Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«Саратовский государственный технический университет
имени »
Энгельсский технологический институт (филиал)
Кафедра Машины и аппараты нефтегазовых, химических и пищевых производств
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине Б.1.2.11. «Техническая термодинамика и теплотехника»
Направление подготовки – 18.03.01 «Химическая технология»
Все профили
форма обучения – заочная
курс – 3
семестр – 6
зачетных единиц – 2
всего часов – 72
в том числе:
лекции – 4
коллоквиумы – нет
практические занятия – 8
лабораторные занятия – нет
самостоятельная работа – 60
зачет – 6 семестр
экзамен – нет
РГР – нет
курсовая работа – нет
курсовой проект – нет
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры
«02» __09___ 2016года, протокол № 1_
Зав. кафедрой _____________//
Рабочая программа утверждена на заседании УМКН
«_07_» _09__ 2016 года, протокол № 1
Председатель УМКН _______/ /
Энгельс 2016
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Целями освоения дисциплины являются:
– формирование системы научных, методологических и практических знаний, необходимых будущим специалистам при эксплуатации различного энерготехнологического оборудования, для его совершенствования или создания нового;
– формирование способности выполнять расчеты физико-химических параметров химических процессов на основе эксергетического и термодинамического методов анализа, как научной базы оценки совершенства химико-технологических процессов и тепловых схем химических производств;
– формирование творческого мышления, объединение фундаментальных знаний основных законов и методов проведения физико-химических исследований, с последующей обработкой и анализом результатов исследований;
– формирование навыков самостоятельного проведения теоретических и экспериментальных физико-химических исследований.
ТРЕБОВАНИЯ К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ
СТУДЕНТОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Студент должен знать:
- основные законы термодинамики; свойства различных рабочих тел и методы расчета параметров и процессов изменения их состояния; количественные и качественные методы термодинамического анализа процессов и циклов тепловых двигателей и аппаратов с целью повышения тепловой экономичности, уменьшения капитальных затрат, уменьшения или сведения к минимуму отрицательного воздействия на окружающую среду в процессе эксплуатации этого оборудования.
Студент должен уметь:
- проводить необходимые термодинамические расчеты; осуществлять выбор оптимальных вариантов при решении практических задач, связанных с совершенствованием и работой разнообразного теплотехнического оборудования.
Студент должен владеть:
- методами определения оптимальных и рациональных технологических режимов работы оборудования; методами расчета термодинамических процессов реальных газов и паров. навыками составления тепловых балансов топливливоиспользующего оборудования химических производств.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТРУДОЕМКОСТИ
(В ЧАС) ДИСЦИПЛИНЫ ПО ТЕМАМ И ВИДАМ
Вид учебной работы | Всего | Курс, семестр (часы) | |||||
З. е. | Часы | 1 | 2 | 3 | 4 | ||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Аудиторные занятия (АЗ): всего в том числе: | 10 | 4 | 6 | ||||
Лекции (ЛК) | 4 | 2 | 2 | ||||
Лабораторные работы (ЛР) | - | - | - | ||||
Практические занятия (ПЗ) | 6 | 2 | 4 | ||||
Самостоятельная работа (СР), всего в том числе: | 62 | 62 | |||||
Курсовая работа (КР) | - | - | - | ||||
Курсовой проект (КП) | - | - | - | ||||
Расчетно-графическая работа (РГР) | - | - | - | ||||
Контрольная работа | 1 | ||||||
Другие виды самостоятельной работы | 62 | ||||||
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен): | зачет | зачет | |||||
Общая трудоемкость дисциплины и трудоемкость по семестрам: | 2 | 72 | 72 |
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА
№ п/п | Наименование раздела дисциплины (модуля) | Содержание раздела (модуля) | Трудоемкость (часы) |
1 | 2 | 3 | 4 |
Раздел I. Техническая термодинамика | |||
1 | Реальные газы. Водяной пар. Влажный воздух | Свойства реальных газов. Уравнение состояния реального газа. Понятие о водяном паре. Влажный воздух. Основные положения, характеристики влажного воздуха. i-d - диаграмма влажного воздуха. Исследование процессов сушки в i-d - диаграмме. | 1 |
2 | Термодинамические циклы тепловых двигателей. | Принципиальная схема паросиловой установки (ПСУ), рабочие процессы. Теоретический цикл ПСУ (цикл Ренкина) в p-v и T-s-диаграммах. Основы теплового расчета холодильных установок. | 2 |
