совмещенная характеристика нефтепровода при округлении числа перекачивающих станций в меньшую и большую стороны. Необходимая длина лупинга и вставки. Способы снижения напора станции (установка сменных роторов, отключение части насосов, обточка рабочих колес). Расстановка перекачивающих станций (ПС). Расчет нефтепровода при заданной расстановке ПС. |
7 | Трубопроводный транспорт природного газа. | Основные физические свойства природного газа и его компонентов. Три группы газов. Абсолютная и относительная плотность газов. Удельный объем и мольная масса газовой смеси. Критические параметры газов и их сжимаемость. Зависимость сжимаемости от приведенных давления и температуры. Основные законы состояния газов. Подготовка газа к трубопроводному транспорту. Очистка от механических примесей. Характеристики масляных пылеуловителей. |
8 | Технологический и гидравлический расчет газопровода. | Уравнение неразрывности и уравнение движения (уравнение баланса удельной энергии). Массовый расход для заданной разности давлений. Коммерческий расход газа. Изменение давления по длине газопровода. Изменение температуры газа по длине газопровода. Безразмерный критерий Шухова. Формула конечной температуры газа в газопроводе. Зависимость производительности газопровода от температуры. Влияние эффекта Джоуля-Томсона на температуру газа в газопроводе. Необходимость охлаждения газа на компрессорных станциях (КС). Влияние рельефа трассы на пропускную способность газопровода. Наклонный газопровод. Рельефный газопровод. Коэффициент гидравлического сопротивления. Коэффициент эффективности. Универсальная формула ВНИИГаза. Значение коэффициента гидравлических сопротивлений для различных зон трения. Расчет сложных газопроводов. Одиночный газопровод с участками различного диаметра. |
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела дисциплины |
9 | Моделирование установившегося режима работы участка газопровода | Основные расчетные уравнения стационарного течения газа в газопроводе. Уравнение неразрывности. Уравнение движения. Уравнение баланса энергии. Моделирование работы компрессоров. Математическая модель работы компрессора (нагнетателя) на основе теории подобия. Характеристики центробежных нагнетателей. Степень сжатия, внутренняя мощность, политропический КПД. Универсальные (приведенные) характеристики центробежного нагнетателя. Условия приведения характеристик нагнетателей к универсальному виду. Переходные процессы в газопроводах. Дифференциальные уравнения неразрывности, уравнения движения, уравнения притока тепла. Алгебраические соотношения нестационарного режима движения газа. |
10 | Трубопроводный транспорт минерального сырья (гидротранспорт) | Общая характеристика систем гидротранспорта горных предприятий. Особенности гидравлического транспортирования гидросмесей. Основные параметры трубопроводного транспорта гидросмесей. Физико-механические характеристики твердой фазы потока гидросмеси. Гранулометрический состав твердых частиц. Гидравлическая крупность твердых частиц. Вязкость гидросмесей. Режимы течения гидросмесей и число Рейнольдса. Механизм взвешивания и влечения частиц в потоке жидкости. Течение с неподвижным и подвижным слоем заиления. Течение гетерогенное и гомогенное. Межфазовое скольжение. Элементы кинематики потока гидросмеси. Средние и мгновенные скорости. Структура потока с развитой турбулентностью. Критическая скорость потока гидросмеси. Теоретические и практические методы расчета трубопроводного транспорта гидросмесей. Сгустители и грунтовые насосы. Выбор и обоснование параметров. Способы повышения энергетической эффективности гидротранспортных систем горных предприятий. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | №№ разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
1 | Механика жидкости и газа | х | х | х | х | х | х |
2 | Стационарные машины | х | х | х | х | х | х |
5.3 Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекции | Лаборат. работы | Самостоят. работа | Всего часов |
1 | Современное состояние и основные направления развития трубопроводного транспорта. | 1 | 1 | 2 | 4 |
2 | Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. | 1 | 1 | 2 | 4 |
3 | Оборудование нефтеперекачивающих станций | 2 | 2 | 4 | 8 |
4 | Технологический расчет магистральных нефтепроводов. | 2 | 2 | 4 | 8 |
