Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебно-
методической работе
п\п
«06» февраля 2014г
Рабочая программа дисциплины
Судовые котельные и паропроизводящие установки
Профессиональный цикл, вариативная часть
Специальность
180405 Эксплуатация судовых энергетических установок
Специализация
Техническое обслуживание и ремонт судовой энергетической установки
Классификация выпускника
специалист
Форма обучения
очная
Факультет судостроения и энергетики
Кафедра разработчик — кафедра судовых энергетических установок и теплоэнергетики
Калининград 2014
1. Цель освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины «Судовые котельные и паропроизводящие установки» является формирование знаний, умений и навыков в выполнении эксплуатационной, конструкторской, монтажно-наладочной и организационно-управленческой деятельности в области судовых котельных и паропроизводящих установок.
Вспомогательные и утилизационные котлы производительностью 0,5-3,0 т/ч, предназначенные для снабжения паром технологических потребителей, являются обязательной принадлежностью каждого промыслового судна. Более крупные котлы производительностью до 40 т/ч, вырабатывающие пар при давлении 4,5-5,0 МПа с температурой до 470°С, устанавливаются на крупных плавбазах и плавзаводах для обеспечения работы вспомогательных энергетических установок (турбоагрегатов с технологическими отборами пара). И наконец, главные котлы производительностью до 80 т/ч, вырабатывающие пар при давлении 5,0-8,5 МПа с температурой до 515°С, устанавливаются на танкерах и сухогрузах для обеспечения работы главного двигателя (паровой турбины) в составе паротурбинных энергетических установок. Грамотная эксплуатация, ремонт и обслуживание, обоснованные предложения по усовершенствованию новых и модернизации действующих котлов существенно улучшают показатели судовой энергетической установки (СЭУ) и судна в целом.
Задачи дисциплины:
- получение знаний в области теории рабочих процессов судовых котлов, их переменных режимов во взаимосвязи с вопросами прочности и надежности их отдельных узлов и агрегатов в целом;
- получение знаний по конструктивным особенностям судовых котлов, правилам технической эксплуатации, техники безопасности и противопожарной техники при обслуживании котельных установок.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Судовые котельные и паропроизводящие установки» входит в состав базовой части профессионального цикла ООП и изучается в шестом семестре. Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных при освоении дисциплин «Физика», «Химия», «Материаловедение и технология конструкционных материалов», «Техническая термодинамика и теплопередача», «Сопротивление материалов.
Результаты освоения дисциплины могут быть использованы при изучении «Судовые двигатели внутреннего сгорания», «Судовые турбомашины», а также в профессиональной деятельности.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате
освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины у обучающихся формируются следующие общекультурные (ОК) и профессиональные (ПК) компетенции (или их элементы), предусмотренные ФГОС ВПО:
ПК-8 способность и готовность выполнять диагностирование механического и электрического оборудования;
ПК-11 способность осуществлять техническое наблюдение за безопасной эксплуатацией судового оборудования, проведение экспертиз, сертификации судового оборудования и услуг;
ПК-19 способность и готовность организовывать и совершенствовать системы учета и документооборота;
ПК-26 способность и готовность осуществлять монтаж, наладку, техническое наблюдение судовой техники, эффективно использовать материалы, оборудование соответствующие алгоритмы и программы расчетов параметров технологических процессов.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Иметь представление
- об основных проблемах научно-технического развития судовой котельной техники;
- о технико-экономических характеристиках современных главных и вспомогательных котлов.
Знать
- классификацию судовых котлов и парогенераторов;
- назначение котельных и паропроизводящих установок;
- основы теории и материальный баланс процесса горения органического топлива;
- теплообмен в котлах и парогенераторах;
- конструкции котлов и парогенераторов;
- циркуляцию, парообразование, накипеобразование и коррозию в котлах;
- характеристики газодинамических процессов в котлах.
Уметь
- обоснованно и правильно принимать различные эксплуатационные решения относительно поддержания и восстановления технического состояния судовых котлов в условиях моря;
- эффективно и грамотно эксплуатировать котельные установки;
- эффективно организовывать труд свой и подчиненных.