Парокомпрессионная холодильная машина (ПКХМ). Общие положения. Принципиальная схема ПКХМ, рабочие процессы, цикл в T-s и lgP-h-диаграмме. Выражение для холодильного коэффициента. lgP-h-диаграмма состояния хладагента. Расчёт цикла и определение основных характеристик работы машины. | |||
Раздел II. Высокотемпературные теплотехнические установки | |||
3 | Топливо. Топливоиспользующие установки | Общие сведения о топливе. Технические характеристики топлива. Расчёты процессов горения топлива. Котельные установки. Тепловой баланс котельного агрегата. | 1 |
5.ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
№ п/п | Наименование раздела дисциплины (модуля) | Темы практических занятий. Вопросы, отрабатываемые на практическом занятии | Трудоемкость (часы) |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 | Термодинамические циклы тепловых двигателей. | Расчет и анализ циклов тепловых двигателей. Решение задач на построение, расчёт и анализ циклов паротурбинных установок. Компрессоры. Газовые циклы. | 4 |
2 | Топливоиспользующие установки в химических технологиях. | Тепловой баланс котельных агрегатов. Решение задач на определение составляющих теплового баланса, к. п.д. и расхода топлива. | 2 |
ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Лабораторные работы программой и учебным планом не предусмотрены.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
№ п/п | Тема |
1 | 2 |
1 | Техническая термодинамика: общие понятия и определения. Предмет и методы технической термодинамики. Понятия термодинамического процесса и термодинамической системы. Тепловой двигатель, рабочее тело. Свойства идеальных газов. Основные параметры идеальных газов, законы и уравнения состояния идеальных газов. Смеси идеальных газов. Теплоемкость идеальных газов. Понятие внутренней энергии. Теплота и работа. Аналитическое выражение первого закона термодинамики. |
1 | 2 |
2 | Второй закон термодинамики. Необратимость термодинамических процессов. Основы теории циклов. Прямые и обратные термодинамические циклы. Понятия термического к. п.д. и холодильного коэффициента. Аналитическое выражение второго закона термодинамики. Свойство изолированной термодинамической системы, уравнение Гюи - Стодолы. Циклы Карно |
3 | Процессы изменения состояния идеальных газов: изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный и политропный процессы. Уравнения и энергетические характеристики процессов. Отображение процессов в p, v - и T, s - координатах. |
4 | Термодинамические основы компрессора Теория работы объёмного компрессора. Работа изотермического, адиабатного и политропного сжатия газа. Многоступенчатое сжатие. Конструктивные схемы компрессоров. |
5 | Первый закон термодинамики для газового потока (открытых систем). Истечение газов и паров. Аналитическое выражение закона. Сопла, эжекторы |
6 | Сопло Лаваля, режимы истечения. Расчет параметров на выходе сопла и величины расхода. |
7 | Циклы и анализ работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Общие положения. Рабочие процессы. Выражения для термического к. п.д. |
8 | Схема и цикл ПСУ с промежуточным перегревом пара. Выражения для термического к. п.д. циклов. Использование i-s– диаграммы для анализа и расчёта ПСУ. Паровая турбина. |
9 | Циклы газотурбинных установок (ГТУ). Общие положения. Рабочие процессы. Циклы ГТУ с подводом теплоты по изобаре и изохоре в p-v - и T-s - координатах. Выражения для термического к. п.д. Принципиальная схема ГТУ с регенерацией теплоты отработанных газов. |
10 | Холодогенерирующие установки в химических технологиях. Термодинамические основы получения низких температур. Дросселирование газов и паров. Общие положения. Температурный дроссельный эффект. Расширение газов с совершением внешней полезной работы в детандере. Основы теплового расчета холодильных установок. Совместное получение теплоты и холода. Понятие теплового насоса. |
11 | Абсорбционная холодильная машина. Принципы работы, циклы, термодинамический анализ. Пароэжекторная холодильная установка (ПЭХУ). Общие положения. Принципиальная схема ПЭХУ, рабочие процессы. Область применения. |
12 | Топливоиспользующие установки в химических технологиях. Печи химической промышленности. Общие сведения. Классификация печей по теплотехническому признаку. Основные типы и конструктивные схемы печей химической промышленности. |
8. КУРСОВАЯ РАБОТА
Курсовая работа по данной дисциплине не предусмотрена.
9. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Курсовой проект по данной дисциплине не предусмотрен.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Контрольная работа по данной дисциплине предусмотрена.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЧЕТА
Предмет и задачи термодинамики. Основные понятия и определения. Параметры состояния газов. Уравнения состояния идеальных газов. Способы задания состава газовых смесей. Расчёт основных характеристик газовых смесей - μ, R, ρ, pi, c. Теплоёмкость. Виды теплоёмкостей. Определение количества теплоты через теплоёмкость. Первый закон термодинамики для неподвижных систем. Первый закон термодинамики для газового потока. Истечение газов и паров через сопла. Эжекция. Частные термодинамические процессы изменения состояния идеальных газов. Политропный процесс изменения состояния идеальных газов. Прямой и обратный термодинамические циклы. Понятия термического К. П.Д. и холодильного коэффициента. Прямой и обратный циклы Карно. Выражения для термического К. П.Д. и холодильного коэффициента. Аналитическое выражение второго закона термодинамики. Свойство изолированной термодинамической системы. Уравнение Гюи - Стодолы. Термодинамические основы сжатия газов и паров в компрессорах. Основные типы компрессоров. Водяной пар. Общие положения. pv, Ts, hs – диаграммы водяного пара. Паросиловая установка. Цикл Ренкина. установка. Цикл с промежуточным перегревом. hs - диаграммы для анализа и расчёта паросиловых установок. Газотурбинные установки. Циклы, термический К. холодильная машина. Цикл в T-s – и в lgP-h—диаграммах. Определение основных характеристик работы машины. Абсорбционная холодильная установка. Холодильный коэффициент. Пароэжекторная холодильная установка. Схема и принцип работы. Основные характеристики влажного воздуха. i-d – диаграмма влажного воздуха. Исследование процесса сушки в i-d – - диаграмме. Топливо. Общие сведения. Технические характеристики топлива. Физические представления о горении топлива. Котельные агрегаты. Общие сведения. Принципиальная схема парогенератора. Тепловой баланс котельного агрегата. Печи химической промышленности. Общие сведения. Классификация.
12. СПИСОК ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Основная
Техническая термодинамика и теплотехника / , , ; под ред. . – М.: Академия, 2008. – 272 с. Синявский задач по курсу Теплотехника / Ю. В. синявский. – СПб: ГИОРД, 2010. – 128 с. Баскаков термодинамика и теплотехника / , . – Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2010. – 128 с.Дополнительная
Казанцева термодинамика и теплотехника: методическое пособие – Энгельс: Изд-во ЭТИ (филиал) СГТУ, 2012. – 160 с. Ляшков основы теплотехники / . – М.: Высш. шк., 2008. – 318 с. Кудинов термодинамика / , . – М.: Высшая школа, 2007. – 261 с. Дячек машины и установки / . – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 424 с. Баскаков / , , . – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 224 с. Чечеткин / , . – М.: Высшая школа, 1986. – 344 с. Панкратов задач по теплотехнике / . М.: Высшая школа, 1986. – 248 с. Богданов техника. Свойства веществ: справочник / , , . – М.: Агопромиздат, 1985. – 208 с. Лариков : учебник для вузов / . – М.: Стройиздат, 1985. – 432 с. Нащокин термодинамика и теплопередача / . М.: Высшая школа, 1980. 469 с. Ривкин свойства воды и водяного пара: справочник / , . – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 80 с.14. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАГЛЯДНЫХ ПОСОБИЙ, ТСО,
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Электронный читальный зал «БиблиоТех» (http://lib. sstu. ru). Электронно-библиотечная система IPRbooks (www. iprbooksshop. ru). Электронно-библиотечная система «Библиотека технического вуза» (www. studentlibrary. ru)
Рабочая программа составлена профессором
ассистентом
