Казахский национальный университет им. аль-Фараби Силлабус ТТ 2203 Техническая термодинамика Весенний семестр 2016-2017 уч. год | ||||||
Код дисциплины | Название дисциплины | Тип | Кол-во часов в неделю | Кол-во кредитов | ECTS | |
Лек | Практ | Лаб | ||||
Техническая термодинамика | ОК | 1 | 2 | 0 | 3 | 5 |
Пререквизиты | Физика, математика | |||||
Лектор | , д. п.н., профессор | Офис-часы | По расписанию | |||
Преподаватель (практ ические занятия) | , ассистент | |||||
*****@***ru | ||||||
Телефоны | 377-34-08 | Аудитория каб.: 316, 246 | ||||
Описание дисциплины | Изучение закономерностей взаимного превращения теплоты и механичес- кой энергии в термодинамических системах, а также свойств рабочих тел, участвующих в этих превращениях. | |||||
Цель дисциплины | Целью изучения дисциплины является знакомство с различными аспектами процессов взаимного превращения теплоты и механической энергии, и её использования в технологических процессах, а также получение знаний о фундаментальных законах осуществления тепловых процессов. | |||||
Результаты обучения | Знание основных фундаментальных понятий, принципов и соотношений в области термодинамики, а также вопросов, представляющих интерес для инженерных приложений в профилирующих дисциплинах. Знание основных закономерностей термодинамических процессов и общих теоретических положений для анализа рабочих циклов тепловых двигателей в энергетических установках. Умение применять термодинамические методы для описания разнообразных процессов, сопровождающихся тепловыми, механическими и массообменными взаимодействиями различных систем. Умение использовать методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования для решения отдельных тепловых задач применительно к различным элементам энергоустановок. Владение практическими навыками термодинамических расчетов с применением литературных справочных данных с приложениями. | |||||
Литература и ресурсы | Цербе Гюнтер, Гернот Вильгельмс. Техническая термодинамика. Теоретические основы и практическое применение: Учебник. – 16 - е изд., перераб. и доп. пер. с немецкого - Астана:Фолиант, 2015. –540 с. , , Шейндлин термодинамика; Учебник. – 5 - е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2008. – 496 с. Сборник задач по технической термодинамике: учебное пособие для вузов / , , и др. - 5-е изд., стер. - М.: ИД МЭИ, 2006. - 356 с. Доступно онлайн: Дополнительный учебный материал по Технической термодинамике, а также Сборник задач и справочная литература, используемая для выполнения домашних заданий, будет доступна на вашей странице на сайте univer. . в разделе УМКД. | |||||
Организация дисциплины | Эта дисциплина объединяет на единой теоретической основе (термодинамический метод) широкий класс феноменологических теорий различных физико-химических процессов. Термодинамический метод устанавливает связи между непосредственно набдюдаемыми (измеряемыми в макроскопических опытах) величинами, такими, как давление, объем, температура, концентрация раствора, напряженность электрического или магнитного поля, световой поток и т. д. Этот метод не связан с модельными представлениями о строении вещества и молекулярно-кинетическом механизме явления, поэтому обладает весьма большой общностью в силу универсальности её законов и их следствий. В основе метода лежат начала (законы) или принципы, явлющиеся обобщением опытных данных: нулевой закон (начало) термодинамики или принцип температуры; первое начало (закон) термодинамики или принцип энергии; второе начало (закон) термодинамики или принцип энтропии и третье начало термодинамики или принцип Нернста. Оперируя этими несколькими (четырьмя) законами и переменными величинами, термодинамический метод позволяет получить огромную информацию о сложных макроскопических системах, содержащих громадное число частиц. Мы рассмотрим наиболее важные понятия и общие законы термодинамики, вводя и иллюстрируя их, главным образом, на примере простейшей термодинамической системы идеального газа. Будет показано, что многие соотношения, полученные для такой системы, могут быть применимы в дальнейшем для усвоения процессов реальных систем. Будут рассмотрены процессы взаимного превращения тепловой и механической энергии, происходящие в тепловых двигателях и различных технических устройствах, методы анализа и оптимизации режимов работы