Владеть навыками
- выполнения инженерных расчетов судовых котлов;
- использования чертежей, схем и диаграмм;
- технической эксплуатации, обслуживания и ремонта элементов котельных установок.
4. Структура и содержание дисциплины
4.1 Структура дисциплины
Дисциплина изучается в шестом семестре ООП. Общая трудоемкость ее — 4 зачетные единицы, т. е. 144 академических часов, в т. ч. аудиторные занятия (АЗ) — 60 час., самостоятельная работа студента (СРС) — 84 час. Выполняется курсовая работа. Аттестация по дисциплине проводится в форме экзамена.
№ п/п | Раздел дисциплины | Семестр | Недели семестра | Трудоемкость учебной работы по ее видам (час.) | Формы текущей и итоговой аттестации по дисциплине | ||||
АЗ | СРС | Всего | |||||||
ЛК | ПЗ | ЛР | |||||||
1 | Котельная установка судна | 1-2 | 4 | 4 | - | 4 | 12 | Контроль на ПЗ | |
2 | Топливо и топочные устройства | 3-7 | 6 | 6 | 6 | 4 | 22 | Контроль на ПЗ Защита лаб. работ | |
3 | Тепловой баланс и процессы теплообмена | 6-9 | 8 | - | - | 2 | 10 | Контрольная работа | |
4 | Гидродинамические и аэродинамические характеристики котла | 10-11 | 4 | - | - | 2 | 6 | Тестирование | |
5 | Водные режимы котлов | 8-14 | 6 | - | 6 | 4 | 16 | Контрольная работа Защита лаб. работ | |
6 | Прочность котлов | 15 | 2 | - | - | 4 | 6 | Тестирование | |
7 | Конструкции котлов и их элементов | 10-17 | - | 6 | 2 | 2 | 10 | Проверка индивидуальных заданий | |
Выполнение курсовой работы | 26 | 26 | Защита курсовой работы | ||||||
Подготовка к экзамену и его сдача в экзаменационную сессии | 36 | 36 | Экзамен | ||||||
Итого по дисциплине | 30 | 16 | 14 | 84 | 144 | Экзамен | |||
60 |
4.2 Теоретические занятия (лекции)
№ п/п | Тема | Содержание | Кол-во часов |
1 | Раздел «Котельная установка судна» | 4 | |
1.1 | Введение | Роль котла в работе судовой энергетической установки, в энергообеспечении судна. Состав и схема котлоагрегата и котельной установки. Современный уровень развития котельной техники — показатели работы котла, их значения, тенденции развития главных и вспомогательных котлов. Особенности котельных установок морских судов различных типов. | 2 |
1.2 | Классификация и типы судовых котлов | Газотрубные котлы, их конструктивные схемы, условия работы, достижимые показатели, условия и область наивыгоднейшего использования, требования к качеству воды и к автоматике. Водотрубные котлы. Особенности конструкции и теплообмена, достижимые нагрузки, требования к качеству воды и к автоматике. Комбинированные газо-трубно-водяные котлы и область их применения. Котлы с наддувом. Достоинства и недостатки, требования к топливу и системам автоматического регулирования горения и питания. Утилизационные котлы и их разновидности. Котлы с принудительной циркуляцией. Сочетание утилизационных котлов с автономными вспомогательными котлами. Прямоточные вспомогательные и утилизационные котлы. | 2 |
2 | Раздел «Топливо и топочные устройства» | 6 | |
2.1 | Топливо для судовых котлов | Требования к топливу. Общая классификация топлив. Элементарный состав топлива. Роль отдельных элементов в составе топлива. Теплота сгорания. Методы ее определения. Нормируемые технические характеристики котельных топлив: вязкость, содержание механических примесей и воды, температура вспышки, температура застывания. | 2 |
2.2 | Процесс горения топлив | Определение расхода воздуха на горение по данным элементарного состава топлива. Теоретическое и действительное необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива. Коэффициент избытка воздуха. Определение объема и массы продуктов сгорания по элементарному составу топлива и коэффициенту избытка воздуха. Определение объемов газов и коэффициента избытка воздуха по данным газового анализа. Энтальпия дымовых газов. Расчет диаграммы i-t. Кинетический и диффузионный принципы сжигания топлива. Тепловой эффект реакции горения. Основные характеристики топок судовых парогенераторов. Требования к мазутным топкам, их устройство. | 2 |
