НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет летательных аппаратов (ФЛА)
Кафедра инженерных проблем экологии (ИПЭ)
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан ФЛА
______________
“___ ”______________200 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины
Энергетика и окружающая среда
ООП по направлению 280101 Безопасность жизнедеятельности в техносфере
Квалификация – инженер
Факультет летательных аппаратов
Курс 4
семестр 7
Лекции 54 час.
Самостоятельная работа 54 час.
Зачёт 7 семестр
Всего: 108 час.
Новосибирск
2007
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 280101 - Безопасность жизнедеятельности в техносфере.
Регистрационный номер 248 тех/бак от 01.01.01 г.
Шифр дисциплины в ГОС – ФТД.00 Факультативные дисциплины
Шифр дисциплины по учебному плану – ФТД.4
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры инженерных проблем экологии,
протокол № 6-06 от « 13 » октября 2006 г.
Программу разработали
д. т.н, профессор
ассистент
Заведующий кафедрой
д. т.н, профессор
Ответственный за основную
д. т.н., профессор
1. Внешние требования
Общие требования к уровню подготовки абитуриента, необходимого для успешного освоения программы подготовки инженера определяются на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 280101 - «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» в разделе 2 «Требования к уровню подготовки абитуриента»:
«2.1. Предшествующий уровень образования абитуриента - среднее (полное) общее образование.
2.2. Абитуриент должен иметь документ государственного образца о среднем (полном) общем образовании или среднем профессиональном образовании, или начальном профессиональном образовании, если в нем есть запись о получении предъявителем среднего (полного) общего образования, или о высшем профессиональном образовании».
2. ОСОБЕННОСТИ (ПРИНЦИПЫ) ПОСТРОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Особенности (принципы) построения дисциплины описываются в табл. 1.
Таблица 1
Особенности (принципы) построения дисциплины
Особенность (принцип) | Содержание |
Основание для введения курса | Рабочая программа составлена на основании требований ГОС ВПО по направлению 280101 – «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» и согласно Учебного плана данного направления, утвержденного Первым проректором НГТУ 29 июня 2007 г. Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры инженерных проблем экологии. Протокол № 6-06 от « 13 » октября 2006 г. |
Адресат курса | Студенты 4-го курса дневной формы обучения направления 280101 - Безопасность жизнедеятельности в техносфере |
Главная цель | Изучение методологии системно-структурного анализа, в рамках которого рассматриваются тенденции и альтернативы развития энергетики и все основные процессы взаимодействия с окружающей средой. Оценить влияния всего арсенала энергетики на окружающую среду в настоящее время и в перспективе, и изучить пути обеспечения энергопотребления во взаимосвязи со всеми компонентами окружающей среды. |
Ядро курса | Дисциплина включает следующие основные разделы: - современное состояние мировой и российской энергетики; - невозобновляемые источники энергии; - электрические станции на органическом топливе и окружающая среда; - атомная энергетика и окружающая среда; - гидроэлектростанции и окружающая среда; - возобновляемые источники энергии; - ветро - и гелиоэнергетика и охрана окружающей среды. |
Требования к начальной подготовке, необходимые для успешного усвоения дисциплины | Для успешного освоения дисциплины студенту необходимо изучить общепрофессиональные дисциплины, предусмотренные ГОС ВПО по данному направлению. |
Уровень требований по сравнению с ГОС | Соответствует ГОС ВПО по направлению 280101 – «Безопасность жизнедеятельности в техносфере». |
Объём курса в часах | Общий объем курса - 108 часов, из них: лекций - 54 часа, самостоятельной работы - 54 часов. |
Основные понятия курса | Энергетика, экологические проблемы, условное топливо, топливно-энергетический комплекс, возобновляемые и невозобновляемые источники энергии, традиционные и нетрадиционные энергетические ресурсы, тепловые, атомные, гидроэлектростанции, генеральный план станции, экологически чистая энергетика. |
Направленность курса на развитие общепредметных, общеинтеллектуальных умений, обладающих свойством переноса | Курс способствует развитию следующих навыков: самостоятельно принимать инженерные решения, уметь находить необходимую информацию в специализированной литературе, производить инженерные расчеты, самостоятельно подбирать необходимые системы защиты окружающей среды на основе расчета. |
Обеспечение дальнейшей профессиональной деятельности | Данная дисциплина позволяет получить знания по одной из основных областей профессиональной деятельности эколога – энергетике, как наиболее крупном загрязнителе окружающей среды. |
Учёт индивидуальных особенностей студентов | Возможность выбора тематики расчетных домашних заданий в зависимости от личных предпочтений. |
Особая технология организации учебного процесса | Возможность использования лицензионных программных комплексов для расчета показателей загрязнения окружающей среды. |
Области применений полученных знаний и умений | Экологический контроль на объектах топливно-энергетического комплекса, развитие энергетики в направлении использования возобновляемых источников энергии, разработка технологий экологически чистой энергетики. |
Описание основных "точек" | Промежуточный контроль – расчетные домашние задания. Итоговый контроль - зачет. |
Дисциплина и современное состояние науки и практики | Содержание дисциплины непрерывно корректируется в соответствии с: появлением и внедрением новых технологий, как в самой энергетике, так и в области защиты окружающей среды, изменением структуры ТЭК или направления его развития, появлением новых потенциальных источников энергии и путей их использования, изменением в нормировании экологических показателей и законодательстве РФ, и т. п. |
3. ЦЕЛИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Цели учебной дисциплины описываются в таблице 2.