5 | Гидравлический расчет нефтепроводов. | 2 | 2 | 4 | 8 |
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекции | Лаборат. работы | Самостоят. работа | Всего часов |
6 | Гидравлический уклон магистрального нефтепровода. | 1 | 1 | 2 | 4 |
7 | Трубопроводный транспорт природного газа. | 2 | 2 | 4 | 8 |
8 | Технологический и гидравлический расчет газопровода. | 2 | 2 | 4 | 8 |
9 | Моделирование установившегося режима работы участка газопровода | 2 | 2 | 4 | 8 |
10 | Трубопроводный транспорт минерального сырья (гидротранспорт) | 3 | 3 | 6 | 12 |
6. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудоемкость, час. |
1 | 1-6 | Состав сооружений магистрального транспорта нефти и нефтепродуктов | 1 |
2 | 1-10 | Построенние гидромеханических характеристик центробежного насоса | 1 |
3 | 1-10 | Экспериментальное определение рабочей точки на характеристиках насоса и трубопровода | 2 |
4 | 4-5 | Технологический и гидравлический расчет нефтепровода с выбором насосного оборудования | 2 |
5 | 3-5 | Экспериментальное определение коэффициента гидравлических сопротивлений трубопровода | 2 |
6 | 7-9 | Изучение конструкции центробежных нагнетателей газа | 2 |
7 | 7-9 | Термодинамические характеристики природного газа | 2 |
8 | 8 | Технологический расчет газопровода | 2 |
9 | 9 | Гидравлический расчет газопровода | 2 |
10 | 10 | Изучение состава сооружений систем гидравлического транспорта минерального сырья | 2 |
7. Самостоятельная работа студента – 36 часов
Подготовка к лабораторным занятиям и расчетно-графическим работам. Оформление отчётов и индивидуальных расчётных заданий. Подготовка к промежуточным контрольным работам и итоговому зачету. Работа с учебно-методической и справочной литературой. Углубленное изучение разделов курса.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) литература основная:
1. Лурье моделирование процессов трубопроводного транспорта нефти нефтепродуктов и газа. – М.:» РГУ нефти и газа им. , 2003. – 326 с.
2. , Н, и др. Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций. / М., Недра, 2003. – 199 с.
3. Гидравлический транспорт минерального сырья на горных предприятиях. Конспект лекций./ СПГГИ (ТУ), СПб, 2000. – 68 с.
б) литература дополнительная:
1. , , – Основы трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. Учебное пособие. / Уфимский государственный нефтяной технический университет, . Уфа, 2000. – 160 с.
2. Александров снижения энергозатрат при гидравлическом транспортировании смесей высокой концентрации. / СПГГИ (ТУ), СПб, 2000. – 224 с.
Лекционные занятия проводятся в аудитории, оборудованной классной доской. Лабораторные занятия проводятся в специализированной лаборатории кафедры, в которой находятся стенды для проведения работ по дисциплине. Желательно доукомплектование лаборатории тремя персональными компьютерами класса Pentium с оперативной памятью не менее 16 Мбайт, с установленным программным обеспечением: операционной системой Windows ХР и выше, MS Office ХР и выше, либо Mathcad 8 и выше.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Стенды специализированной теплотехнической лаборатории, компьютерный класс, оборудованный ПЭВМ.
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
На лекциях при изложении материала следует пользоваться иллюстративным материалом, ориентированным на использование мультимедийного презентационного оборудования, содержащим запись основных математических формулировок, методов и алгоритмов, а также отображающим характерные приемы вывода на экран компьютера текстовой, графической и цифровой информации. Посредством разборов примеров решения задач следует добиваться понимания обучающимися сути и прикладной значимости решаемых задач, и понимания методов расчета трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов, газа и минерального сырья В качестве форм текущей аттестации студентов используются такие формы как, защиты лабораторных работ, реферат (9 часов) и расчетно-графические работы (9 часов). По итогам защиты лабораторных работ, выполненных РГР и реферата проводится зачет, а теоретические вопросы по дисциплине «Трубопроводный транспорт» выносятся в междисциплинарный экзамен на ГЭК.
Разработал
Профессор каф. ГТМ
Эксперты:
Профессор каф. ГТМ
Профессор каф. ГТМ
