ЮРГИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО
БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора ЮТИ ТПУ
____________
«__» ___________ 2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ТЕПЛОфизИКА
НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 150400 МЕТАЛЛУРГИЯ
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: Металлургия черных металлов
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): бакалавр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2011 г.
КУРС 2; СЕМЕСТР 4;
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 3
ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Физика», «Математика», «Физическая химия».
КОРЕКВИЗИТЫ: «Физико-химические основы металлургического производства», «Теплотехника»
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции | 36 | часов (ауд.) |
Лабораторные занятия | 27 | часов (ауд.) |
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ | 27 | часов (ауд.) |
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ | 90 | часов |
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА | 18 | часов |
ИТОГО | 108 | часов |
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ | очная |
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: ЭКЗАМЕН
Обеспечивающая кафедра: «Металлургия черных металлов»
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ: ___________ к. т.н., доцент
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП: ___________ к. т.н., доцент
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: ___________д. т.н., профессор
2011 г.
1. Цели освоения дисциплины
Дисциплина «Теплофизика» является общепрофессиональной дисциплиной в подготовке дипломированного специалиста широкого профиля.
Целью преподавания дисциплины является формированием современного мировоззрения и навыков самостоятельной работы, необходимых для использования знаний по теплотехнике при изучении специальных дисциплин и дальнейшей практической деятельности.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина относится к базовым дисциплинам математического и естественно-научного цикла (Б2.Б7). Она непосредственно связана с дисциплинами математического и естественно-научного цикла («Математика», «Физика», «Физическая химия») и опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения. Кореквизитами для дисциплины «Теплофизика» являются дисциплины ОП циклов: «Физико-химические основы металлургического производства», «Теплотехника».
3. Результаты освоения дисциплины
При изучении дисциплины бакалавры должны оценивать параметры состояния термодинамических систем и эффективность термодинамических процессов; рассчитывать показатели и параметры теплообмена.
После изучения данной дисциплины бакалавры приобретают знания, умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной программы*. Соответствие результатов освоения дисциплины «Теплофизика» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.
Формируемые компетенции в соответствии с ООП* | Результаты освоения дисциплины |
З.3.2, З.2.21 | В результате освоения дисциплины бакалавр должен знать: Основные явления и законы механики, термодинамики, молекулярно-кинетической теории, электродинамики, оптики, физики атома, ядра. Основные понятия, законы теплотехники. |
У.3.2, | В результате освоения дисциплины бакалавр должен уметь: Применять современное физическое оборудование и приборы при решении практических задач. |
В.3.2, | В результате освоения дисциплины бакалавр должен владеть: Методами работы на основных физических приборах. |
*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций представлена в Основной образовательной программе подготовки бакалавров по направлению 150400 «Металлургия».
4. Структура и содержание дисциплины
4.1. Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения
№ | Название раздела/темы | Аудиторная работа (час) | СРС (час) | Итого | Формы текущего контроля и аттестации | ||
Лекции | Практ./ семинар | Лаб. зан. | |||||
| 1 | Введение. | 4 | 2 | 6 | Отчет по Лабораторным работам. Защита практических работ. | ||
2 | Первый закон термодинамики. | 4 | 4 | 3 | 2 | 15 | Защита практических работ. Отчет по Лабораторным работам. |
3 | Второй закон термодинамики | 4 | 4 | 3 | 2 | 17 | Защита практических работ. Отчет по Лабораторным работам. |
4 | Термодинамические процессы. | 4 | 2 | 4 | 2 | 12 | Защита практических работ. Отчет по Лабораторным работам. |
5 | Термодинамика потока | 4 | 4 | 4 | 2 | 14 | Защита практических работ. Отчет по Лабораторным работам. |
6 | Теплопроводность | 4 | 2 | 4 | 2 | 12 | Защита практических работ. Отчет по Лабораторным работам. |
7 | Конвективный теплообмен. | 4 | 3 | 3 | 2 | 12 | Защита практических работ. Отчет по Лабораторным работам. |
8 | Тепловое излучение. | 4 | 3 | 3 | 2 | 12 | Защита практических работ. Отчет по Лабораторным работам. |
9 | Теплопередача. | 4 | 3 | 3 | 2 | 12 | Защита практических работ. Отчет по Лабораторным работам. |
10 | Итоговая аттестация | 2 | 9 | Экзамен | |||
Итого | 36 | 27 | 27 | 18 | 108 |
При сдаче отчетов и письменных работ проводится устное собеседование.