2.3 | Топочные устройства | Топочная гарнитура судовых парогенераторов. Классификация форсунок. Принцип действия и описание конструкции механических и паромеханических форсунок. Основные конструктивные схемы воздухо-направляющих устройств. Обеспечение устойчивости горения совместной работой форсунки и воздухо-направляющих утройств. Роль футеровки фурм в обеспечении устойчивости горения. | 2 |
3 | Раздел «Тепловой баланс и процессы теплообмена» | 8 | |
3.1 | Тепловой баланс котла | Тепловой баланс парового котла: прямой и обратный. Располагаемое тепло. Уравнение теплового баланса. Полезно используемое тепло. К. п.д. котла и к. п.д. котельной установки. Тепловые потери от химического недожога, с уходящими газами и в окружающую среду. Выбор к. п.д. и потерь при проектировании котлов. Определение к. п.д. котла и потерь при телотехнических испытаниях. Основные факторы, влияющие на к. п.д. и тепловые потери. Методы и приборы, применяемые для обеспечения проектных значений к. п.д. при эксплуатации судовых котлов. | 2 |
3.2 | Теплообмен в топке | Характеристики тепловой нагрузки топки: напряженность топочного объема, степень экранирования. Адиабатная температура горения. Особенности лучистого теплообмена в топке. Нормативный метод расчета теплообмена в топке. Последовательность расчета топки судового парогенератора. | 2 |
3.3 | Теплообмен в конвективных поверхностях | Установление температур по газоходу. Определение температурного напора в конвективных поверхностях нагрева. Коэффициент теплопередачи и его составляющие. Коэффициент теплоотдачи и его составляющие. Основные уравнения для расчета конвективного теплообмена в поверхностях нагрева котла. Коэффициент загрязнения. Методы определения коэффициента загрязнения при мазутном отоплении. | 2 |
3.4 | Теплообмен в пароперегревателе, экономайзере и воздухоподогревателе | Основные уравнения для расчета пароперегревателей, экономайзеров и воздухоподогревателей. Температурный напор. Определение коэффициента теплопередачи. | 2 |
4 | Раздел «Газодинамические и аэродинамические характеристики котла» | 4 | |
4.1 | Газодинамические характеристики котла | Тягодутьевая система парогенератора: назначение, производительность и напор тягодутьевых устройств. Определение аэродинамического сопротивления газового и воздушного трактов. Самотяга. Оптимальные потери напора на воздухонаправляющих устройствах топки. Связь теплообмена с затратами энергии в тягодутьевой системе. Естественная, искусственная и уравновешенная тяги. Принципы подбора дутьевых вентиляторов, регулирование их производительности. | 2 |
4.2 | Циркуляция воды и пароводяной смеси | Задача обеспечения надежности испарительной части котла. Естественная и принудительная циркуляции. Режимы движения воды и пароводяной смеси в трубах. Расчет естественной циркуляции. Условия, обеспечивающие надежность котла с естественной циркуляцией. Основные виды котлов с принудительной циркуляцией. Обеспечение надежности прямоточных котлов и котлов с принудительной циркуляцией. | 2 |
5 | Раздел «Водные режимы котлов» | 6 | |
5.1 | Докотловая обработка воды | Классификация типов воды на судах, ее характеристики, состав и свойства. Задачи водоподготовки. Процессы образования накипи и коррозии в парогенераторах. Технологические показатели качества воды: содержание взвешенных веществ, солесодержание, содержание хлоридов (соленость), жесткость, водородный показатель рН, кислородосодержание, содержание масла. Умягчение и обессоливание добавочной воды. Деаэрация питательной воды. Нормы показателей качества добавочной и питательной воды. | 2 |