Таблица 2
В результате изучения дисциплины студент должен
иметь представление: | |
1 | о месте изучаемой дисциплины в будущей профессии |
2 | о перспективах и направлениях развития мировой энергетической системы |
3 | о принципах построения энергетической безопасности государства |
4 | об экологически чистой энергетике |
5 | об основных нормативных документах, контролирующих влияние объектов энергетики на окружающую природную среду и здоровье населения |
знать: | |
6 | основные понятия данного курса |
7 | структуру и современное состояние топливно-энергетического комплекса России |
8 | основные виды источников энергии и их потенциальные ресурсы |
9 | принцип работы, устройство основных агрегатов и генеральный план тепловых и электрических станций, использующих возобновляемые и невозобновляемые источники энергии |
10 | экологические проблемы всех выше перечисленных объектов энергетики и пути их решения |
11 | средства борьбы с распространением загрязняющих веществ в окружающей среде |
уметь: | |
12 | на основе расчета подбирать пыле - и газоочистное оборудование по характеристикам потока дымовых или вентиляционных газов |
13 | определять расчетным путем экологические характеристики атмосферного воздуха, гидросферы и почвы на территории, подверженной влиянию предприятия |
14 | рассчитывать рассеивание загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, гидросфере и почве |
15 | принимать решения экологического характера |
иметь опыт: | |
16 | расчета необходимых параметров оборудования для очистки газов от вредных примесей |
17 | расчета потенциальных энергетических ресурсов |
4. СОДЕРЖАНИЕ И СТРУКТУРА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Содержание и структура учебной дисциплины приведены в таблице 3.
Таблица 3
Содержание и структура лекционных занятий
№ п/п | Наименования тем и разделов | Часы |
1 | Структура и направление развития мирового и российского топливно-энергетического комплекса. Стратегия развития мировой энергетики. Глобальные энергетические проблемы. Энергобезопасность. Структура ТЭК России. Структура энергетики. Направление развития энергетики России. Рост выработки электроэнергии как катализатор промышленного роста. Понятие экологически чистой энергетики, Государственная программа России «Экологически чистая энергетика». Малая энергетика, история, перспективы развития. | 6 |
2 | Источники энергии и их потенциальные ресурсы. Понятие энергии. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии. Альтернативные источники энергии. Распределение ресурсов. Запасы невозобновляемых источников. Жидкое, газообразное, твердое топливо. Рабочее топливо. Условное топливо. Понятие горючей массы. Теплота сгорания, влажность, зольность, минеральные примеси, состав и теплотехнические характеристики топлива. | 8 |
3 | Тепловые и электрические станции на органическом топливе и окружающая среда. Устройство и принцип работы станции. Генеральный план. Основные технологические объекты. Паротурбинные электрические станции. Цикл газотурбинной установки. Парогазовые установки. Экологические проблемы станции и способы борьбы с ними. Методика расчета дымовых труб. Подготовка топлива перед сжиганием. Технологические способы снижения выбросов загрязняющих веществ. Современные технологии очистки выбросов и сбросов ТЭС. Методы и приборы контроля за уровнем загрязнения окружающей среды. Решение типовых задач. | 14 |
4 | Атомная энергетика и окружающая среда. Ядерная энергия. Механизм тепловыделения. Устройство и принцип работы станции. Генеральный план. Основные технологические объекты. Экологические проблемы станции и способы борьбы с ними. Методы очистки радиоактивных газов. Обращение с радиоактивными отходами. Методы и приборы контроля за уровнем загрязнения окружающей среды. Решение типовых задач. | 8 |
5 | Гидроэлектростанции и окружающая среда. Энергия речного водотока. Устройство и принцип работы станции. Генеральный план. Основные технологические объекты. Экологические проблемы станции и способы борьбы с ними. | 6 |
6 | Нетрадиционная энергетика и окружающая среда. Энергия воздушного потока. Характеристики солнечного излучения как энергетического ресурса. Методы использования энергии ветра и солнца. Малые гидроэлектростанции, ветряные, приливные, гелио-, геотермальные электростанции - устройство, принцип работы, основные технологические объекты, эффективность, экологические проблемы и методы борьбы с ними. Водородное топливо. Биотопливо. Энергетика на топливных элементах. Термоядерная энергетика. Решение типовых задач. | 12 |
Всего | 54 |
5. УЧЕБНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
При изучении данного курса студентами предусмотрено решение домашних заданий.