4.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Введение.
Лекция. Предмет дисциплины и ее задачи. Термодинамические системы. Параметры состояния. Уравнение состояния и термодинамический процесс.
Практическая работа 1.
Определение основных параметров состояния рабочих тел
Лабораторная работа 1.
Экспериментальное определение коэффициентов теплопроводности стационарными методами
Раздел 2. Первый закон термодинамики.
Лекция. Теплота и работа. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Теплоемкость газа. Универсальное уравнение состояния идеального газа.
Практическая работа 2.
Основные газовые законы.
Лабораторная работа 2.
Исследование зависимости коэффициента теплоотдачи при свободном движении воздуха от формы, размеров и ориентации поверхности в пространстве.
Раздел 3. Второй закон термодинамики.
Лекция. Основные положения второго закона термодинамики. Энтропия. Цикл и теоремы Карно.
Практическая работа 3.
Газовые смеси. Теплоемкость газов.
Лабораторная работа 3.
Исследование зависимости коэффициента теплоотдачи при свободном движении воздуха от формы, размеров и ориентации поверхности в пространстве.
Раздел 4. Термодинамические процессы.
Лекция. Методы исследования термодинамических процессов. Изопроцессы идеальных газов. Политропный процесс.
Практическая работа 4.
Первый закон термодинамики.
Лабораторная работа 4
Исследование зависимости интегрального коэффициента излучения твердого тела от температуры калориметрическим методом.
Раздел 5. Термодинамика потока
Лекция. Первый закон термодинамики для потока. Критическое давление и скорость. Сопло Лаваля. Дросселирование.
Практическая работа 5.
Основные термодинамические процессы.
Лабораторная работа 5.
Исследование зависимости интегрального коэффициента излучения твердого тела от температуры калориметрическим методом.
Раздел 6. Теплопроводность
Лекция Температурное поле. Уравнение теплопроводности. Стационарная теплопроводность через плоскую стенку. Стационарная теплопроводность через цилиндрическую стенку. Стационарная теплопроводность через цилиндрическую стенку. Стационарная теплопроводность через шаровую стенку.
Практическая работа 6.
Второй закон ткрмодинамики.
Лабораторная работа 6.
Исследование зависимости интегрального коэффициента излучения твердого тела от температуры калориметрическим методом.
Раздел 7. Конвективный теплообмен
Лекция. Факторы, влияющие на конвективный теплообмен. Закон Ньютона-Рихтмана. Краткие сведения из теории подобия.
Практическая работа 7.
Круговые процессы.
Лабораторная работа 7.
Исследование зависимости интегрального коэффициента излучения твердого тела от температуры калориметрическим методом.
Раздел 8. Тепловое излучение
Лекция. Общие сведения о тепловом излучении. Основные законы теплового излучения.
Практическая работа 8.
Теплопроводность.
Лабораторная работа 8.
Исследование зависимости интегрального коэффициента излучения твердого тела от температуры калориметрическим методом.
Раздел 9. Теплопередача
Лекция. Теплопередача через плоскую стенку. теплопередача через цилиндрическую стенку. Типы теплообменных аппаратов.
Практическая работа 9.
Конвективный, лучистый теплообмен.
Лабораторная работа 9.
Исследование зависимости интегрального коэффициента излучения твердого тела от температуры калориметрическим методом.
4.3. Распределение компетенций по разделам дисциплины
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3.
№ | Формируемые компетенции | Разделы дисциплины | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
1. | З.3.2 | х | х | х | х | х | х | х | ||
2. | З.2.21 | х | х | х | х | |||||
3. | У.3.2 | х | х | |||||||
4. | В.3.2 | х | x | х | x |
5. Образовательные технологии
При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности бакалавров для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций.
Методы и формы активизации деятельности | Виды учебной деятельности | |||
ЛК | ПР | ЛБ | СРС | |
Дискуссия | х | х | ||
IT-методы | х | х | х | |
Командная работа | х | х | х | |
Разбор кейсов | х | |||
Опережающая СРС | х | х | х | х |
Индивидуальное обучение | х | х | х | |
Проблемное обучение | х | х | х | |
Обучение на основе опыта | х | х | х |
Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:
- изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;
- самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;
- закрепление теоретического материала при проведении лабораторных работ с использованием учебного и научного оборудования и приборов, выполнения проблемно-ориентированных, поисковых, творческих заданий.