5.2 | Внутрикотловая обработка воды | Назначение и способы продувания котла. Фосфатно-щелочной, фосфатно-нитратный и фосфатный режимы внутрикотловой обработки воды. Нормы показателей качества котловой воды в этих режимах. Физические методы внутрикотловой обработки воды: воздействие на котловую воду ультразвуком, магнитная обработка воды. Методы определения качества воды. Судовые лаборатории водоконтроля. | 4 |
6 | Раздел «Прочность котлов» | 2 | |
6.1 | Прочность котлов. Материалы, применяемые в котлах | Условия работы металла в различных участках котла. Основные требования Регистра к материалам судовых котлов. Свойства и область разрешенных в котлостроении сталей. Требования к материалу пароперегревателей. Требования Регистра к постройке котлов и к безопасности котла в эксплуатации. Документация котла, необходимая по Регистру. Расчет на прочность основных элементов котлов. Выбор допускаемых напряжений и коэффициентов прочности. | 2 |
Итого | 30 |
4.3 Практические занятия
№ п/п | Номер темы | Содержание практических занятий | Кол-во часов |
1 | 1.2 | Конструкции газотрубных судовых котлов | 2 |
2 | 1.2 | Конструкции водотрубных судовых котлов. Секционные котлы. Комбинированные котлы. Котлы с наддувом. | 2 |
3 | 2.3 | Конструкции топочных горелок. Классификация типов горелок и форсунок. Воздухонаправляющие устройства. | 2 |
4 | 2.3 | Принцип действия и конструкция паровых и воздушных форсунок. | 2 |
5 | 2.3 | Принцип действия и конструкция механических и паромеханических форсунок. Ротационные форсунки. | 2 |
6 | 7 | Конструкции утилизационных котлов. Котлы типа КУП. | 2 |
7 | 7 | Конструкции главных котлов. Конструкции пароперегревателей, экономайзеров и воздухоподогревателей. | 2 |
8 | 7 | Внутрибарабанные устройства котлов. Автоматика современных котлов. Арматура котлов. | 2 |
Итого | 16 |
4.4 Лабораторные занятия
№ п/п | Номер темы | Содержание практических занятий | Кол-во часов |
1 | 2.1 | Определение показателей качества топлива — температуры вспышки, плотности, вязкости | 2 |
2 | 2.2 | Анализ продуктов сгорания топлива газоанализатором | 4 |
3 | 5.1 | Определение хлоридов в конденсате, питательной и котловой воде | 2 |
4 | 5.2 | Определение жесткости и щелочности питательной и котловой воды | 2 |
5 | 5.2 | Определение фосфатов и нитратов в котловой воде | 2 |
6 | 7.1 | Изучение конструкции вспомогательного автоматизированного котла КВА-05/5 | 2 |
Итого | 14 |
4.5 Самостоятельная работа студента (СРС)
№ п/п | Виды (содержание) СРС | Кол-во часов | Форма контроля (аттестации) |
1 | Освоение учебного материала, подготовка к практическим и лабораторным занятиям | 20 | Тестирование Контроль на ПЗ. Защита лабораторных работ |
2 | Выполнение индивидуального задания | 2 | Проверка индивидуального задания |
3 | Выполнение курсовой работы и ее защита | 26 | Защита курсовой работы |
4 | Подготовка к экзамену и его сдача | 36 | Сдача экзамена |
Итого | 84 |
5. Образовательные технологии
Лекционные занятия проводятся по первым шести разделам дисциплины, практические занятия — по разделам №1, №2 и №7.
Лекции носят теоретический характер, на практических занятиях обсуждаются в интерактивной форме узловые вопросы дисциплины, изучаются конструкции современных котлоагрегатов и отдельных элементов котлов, рассматриваются примеры тепловых расчетов конвективных поверхностей котлов и хвостовых поверхностей нагрева, осуществляется контроль результатов освоения учебного материала. При проведении занятий используются демонстрационные материалы в виде плакатов, а также стенды узлов и деталей паровых котлов.
На лабораторных занятиях определяются показатели качества воды и топлива с помощью судовых лабораторий СКЛАВ и СКЛАМТ. По основным разделам дисциплины в течение семестра осуществляется контроль формирования соответствующих знаний, умений и навыков — в виде тестирования, проверки выполнения индивидуальных занятий, защиты курсовой работы.
