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 |
___________________ Руководитель ООП по направлению 240100 проф. | _______________________ Зав. кафедрой ПТПЭ проф. |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ГИДРАВЛИКА И АЭРОМЕХАНИКА»
Направление подготовки: 240100 Химическая технология
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр, специальное звание «бакалавр техники и технологий»
Форма обучения: очная
Составители: заведующий каф. ПТПЭ
доцент каф. ПТПЭ
ассистент каф. ПТПЭ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1.Цели и задачи дисциплины:
Учебная дисциплина " Гидравлика и аэромеханика " — обязательная дисциплина федеральных государственных образовательных стандартов всех направлений первого уровня высшего профессионального образования (бакалавриата) и специалитета.
Основной целью образования по дисциплине Курс «Гидравлика и аэромеханика» является одной из основных профилирующих дисциплин в системе подготовки бакалавров по специальности «Металлургия».
Задачей изучения дисциплины является подготовка студентов к творческому применению полученных знаний при создании новых и совершенствованию действующих технологических процессов.
Основными обобщёнными задачами дисциплины (компетенциями) являются:
- овладение навыками определения характеристик механики сплошных сред - жидкостей и газов, которые в большой степени определяют собственно технологический процесс во многих промышленных печах, являясь одной из его главных составляющих. формирование: процессов тепломассообмена в печах, которые для высокотемпературных агрегатов являются определяющими.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО по направлению подготовки 240100 «Химическая технология»
Дисциплина «Гидравлика и аэромеханика» относится к профессиональному циклу основной образовательной программы.
Содержание дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин естественнонаучного и профессионального циклов, а знания, умения и навыки, полученные при её изучении, будут использованы в процессе освоения специальных дисциплин, при курсовом и дипломном проектировании, в практической профессиональной деятельности.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих профессиональных компетенций (ПК) выпускника:
производственно-технологическая деятельность:
- проводить экспериментальные исследования в области механики жидкостей и газов, пользоваться экспериментальной аппаратурой;
- проектировать системы подачи и эвакуации жидких и газообразных сред и определять необходимые для этого параметры энергетической аппаратуры. В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
- основные механические свойства жидкостей и газов и факторы, на эти свойства влияющие; законы равновесия жидких и газообразных сред; основные законы движения сплошной среды; режимы движения жидкостей и газов и структурные особенности потоков этих сред; энергетику потоков жидкостей и газов, закономерности, описывающие потери энергии при их движении; законы истечения жидких и газообразных сред; характеристики движения жидкостей и газов по трубопроводам и каналам;
особенности течения по трубопроводам и каналам различных двухфазных сред.
уметь:
- производить расчеты равновесия жидкостей и газов, движения этих сред в трубопроводах и каналах, их истечения через отверстия и сопла, расчеты по движению двухфазных потоков;
владеть:
- понятийно-терминологическим аппаратом в области гидравлики и аэромеханики; навыками рационализации профессиональной деятельности.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |
VI | VII | VIII | IX |
Аудиторные занятия (всего) | 36 | 36 | |
В том числе: | |||
Лекции | 18 | 18 | |
Практические занятия (ПЗ) | 18 | 18 | |
Семинары (С) | |||
Лабораторные работы (ЛР) | |||
Самостоятельная работа (всего) | 36 | 36 | |
В том числе: | |||
Курсовой проект (работа) | |||
Расчетно-графические работы | |||
Реферат | |||
Другие виды самостоятельной работы | - | - | |
Вид промежуточной аттестации: экзамен | экз. | экз. | |
Общая трудоемкость час зач. ед. | 108 | 108 | |
3 | 3 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Введение. | Предмет динамики и аэромеханики. Содержание учебного курса. |
2. | Свойства жидкостей и газов. | Строение жидкостей и газов с позиций современной физики. Сжимаемые и несжимаемые (капельные) жидкости. Законы объемного сжатия и теплового расширения жидкостей и газов. Плотность, удельный вес, удельный объем. Идеальные и реальные жидкости. Закон внутреннего трения Ньютона. Вязкость жидкостей и газов. Поверхностное натяжение жидкостей и газов. Капиллярность. |
3. | Статика жидкостей и газов. | Гидростатическое давление в точке и его свойства. Основное уравнение статики жидкостей и газов Эйлера. Уравнения гидростатики и аэростатики. Сообщающиеся сосуды и равновесия в них жидкостей и газов. Статика дымовой трубы. Измерение давления сообщающимися сосудами. Избыточное давление, разрежение, вакуум. Единицы измерения давления. Закон Паскаля. Сила давления жидкости на плоскую и криволинейную стенки. Закон Архимеда и плавание тел. Относительное равновесие жидкостей. Удельная энергия жидкостей. Напоры покоящейся жидкости. |
4. | Основы кинематики и динамики жидкостей и газов. | Основные понятия гидродинамики. Уравнения: неразрывности, движения идеальной жидкости Эйлера, Бернулли, движение вязкой жидкости Навье-Стокса, изменение количества движения. Использование уравнений в инженерных задачах. |
5. | Энергия потоков. | Напоры движущийся жидкости. Общее уравнение энергии для потока сплошной жидкости. Уравнение энергии для потока несжимаемой жидкости. Уравнение Бернулли для потока несжимаемой жидкости. Уравнение энергии для напорного и безнапорного течения жидкости. Диаграммы напоров. Полный напор насосной установки. Уравнение энергии для потока газа в общем виде, в механической (уравнение Бернулли для газа) и термической (уравнение энтальпий) формах. Располагаемая работа газового потока. Изотермическое и адиабатическое течение потоков газа. Полная работа сжатия воздухоподающих машин. |