оборудования, термодинамические свойства рабочих тел. Также обратим внимание на важный вопрос качества энергии, определяющий техническую пригодность энергии – эксергию различных видов энергии, связанную с диссипацией энергии. При изучении представленных разделов дисциплины важную роль играет практическое применение рассматриваемых тем, что связано с решением конкретных задач. Поэтому наряду с учебными пособиями, излагающими в основном теоретический материал, существенное внимание уделяется «Сборнику задач по термодинамике», в котором приведенные задачи содержат практическое применение изучаемых теорий. Домашние задания (решение задач, упражнения, выводы и преобразование некоторых термодинамических соотношений) предоставят вам возможность для ознакомления с практическим применением теоретического материала. | |||||
Требования дисциплины | К каждому аудиторному занятию вы должны подготовиться заранее, согласно графику, приведенному ниже. Подготовка задания должна быть завершена до аудиторного занятия, на котором обсуждается тема. Домашние задания будут распределены в течение семестра, как показано в графике дисциплины. Большинство домашних заданий будет включать в себя несколько задач по теме, которые необходимо решить, или задание преобразовать какое-либо термодинамическое соотношение и применить к конкретному процессу; вам потребуется выполнить задания, и ответы, которые вы получили, использовать для следующей части домашней работы. При выполнении домашних заданий должны соблюдаться следующие правила:
| |||||
Политика оценки | Описание самостоятельной работы | Вес | Результаты обучения | |||
Практические занятия Домашние задания Экзамены ИТОГО | 30% 30% 40% 100% | 1,2,34,5,6 1,2,3,4,5,6 1,2,3,4,5,6 | ||||
Ваша итоговая оценка будет рассчитываться по формуле
Ниже приведены минимальные оценки в процентах: 95% - 100%: А 90% - 94%: А- 85% - 89%: В+ 80% - 84%: В 75% - 79%: В- 70% - 74%: С+ 65% - 69%: С 60% - 64%: С- 55% - 59%: D+ 50% - 54%: D - 0% -49%: F | ||||||
Политика дисциплины | Соответствующие сроки домашних заданий могут быть продлены в случае смягчающих обстоятельств (таких, как болезнь, экстренные случаи, авария, непредвиденные обстоятельства и т. д.) согласно Академической политике университета. Участие студента в дискуссиях и упражнениях на занятиях будут учтены в его общей оценке за дисциплину. Конструктивные вопросы, диалог, и обратная связь на предмет вопроса дисциплины приветствуются и поощряются во время занятий, и преподаватель при выводе итоговой оценки будет принимать во внимание участие каждого студента на занятии. | |||||
График дисциплины | ||||||
Неделя | Название темы | Количество часов | Максимальный балл | |||
Модуль 1 | ||||||
1 | Лекция 1. Введение. Основные понятия в термодинамике. Термические параметры. Уравнение состояния идеального газа. Понятие о смесях. | 1 | ||||
Пракическое занятие 1. Параметры состояния. Законы и уравнения состояния идеальных газов. Решение задач [1,3]. | 2 | 5 | ||||
СРС 1. (Домашнее задание 1) . Смеси идеальных газов. Закон Дальтона. Решение задач [1,3]. | 1 | |||||
2 | Лекция 2. Закон сохранения и превращения энергии. Внутренняя энергия. Закон сохранения энергии в термодинамике. Энтальпия. | 1 | ||||
Пракическое занятие 2. Первый закон термодинамики. Решение задач [1,3]. | 2 | 7 | ||||
СРС 2. (Домашнее задание 2) . Решение задач [1,3]. | 1 | 6 | ||||
3 | Лекция 3. Теплоемкость. Истинная и средняя теплоемкости. Теплоемкость сv и ср. Теплоемкость смеси идеальных газов. Энтропия. Рабочая рх - и тепловая Ts-диаграммы. | 1 | ||||
Пракическое занятие 3. Теплоемкость газов в идеальном состоянии. Решение задач [1,3]. | 2 | 6 | ||||
СРС 3. (Домашнее задание 3) . Решение задач [1,3]. | 1 | 6 | ||||
4 | Лекция 4. Основные термодинамические процессы идеальных газов. Изохорный процесс. Изобарный процесс. Изотермический процесс. Адиабатный процесс. Политропный процесс. | 1 | ||||
Пракическое занятие 4. Процессы изменения состояния идеальных газов. Решение задач [1,3]. | 2 | 6 | ||||
СРС 4. (Домашнее задание 4). Расчет термических и калориметрических параметров смеси идеальных газов. Решение задач [1,3]. | 1 | 9 | ||||
5 | Лекция 5. Водяной пар и его свойства. Основные понятия и определения. Парообразование при постоянном давлении. Определение параметров воды и водяного пара (по тпблицам). hs-диаграмма водяного пара. | 1 | ||||