Кроме того, студентам предлагается самостоятельно изучить разделы, представленные в таблице 4.
5.1. Расчетные домашние задания
Для закрепления материала, изучаемого студентами на лекциях, предлагается выполнить 4 расчетных домашних задания с индивидуальными вариантами для каждого студента. Тематика заданий примерно следующая:
1) Расчетное задание №1: расчет выбросов в атмосферу угольной пыли и золы от технологических объектов ТЭС.
2) Расчетное задание №2: расчет концентрации бенз(а)пирена в уходящих газах при сжигании топлива.
3) Расчетное задание №3: расчет рассеивания радиоактивной примеси в атмосфере.
4) Расчетное задание №4: расчет основных энергетических параметров ветряной электростанции.
5.2. Самостоятельное изучение разделов дисциплины
Самостоятельная работа студентов (54 часов) включает:
- самостоятельное изучение ряда тем дисциплины; выполнение расчетных домашних заданий; подготовку к зачету.
Перечень вопросов, выносимых на самостоятельное изучение, приведен в таблице 4.
Таблица 4
Перечень вопросов, выносимых на самостоятельное изучение
№ п/п | Вопросы, выносимые на самостоятельное изучение |
1 | Современное состояние технологий в области защиты окружающей среды от вредного воздействия энергетических объектов (на основе периодической литературы). |
2 | Требования нормативных документов, регулирующих деятельность в области снижения вредного воздействия объектов энергетики. |
6. Правила аттестации студентов по учебной дисциплине
Итоговая оценка по дисциплине складывается по результатам работы в семестре (посещение лекционных занятий, решение 4-х расчетных заданий) и сдачи зачета.
6.1. Оценка учебной деятельности студента в семестре.
Посещение лекционных занятий студентом обязательно и оценивается в 2 балла за каждое занятие. Максимальное количество баллов - 54.
6.1.1. Расчетные задания.
Максимальное количество баллов за каждое из 4-х расчетных заданий - 7. Всего - 28 баллов.
6.1.2. За выполнение учебных заданий сверх предусмотренных основной программой освоения дисциплины студент может получить до 10 баллов дополнительно в зависимости от качества выполнения. К соответствующим заданиям относятся:
- участие в предметных олимпиадах различного уровня; учебно-исследовательская работа в рамках программы дисциплины.
6.2. Количество баллов, набранное студентом в течение семестра, рассчитывается как сумма баллов за все виды его учебной деятельности. Студенты, набравшие не менее 40 баллов в течение семестра, допускаются до зачета, который проводится в устной форме. Студенты, набравшие в течение семестра 80 баллов и более, получают зачет без проведения процедуры итоговой аттестации.
На зачете студент может набрать от 5 до 20 баллов. В случае если студент набирает менее 5 баллов, выставляется оценка «не зачтено» и студент направляется на пересдачу.
Для определения суммарного рейтинга студента оценка на зачете переводится в баллы в соответствии с таблицей 6.
Таблица 6
не зачтено | 0…5 баллов |
зачтено | 6…20 баллов |
6.3. Количество баллов, набранное студентом по итогам изучения дисциплины, рассчитывается как сумма баллов за все виды его учебной деятельности и баллы, набранные на зачете.