В качестве темы курсовой работы принимается тепловой расчет вспомогательного котла типа КАВ. При этом, может быть рекомендовано следующее содержание:
1. Расчет продуктов сгорания топлива и построение диаграммы i-t.
2. Расчет расхода топлива.
3. Расчет топки котла.
4. Тепловой расчет конвективной поверхности нагрева.
5. Тепловой расчет экономайзера или воздухоподогревателя.
Графическая часть проекта состоит из одного чертежа — поперечный чертеж котла (формат А1).
Курсовая работа выполняется студентами в рамках самостоятельной работы. Текущий контроль осуществляется во время консультаций и на практических занятиях. В соответствии с учебным планом специальности итоговый контроль за выполнением курсовой работы предусматривает проведение защиты результатов выполнения и заканчиваются до начала экзаменационной сессии.
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, аттестации освоения дисциплины
6.1 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости студентов(индивидуальные задания, вопросы тестирования, задания на практические и лабораторные занятия) и итоговой аттестации по дисциплине (экзаменационные вопросы) приводятся в качестве отдельных материалов УМКД.
6.2 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов определено в разделе 7.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
7.1 Основная
7.1.1 , , Костыляев котельные установки. - М.: Транспорт, 1993.
7.1.2 Хряпченков вспомогательные и утилизационные котлы. Учебное пособие для вузов. - Л.: Судостроение, 1988.
7.1.3 Правила технической эксплуатации судовых котлов.
7.2 Дополнительная
7.2.1 Енин парогенераторы. Учебник для высш. инж.-морского училища. - М.: Транспорт, 1984.
7.2.2 , Лич паровые котлы. Пер. с англ. - М.: Транспорт, 1985.
7.2.3 Эйтвид промысловых судов. - М.: Пищ. Промышленность, 1980.
7.3 Периодические издания (журналы)
7.3.1 «Судостроение»;
7.3.2 «Теплоэнергетика»
7.3.3 «Рыбное хозяйство»
7.3.4 «Судостроение за рубежом»
7.4 Средства обеспечения освоения дисциплины.
7.4.1 . Судовые котельные установки. Методическое указание с контрольными заданиями для студентов-заочников, обучающихся по направлению 658000 и специальности 240500. - Калининград: КГТУ, 2002.
7.4.2 Диафильмы по конструкции судовых паровых котлов, части 1 и 2.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
1) Лабораторные стенды лаборатории кафедры СЭУ и ТЭ.
2) Газотрубный вспомогательный котел. КВА-0,5/5,0 — холодный стенд.
3) Комплекты плакатов по судовым котлам и их элементам.
4) Судовые лаборатории СКЛАВ и СКЛАМТ.
Лист согласования учебной (рабочей) программы дисциплины
Рабочая программа дисциплины разработана в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности 180405 — «Эксплуатация судовых энергетических установок» (утвержден 24.12.2010г, регистрационный номер 2060), учебным планом университета по этой же специальности, утвержденным ученым советом 27.10.2011г..
Автор программы – , кандидат технических наук, доцент кафедры судовых энергетических установок и теплоэнергетики.
Рабочая программа дисциплины рассмотрена и одобрена на заседании кафедры судовых энергетических установок и теплоэнергетики (рецензент – кандидат технических наук, доцент Г, протокол № 6 от 01.01.2001г.
И. о. заведующего кафедрой СЭУиТЭ
к. т.н, доцент
Учебно-методическое обеспечение дисциплины | |||
№ п/п | Наименование литературы | Наличие в учебном абонементе НТБ (количество) | Наличие в электронной библиотеке |
1 | Хряпченков вспомогательные и утилизационные котлы. Учебное пособие для вузов. - Л.: Судостроение, 1988. | 20 | Имеется |
2 | . Судовые котельные установки. Методические указания с контрольным заданием для студентов-заочников, обучающихся по специальности 240500 «Тепловые электрические станции», Калининград, КГТУ, 2002. | 30 | Нет |
Директор НТБ
Рабочая программа дисциплины рассмотрена и одобрена на заседании методической комиссии факультета судостроения и энергетики (протокол № ______ от _____________).
Председатель методической комиссии факультета к. т.н, доцент |
Согласовано Зам. начальника учебного управления |