6. | Потенциальное и вихревое течение жидкости. Гидравлические сопротивления. | Основные свойства потенциальных течений. Циркуляция скорости. Подъемная сила. Основные свойства вихревого течения. Виды гидравлических сопротивлений. Потери напора на трение ; формула Дарси-Вейсбаха. Режимы движения жидкости. Структура ламинарного и турбулентного потоков. Закон распределения касательных напряжений по поперечному сечению потока. Параметры потока и потери напора на трение при ламинарном течении в трубах. Потери напора на трение при турбулентном режиме течения. Полуэмпирическая теория турбулентности. Расчет безнапорных каналов. Местные гидравлические сопротивления и их расчет. |
7. | Пограничный слой и обтекание тел. Гидравлический расчет трубопроводов. | Кинематика жидкости при обтекании тел; образование пограничного слоя. Сопротивление трения при обтекании плоской пластины. Отрыв пограничного слоя. Распределение давления по поверхности обтекаемого тела. Суммарное сопротивление при обтекании твердого тела. Осаждение (всплывание) твердых частиц, капель и газовых пузырей в жидкости. Классификация трубопроводов. Обобщенные параметры трубопроводов. Соединение трубопроводов. Расчет простых трубопроводов. Расчет длинных трубопроводов в квадратичной и неквадратичной области сопротивления. Основы расчета сложных трубопроводов. Расчет коротких трубопроводов. Расчет трубопроводов для газов при малых и больших перепадах давления. Расчет газоходов печей. Напорная характеристика трубопровода. Неустановившееся течение жидкости в трубопроводе. Гидравлический удар. |
8. | Истечение несжимаемой жидкости. Гидравлические струи. Элементы газовой динамики. | Истечение жидкости через отверстия в тонкой стенке. Коэффициенты истечения. Истечение под уровень. Истечение жидкости через насадки. Особые случаи истечения жидкости. Свободные затопленные турбулентные струи; структура, распределение действительных и относительных скоростей в сечениях струи, основные расчетные характеристики. Свободные незатопленные струи. Давление струи на твердую поверхность. Полная энтальпия и параметры торможения газового потока. Предельная скорость движения газа. Распространение возмущений в газовой среде. Скорость звука. Число Маха. Истечение газов через сопла. Критические условия истечения. Сверхзвуковое сопло. Адиабатическое течение газа с трением. Общие условия перехода от дозвукового течения к сверхзвуковому. Газовые струи. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | … |
Экология | + | + | + | + | + | + | ||
Теплофизика | + | + | ||||||
Термодинамика | + | + | + | + | + | + | ||
Тепломассообмен | + | + | + | + | + | |||
Теория теплопередачи | + | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лек- ций | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семи-наров | СРС | Всего часов |
1. | Свойства жидкостей и газов | 2 | 4 | 6 | |||
2. | Статика жидкостей и газов | 2 | 6 | 8 | |||
3. | Основы кинематики и динамики жидкостей и газов | 2 | 8 | 10 | |||
4. | Энергия потоков | 4 | 4 | ||||
5. | Потенциальное и вихревое течение жидкости Гидравлические сопротивления | 4 | 4 | ||||
6. | Пограничный слой и обтекание тел Гидравлический расчет трубопроводов | 2 | 2 | ||||
7. | Истечение несжимаемой жидкости Гидравлические струи Элементы газовой динамики | 2 | 2 |
6. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Тематика практических занятий (семинаров) | Трудо-емкость (час.) |
1. | 2,3,5,7 | Определние коэффициента трения при движении газового потока по каналам. | 4 |
2. | 1,2,4,6 | Определение коэффициента местных сопротивлений | 4 |
4. | 1,3 | Определение констант процесса фильтрации | 4 |
5. | 1,3 | Определение вязкости технологических растворов | 2 |
3. | 1,4,5,6 | Снятие характеристики сети | 4 |
Курсовые проекты (работы) не предусмотрены.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
Стернин газовой динамики. М.: изд. МАИ, 1995. 332 с. Гальнбек в металлургическом производстве. Л.; РИО ЛГИ, 1991. 131 с.б) дополнительная литература
3. , , Иванов и аэродинамика. М.; Стройиздат, 1987. 414 с.
4. Металлургическая теплотехника/ , , и др. М.: Металлургия, 1986. 423 с.
5. Гальнбек хозяйство металлургических заводов. Л.; РИО ЛГИ, 1974. 284 с.
Электронные версии учебников, пособий, методических разработок, указаний и рекомендаций по всем видам учебной работы, предусмотренных вузовской рабочей программой, находящиеся в свободном доступе для студентов, обучающихся в вузе.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
Операционные системы Windows, стандартные офисные программы.
9.Материально-техническое обеспечение дисциплины
Использование материалов и приборов лаборатории кафедры ПтиПЭ. Использование студентами для самостоятельной работы разработанных на кафедре учебников и учебных пособий.
10.Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Примерная программа предусматривает возможность обучения в рамках традиционной поточно-групповой системы обучения. При этом обучение рекомендуется в течение одного семестра: для бакалавров — в VI семестре.
Разработчик:
Санкт-Петербургский государственный Горный Институт (технический университет) им. | Заведующий кафедрой печных технологий и переработки энергоносителей, профессор | |
Санкт-Петербургский государственный Горный Институт (технический университет) им. | Доцент кафедры печных технологий и переработки энергоносителей, | |
Санкт-Петербургский государственный Горный Институт (технический университет) им. | Ассистент кафедры печных технологий и переработки энергоносителей, |