По результатам учебной деятельности в семестре и зачета в зачетную книжку и зачетную ведомость выставляется оценка по дисциплине:
- «зачтено» выставляется студентам, набравшим 46 баллов и выше;
- «не зачтено» - менее 46 баллов.
7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
7.1. Основной список
Пугач, и экология: учебник. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. – 504с. Саломатов, технологии на тепловых и атомных электростанциях. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. – 852 с. Удалов, источники энергии: учебник. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. – 432 с. Рихтер, электрические станции и защита атмосферы. – М.: Энергия, 1975. – 312 с. Внуков, А. К. Защита атмосферы от выбросов энергообъектов: справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 176 с. Стерман, и атомные электрические станции: учебник для вузов / , , . – М.: Энергоатомиздат, 1995. – 416 с. Гидроэнергетика: учебник для вузов по спец. «Гидроэнергетика» / под ред. . – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 511 с. Маргулова, электрические станции: учебник для вузов по спец. «Атомные электростанции и установки». – М.: Высшая школа, 1978. – 360 с. Ладыгичев, и отечественное оборудование для очистки газов: справочник / , . – М.: Теплотехник, 2004. – 694 с.7.2. Дополнительный список
Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ атмосферный воздух. – СПб., 2002. – 120 с. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 70 с. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух. – СПб., 2000. РД 34.02.305-98. Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок ТЭС. – М., 1998. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час. – М., 1999. Методические указания по определению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу из резервуаров. – Новополоцк, 1997. РД 52.04.52-85. Методические указания. Регулирование выбросов при неблагоприятных метеорологических условиях. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. РД 34.02.306-97. Правила организации контроля выбросов в атмосферу на тепловых электростанциях и котельных. – М., 1998. РД 34.02.304-95. Методические указания по расчету выбросов оксидов азота с дымовыми газами котлов тепловых электростанций. – М., 1995. РД 34.02.305-90. Методика определения валовых и удельных выбросов вредных веществ в атмосферу от котлов тепловых электростанций. – М., 1991. РД 153-34.1-02.316-99. Методика расчета выбросов бенз(а)пирена в атмосферу паровыми котлами электростанций. – М., 1999. РД 52.04.275-89. Методические указания. Проведение изыскательских работ по оценке ветроэнергетических ресурсов для обоснования схем размещения и проектирования ветроэнергетических установок. – Л.: Гидрометеоиздат, 1990. Воздействие ТЭС на окружающую среду и способы снижения наносимого ущерба / , , . - Новосибирск,1990. – 177 с. Охрана водного и воздушного бассейна от выбросов ТЭС / , , . - М.: ЭАИ, 1984. – 296 с. Сигал, воздушного бассейна при сжигании топлива.-Л.: Недра, 1988.–312с. Кормилщин, аспекты сжигания топлива. - М.: МЭИ, 1998. Кропп, Л. И., Шмиголь, работы электрофильтров кондиционированием газов: учеб. пособие / ВИПКэнерго. - М., 1986. Кропп, Л. И., Новоселов, сокращения выбросов двуокиси серы с дымовыми газами ТЭС: учеб. пособие / ВИПКэнерго. - М., 1986. – 55 с. Покровский, В. Н., Аракчеев, сточных вод тепловых электростанций. - М.: Энергия, 1980. – 256 с. Защита окружающей среды при производстве энергии на тепловых электростанциях / Под ред. и . — М.: ЭАИ, 1991. Виленский, систем золоулавливания и шлакоудаления. - М.: Энергия, 1964. – 196 с. Жабо, окружающей среды на ТЭС и АЭС. - М.: ЭАИ, 1992. – 240 с. Котлер, азота в дымовых газах котлов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. – 144с. Нетрадиционная энергетика – возобновляемые источники, использование биомассы, термохимическая подготовка, экологическая безопасность: учеб. пособие / , , . – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. – 347 с. Альтернативная энергетика и экология: международный научный журнал / Науч.-техн. центр «Тата». – Саров, 2000-. Промышленная энергетика: ежемесячный производственно-технический журнал / РАО «ЕЭС России». – М.: Энергопрогресс, 1944-. Экология производства: научно-практический журнал / Министерство природных ресурсов; ведомости». – М.: Отраслевые ведомости, 2004-. Экология и промышленность России: ежемесячный общественный и научно-технический журнал / Российская Академия Наук. – М.: Калвис, 1996-.8. КОНТРОЛИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
ДЛЯ АТТЕСТАЦИИ СТУДЕНТОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Примерный перечень теоретических вопросов к зачету по курсу
Понятие энергии. Виды и источники энергии. ТЭК и его отрасли. Энергетические ресурсы. Стратегия развития энергетики РФ. Невозобновляемые источники энергии. Виды топлива и его целесообразность. Рабочее топливо (твердое, жидкое) и его состав. Балласт топлива. Виды серы в твердом топливе. Понятие горючей массы. Формулы для пересчета состава топлива из одной массы в другую. Количественный и качественный состав вредных выбросов при горении органического топлива. Зольность топлива. Влажность топлива. Летучие вещества. Жидкое топливо и его свойства. Газообразное топливо и его свойства. Теплота сгорания топлива и методы ее определения. енделеева для вычисления высшей и низшей теплоты сгорания рабочего топлива. Условное топливо. Тепловой и материальный балансы. Электростанции и их назначение. Устройство и принцип работы конденсационной станции (КЭС). Технологическая схема пылеугольной электростанции. Экологические проблемы взаимодействия ТЭС с окружающей средой. Назначение и устройство дымовых труб в зависимости от рассеивания вредных примесей.Определение скорости газов на выходе дымовой трубы.
Топливное хозяйство ТЭС (твердое топливо, жидкое топливо, газообразное топливо, мазут). Мокрые золоуловители (назначение, принцип работы, эффективность). Золошлакоудаление на ТЭС. Электрофильтры (назначение, принцип работы, эффективность). Система очистных сооружений сточных вод ТЭС. Организация очистки сточных вод на ТЭЦ-5 г. Новосибирска. Основные составляющие полной тепловой схемы электростанции. Блочная и секционная ПТС. Обозначение линий и арматуры принятые при построении полной тепловой схемы электростанции. Трубопроводы тепловой электростанции. Байпас. Рекомендуемые скорости движения среды в трубопроводах. Формулы для расчета требуемого диаметра трубопровода и гидравлических потерь. Арматура трубопроводов электростанций в системе гидрозолоудаления (запорная, регулирования, предохранительная, защитная, контрольная). Топливное хозяйство ТЭС на твердом топливе. Котельные установки ТЭС. Паровые турбины. Классификация. Принцип действия. Мощность, КПД и расход пара. Дымовые газы тепловых электростанций и их состав. Основные экозащитные технологии очистки дымовых газов тепловых электростанций. Способы удаления сернистых соединений из твердого топлива. Способы удаления сернистых соединений из жидкого топлива. Очистка продуктов сгорания топлива от SOx. Ядерная энергия. Модель Резерфорда и современное представление о строении атома. Механизм тепловыделения. Понятия - изотоп, нуклон. Реакции деления ядер. Урановый и ториевый циклы. Деление ядер нейтронами. Что есть ядерное топливо? Устройство и принцип работы атомной электростанции (АЭС). Системы хранения, транспортировки топлива на АЭС. Экологические проблемы атомной энергетики. Очистка газов на АЭС (методы и технологии). Схема приточной и вытяжной вентиляции на АЭС. Сбор и удаление жидких и твердых отходов на АЭС. Схема конструкций хранилищ для радиоактивных отходов. Возобновляемые источники энергии. Гидроэлектростанции и гидроаккумулирующие станции. Устройство и принцип работы ГЭС. Экологические проблемы, связанные с работой ГЭС. Малые ГЭС. Достоинства и недостатки. Экологические проблемы. Ветроэнергетика. Классификация ВЭУ. Назначение, устройство, эффективность. Экологические проблемы ВЭУ и пути их решения. Газогенераторные установки на растительной биомассе. Достоинства и недостатки. Устройство и принцип работы газогенератора на растительной биомассе. Использование энергии океанов, недр земли. Потенциальные ресурсы. Экологические проблемы. Приливные электростанции. Устройство, принцип работы, эффективность. Экологические проблемы. Геотермальные электростанции. Устройство, принцип работы, эффективность. Экологические проблемы. Использование солнечной энергии. Гелиоустановки. Устройство, эффективность. Экологические проблемы. Водородное топливо. Технологии получения, использования. Экологические проблемы. Энергетика на топливных элементах. Технология получения энергии на основе термоядерного синтеза. Экологические проблемы.