Пракическое занятие 5. Свойства воды и водяного пара, процессы изменения его состояния. Решение задач [1,3]. | 2 | 6 | ||||
СРС 5. (Домашнее задание 5). Газовые смеси. Решение задач [1,3]. | 2 | 6 | ||||
6 | Лекция 6. Влажный воздух. Основные понятия. Удельная газовая постоянная, плотность и удельная энтальпия влажного воздуха. hd-диаграмма влажного воздуха. | 1 | ||||
Пракическое занятие 6. Влажный воздух. Решение задач [1,3]. | 2 | 6 | ||||
СРС 6. (Домашнее задание 6). Расчет политропного процесса. Решение задач [1,3]. | 1 | 9 | ||||
Модуль 2. | ||||||
7 | Лекция 7. Второй закон термодинамики. Круговые термодинамические циклы или процессы. Процессы обратимые и необратимые. Прямой обратимый цикл Карно. Второе начало термодинамики. Необратимый цикл Карно. Энтропия и ее изменения в обратимых и необратимых произвольных процессах. | 1 | ||||
Пракическое занятие 7. Второй закон термодинамики. Контрольная работа № 1. | 2 | 12 | ||||
СРС 7. (Домашнее задание 7). Коллоквиум по пройденному материалу. | 2 | 16 | ||||
7 | 1 Рубежный контроль | 100 | ||||
8 | Лекция 8. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Цикл с изохорным подводом теплоты (цикл Отто). Цикл с изобарным подводом теплоты (цикл Дизеля). Цикл со смешанным подводом теплоты. | 1 | ||||
Пракическое занятие 8. Циклы двигателей внутреннего сгорания. Решение задач [1,3]. | 2 | 6 | ||||
СРС 8. (Домашнее задание 8). Циклы двигателей внутреннего сгорания. Решение задач [1,3]. | 1 | 5 | ||||
8 | Midterm Examination | 2 | 100 | |||
9 | Лекция 9. Истечение газов и паров. Уравнение первого закона термодинамики для потока. Основные уравнения процессов течения. Расход и скорость истечения идеального газа. Истечение из суживающегося сопла. Истечение идеального газа из комбинированного сопла. Истечение газов и паров с учетом трения. | 1 | ||||
Пракическое занятие 9. Термодинамика газовых потоков. Решение задач [1,3]. | 2 | 6 | ||||
СРС 9. (Домашнее задание 9). Истечение газов и паров. Решение задач [1,3]. | 1 | 5 | ||||
10 | Лекция 10. Дросселирование газов и паров. Уравнение адиабатного дросселирования. Дросселирование водяного пара. | 1 | ||||
Пракическое занятие 10. Реальные газы. Дросселирование газов и паров. Решение задач [1,3]. | 2 | 6 | ||||
СРС 10. (Домашнее задание 10). Дросселирование. Решение задач [1,3]. | 1 | 5 | ||||
11 | Лекция 11. Компрессоры. Одноступенчатое сжатие в идеальном поршневом компрессоре. Особенности реальных процессов сжатия. Многоступенчатое сжатие. | 1 | ||||
Пракическое занятие 11. Компрессоры, циклы газотурбинных установок. Решение задач [1,3]. | 2 | 6 | ||||
СРС 11. (Домашнее задание 11). Процессы компрессоров. Циклы газотурбинной установки. Решение задач [1,3]. | 1 | 5 | ||||
12 | Лекция 12. Циклы паротурбинных установок. Паровой цикл Карно. Цикл Ренкина. Способы повышения эффективности ПТУ. | 1 | ||||
Пракическое занятие 12. Циклы паротурбинных установок. Решение задач [1,3]. | 2 | 6 | ||||
СРС 12. (Домашнее задание 12). Цикл Ренкина. Решение задач [1,3]. | 1 | 5 | ||||
13 | Лекция 13. Циклы холодильных установок. Обратные тепловые циклы. Обратный цикл Карно. Цикл воздушной холодильной установки. Цикл паровой компрессорной установки. Тепловой насос. Кондиционеры. Термотрансформаторы. | 1 | ||||
Пракическое занятие 13. Циклы холодильных машин. Решение задач [1,3]. | 2 | 6 | ||||
СРС 13. (Домашнее задание 13). Парокомпрессионный холодильный цикл. Решение задач [1,3]. | 1 | 5 | ||||
14 | Лекция 14. Смешение газов и паров. Процесс смешения в постоянном объеме. Процесс смешения в потоке. Смешение при заполнении объема. | 1 | ||||
Пракическое занятие 14. Контрольная работа № 2. | 2 | 11 | ||||
СРС 14. (Домашнее задание 14). Изменение энтропии при смешивании. | 1 | 4 | ||||
Модуль 3. | ||||||
15 | Лекция 15. Основы химической термодинамики. Химические реакции. Тепловой эффект реакции. Изобарно-изотермический потенциал. Изменение термодинамических свойств веществ при химических превращениях. | 1 | ||||
Пракическое занятие 15. Элементы термодинамики химических процессов. [1,3]. | 2 | 4 | ||||
СРС 15. (Домашнее задание15).Коллоквиум по пройденному материалу. | 2 | 15 | ||||
15 | 2 Рубежный контроль | 100 | ||||
Экзамен | 100 | |||||
ВСЕГО | 100 |
Декан факультета
Председатель методбюро З
Заведующий кафедрой
Лектор