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (CРC)
6.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:
- работе бакалавров с лекционным материалом;
- выполнении домашних заданий,
- изучении тем, вынесенных на самостоятельную проработку,
- изучении теоретического материала к лабораторным занятиям,
- подготовке к зачету.
6.1.1. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:
- Термоизоляционные материалы.
- Принцип работы холодильных и тепловых установок.
- Теплообменные аппараты, виды, принцип работы.
6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
(ТСР) направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала и заключается в:
- поиске, анализе, структурировании и презентации информации, анализе научных публикаций по определенной теме исследований,
- анализе статистических и фактических материалов по заданной теме, проведении расчетов, составлении схем и моделей на основе статистических материалов,
- выполнении расчетно-графических работ,
- исследовательской работе и участии в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах,
6.2.1. Примерный перечень научных проблем и направлений научных исследований:
1. Разработка новых, ресурсоэффекивных теплоэнергетических установок.
2. Повторное использование тепловой энергии.
3. Увеличение КПД теплоэнергетических механизмов и аппаратов.
7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины (фонд оценочных средств)
Оценка успеваемости бакалавров осуществляется по результатам:
- самостоятельного (под контролем учебного мастера) выполнения лабораторной работы,
- устного опроса при сдаче выполненных индивидуальных заданий, защите отчетов по лабораторным, практическим работам и во время экзамена в восьмом семестре (для выявления знания и понимания теоретического материала дисциплины).
7.1. Требования к экзамену
1. Экзамен проводится в устной форме по вопросам из теоретического лекционного материала.
7.2. Примеры вопросов к экзамену
1. Изохорный процесс, дать определение, особенности, 1й закон ТД.
2. Дать понятие терминам: термодинамическая система, изолированная система, однородная система.
3. Теплопередача через цилиндрическую стенку, изобразить графически, уравнение теплового потока через однослойную и многослойную стенку.
4. Изотермический процесс, дать определение, особенности, 1й закон ТД.
5. Что такое тепловая машина. Принцип работы тепловых двигателей.
6. Коэффициенты отражения, поглощения, проницаемости.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература
1. , , Горешник : Учебное пособие. - Пенза: ПГУ, 20с.
2. Ляшков основы теплотехники: Учебное пособие. М.: Изд-во Машиностроение-1, 20с.
3. Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы. Справочние/ Под ред. , . – М.: Энергоатомиздат, с.
Вспомогательная литература
1. Алексеев. теплотехника. - М.: Высш. шк., 19с.
2. Практикум по теплопередаче / Под ред. . - М.: Энергоатомиздат, 19с.
3. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник./Под общей редакцией , и - 2-е издание, переработанное. - М.: Энергоатомиздат, 1988 г., - 560 с..
4. , и др. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий. Учебник. – М.: Энергоатомиздат, 1993.-416с.
5. Щукин печи и газовое хозяйство заводов. – М.: Энергия, 1973 – 231с4. Сольницев проектирование гибких производственных систем. - Л.: Машиностроение, 1990.
Интернет-ресурсы:
http://www. c-o-k. ru/library/document/13104 – Теплотехника. Учебно - практическое пособие.
http://www. studfiles. ru/dir/cat34/subj1334.html – Основы теплоиспользования: Учебное пособие
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лекционная аудитория с мультимедийным оборудованием (5-16)
Мультиметр MASTECH M-838.
Муфельная электропечь ЭКПС-10.
Виртуальный лабораторный стенд «Теплообменник труба в трубе».
Виртуальный лабораторный стенд «Передача тепла теплопроводностью через многослойную стенку».
Лабораторная установка определения коэффициентов теплопроводности.
* приложение – Рейтинг-план освоения модуля (дисциплины) в течение семестра.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС-2010 по направлению «Металлургия», и профилю подготовки «Металлургия черных металлов».
Программа одобрена на заседании кафедры МЧМ
(протокол от «07» сентября 2011 г.).
Авторы:
Рецензент:
