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 ______________________ |
Зав. кафедрой АТПП доц. |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ТЕПЛОМАССООБМЕН»
Направление подготовки:
130600 Оборудование и агрегаты нефтегазового производства
Специальность:
130603 Оборудование нефтегазопереработки
Квалификация (степень) выпускника: специалист (инженер)
Форма обучения: очная
Составители:
Доцент каф. АТПП _____________
Программа является приложением
к учебному плану в соответствии с ГОС-2002
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является освоение студентами специальности 130603 «Оборудование нефтегазопереработки» вопросов тепло - и массообмена, которые в свою очередь формируют профессиональный уровень специалиста по данной специальности.
Задачи дисциплины - дать знания студентам о механизмах и законах переноса теплоты и массы; методах анализа процессов теплообмена; о понятии сложного теплообмена; физическом и математическом моделировании процессов тепло - и массообмена.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения содержания дисциплины студенты должны знать:
· механизмы и законы переноса теплоты и массы;
· методы анализа процессов теплообмена;
· понятие о сложном теплообмене;
· элементы теории подобия и ее применение при изучении процессов переноса;
· физическое и математическое моделирование процессов тепло - и массообмена.
В результате освоения содержания дисциплины студенты должны уметь:
· проводить анализ процессов тепло и массопереноса в печных агрегатах;
· уметь рассчитывать основные параметры процессов массо - и теплопереноса;
· использовать методы математического моделирования для описания процессов массо - и теплопереноса.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |
6 | 7 | ||
Общая трудоемкость дисциплины | 102 | 102 | |
Аудиторные занятия | 68 | 68 | - |
Лекции | 51 | 51 | - |
Лабораторные работы (ЛР) | 17 | 17 | - |
Самостоятельная работа, в том числе: | 34 | 17 | 17 |
Курсовая работа | 17 | - | 17 |
Расчетно-графические работы | 17 | 17 | - |
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | экзамен | экз. | защ. |
4.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ ЗАНЯТИЙ
№ пп. | Раздел дисциплины | Лекции, час. | ЛР, час. |
1 | Введение | 1 | - |
2 | Передача тепла теплопроводностью | 8 | 2 |
3 | Конвективный теплообмен | 8 | 2 |
4 | Лучистый теплообмен | 8 | 2 |
5 | Сложный теплообмен | 5 | 2 |
6 | Теплообменные аппараты | 8 | 3 |
7 | Массообмен | 8 | 3 |
8 | Методы выбора и расчета теплообменного оборудования | 5 | 3 |
4.2.СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
4.2.1.Введение. Основные понятия и определения
4.2.2.Передача тепла теплопроводностью. Физические основы и законы передачи теплоты теплопроводностью. Температурное поле, градиент температуры. Стационарные и нестационарные процессы теплообмена. Основные характеристики теплопередачи.
Теплопроводность. Постулат Фурье. Коэффициент теплопроводности. Дифференциальное уравнение теплопроводности для одномерного стационарного теплового потока. Решение задач теплопроводности для многослойной плоской стенки с учетом температурной зависимости коэффициента теплопроводности. Общий вид решения уравнения Фурье для нестационарной теплопроводности. Краевые и граничные условия. Критерии Био и Фурье, безразмерная температура. Решение задач нестационарной теплопроводности для тел простой формы. Регулярный тепловой режим.
4.2.3.Конвективный теплообмен. Общие сведения о конвективном теплообмене. Математическое описание конвективного теплообмена. Уравнение теплового пограничного слоя. Интегральное уравнение теплового пограничного слоя. Применение теории подобия к исследованию конвективного теплообмена. Теплоотдача при свободной конвекции. Характер свободного движения потока в большом объеме. Решение уравнения пограничного слоя для вертикальной пластины и горизонтального цилиндра. Приближенное решение задачи естественной конвекции на вертикальной пластине. Расчетные зависимости конвективного теплообмена в большом объеме. Теплообмен свободной конвекцией в ограниченном объеме. Конвективный теплообмен при вынужденном движении теплоносителя. Аналитические решения задачи конвективного теплообмена в каналах. Расчетные зависимости для определения коэффициентов теплоотдачи при движении потоков в каналах. Теплообмен при внешнем обтекании тел. Процесс кипения и структура парожидкостного потока в парогенерирующей трубе. Коэффициенты теплоотдачи при кипении. Пузырьковое и пленочное кипение.
4.2.4. Теплообмен излучением. Законы излучения идеальных и реальных тел. Свойства и характеристики тел и сред. Радиационные свойства тел и сред. Оптико-геометрические характеристики. Методы расчета теплообмена излучением Метод сальдо-потоков. Зональный метод расчета. Потоковый метод. Расчет теплообмена излучением. Теплообмен излучением между двумя серыми поверхностями, разделенными лучепрозрачной средой. Теплообмен излучением при наличии экранов. Теплообмен излучением между двумя параллельными плоскостями, соединенными отражающей оболочкой. Теплообмен между газом и окружающими его стенками. Теплообмен излучением между двумя поверхностями, разделенными поглощающим газом.
4.2.5.Сложный теплообмен. Теплопередача при совместном действии нескольких видов теплообмена. Теплопередача от газа к газу (жидкости к жидкости) через стенку. Коэффициенты теплообмена. Лимитирующие стадии теплопередачи. Теплопроводность и теплопередача в цилиндрической стенке. Критический диаметр теплоизоляции.
4.2.6.Теплообменные аппараты. Классификация теплообменных аппаратов. Основы расчета теплообменников. Основы теплового расчета рекуператоров. Основы теплового расчета регенераторов.
4.2.7.Массообмен. Основные положения и законы теории массообмена. Общие сведения. Дифференциальные уравнения конвективного массообмена. Критерии подобия массообменных процессов и критериальные уравнения. Аналогия между переносом массы, теплоты и количеством движения (импульсом).
4.2.8.Методы моделирования и численного анализа процессов тепло - и массообмена. Методы моделирования процессов тепло - и массообмена. Теоретические основы методов численного анализа процессов тепло - и массообмена. Типовые методы расчета и их применение в инженерной практике.
5.ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
№ пп. | № раздела дисциплины | Наименования лабораторных работ |
1 | 4.2.2 | Исследование теплопередачи теплопроводностью |
2 | 4.2.3 | Определение коэффициентов теплоотдачи конвекцией |
3 | 4.2.6 | Изучение змеевикового погружного теплообменника |
4 | 4.2.6 | Кожухотрубный теплообменник с неподвижными трубными решетками |
6 | 4.2.6 | Теплообменники с ребристой поверхностью теплообмена |
7 | 4.2.4 | Изучение лучистого теплообмена |
8 | 4.2.8 | Моделирование процессов массо - и теплообмена |
6.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1., , Тепломассоперенос. М.: Металлургия, 1995. 400 с.
2., . , Теплотехника и теплоэнергетика металлургического производства. М.: Металлургия. 1993. - 366 с.
3., Тепломассообмен: Учебное пособие для вузов. 2-е изд., испр. И доп. – М.: Издательство МЭИ, 2005. – 550 с
4. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990 - 366 с.
Дополнительная:
1. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент (справочник). Под общей ред. и . М.: Энергоиздат, 1982. 510 с.
2. . , , . Техническая термодинамика и теплопередача. М.:Высшая школа. 1979. 444 с
3. Конвективный тепло - и массообмен. М.: Энергия, 1972.- 446 с.
4. Тепломассообмен. Справочник. М.: Энергия, 1972. - 560 с.
5. , , Теория тепло – и массопереноса, Госэнергоиздат, 1963 .
6. Курс лекций по теории тепло – массообмена, Изд – во «Высшая школа»- 1965
6.2. СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Стенды и плакаты по дисциплине, расчетные компьютерные программы.
7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Специализированная лаборатория по тепло - и массообмену с установками лабораторных работ и компьютерный специализированный класс для выполнения лабораторных работ по разделу 5.
