Методические указания по проведению практических занятий по дисциплине «Термодинамика, теплопередача и гидравлика» для обучающихся по специальности 20.02.04 Пожарная безопасность (стр. 1 )

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Курганский промышленный техникум»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по проведению практических занятий по дисциплине

«Термодинамика, теплопередача и гидравлика»

для обучающихся по специальности 20.02.04  Пожарная безопасность

Курган

2017

. Методические указания / Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Курганский промышленный техникум». – Курган, 2017. – 30 с

РАССМОТРЕНО

МО

Протокол № ___ от «___»_________2017г.

Председатель МО 

ОДОБРЕНО

РЭЦ ГБПОУ КПТ

Протокол № ___ от «___»_________2017г.

Председатель РЭЦ ______________

Автор

, преподаватель физики и термодинамики ГБПОУ КПТ

Рецензенты

, преподаватель физики ГБПОУ КПТ

, преподаватель физики и термодинамики ГБПОУ КПТ

©

© ГБПОУ «Курганский промышленный техникум»

Введение

  Методические указания разработаны для обучающихся ГБПОУ «Курганский промышленный техникум» по специальности 280703 Пожарная безопасность, укрупнённой группы специальностей  20.02.04 Безопасность жизнедеятельности.

  Целью методических указаний является изучение основных законов термодинамики, теплопередачи и гидравлики.

  При выполнении заданий на практических занятиях обучающиеся должны:

  Знать:

основные понятия и определения; законы термодинамики; реальные газы и пары, идеальные газы; газовые смеси; термодинамический анализ пожара, протекающего в помещении; термодинамику потоков, фазовые переходы, химическую термодинамику; теорию теплообмена; основные законы равновесия состояния жидкости; основные закономерности движения жидкости; принципы истечения жидкостей из отверстий и насадок; принципы работы гидравлических машин и механизмов.

  Уметь:

использовать законы идеальных газов при решении задач; решать задачи по определению количества теплоты с помощью значений теплоемкости и удельной теплоты сгорания топлива; определять коэффициенты теплопроводности и теплоотдачи расчетным путем; осуществлять расчеты гидравлических параметров: напор, расход, потери напоров, гидравлических сопротивлений; осуществлять расчеты избыточных давлений при гидроударе, при движении жидкости.

  К практическим занятиям допускаются обучающиеся, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

Инструкция по технике безопасности при выполнении заданий на практических занятиях

Общие требования безопасности

Под рабочим местом обучающегося понимают зону трудовой деятельности, оснащенную всем техническим и вспомогательным оборудованием, необходимым для осуществления управлением ЭВМ. Организация рабочего места обучающегося  должна удовлетворять следующим эргономическим и психологическим требованиям:

1) досягаемость - рациональная планировка рабочего места предполагает такое размещение всех технических средств и рабочих материалов, которое позволяет работать без лишних движений, приводящих к утомлению и лишним затратам времени;

2) обозримость - это требование организовать своё рабочее место так, чтобы все без исключения материалы в любой момент были видны. Хорошая обозримость в сочетании с постоянством мест хранения материалов, должна свести на нет потери времени на их поиск;

3) изолированность – исследования показывают прямую зависимость между степенью изолированности рабочего места умственного труда и продуктивностью работы. Ликвидируется нервное напряжение, возникающее при необходимости работать на виду;

4) достаточное рабочее пространство для обучающегося, позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения при эксплуатации машины;

5) достаточные физические, зрительные и слуховые связи между обучающимся и оборудованием;

6) оптимальное размещение оборудования, главным образом средств отображения информации и органов управления, благодаря которому обеспечивается удобное положение обучающегося при работе;

7) четкое обозначение органов управления, элементов системы обозначения информации, других элементов оборудования, которые нужно находить опознавать, и которыми обучающийся должен манипулировать;

8) необходимое естественное и искусственное освещение для выполнения оперативных задач и технического обслуживания оборудования;

9) обеспечение комфорта в помещениях, где работают обучающиеся (температурный режим, допустимый уровень акустических шумов, создаваемых оборудованием рабочего места);

10) наличие необходимых инструкций и предупредительных знаков, предостерегающих об опасности и указывающих на необходимые меры предосторожности при работе.

Практическое занятие № 1

Тема:  Решение задач на использование законов идеальных газов (2 часа)

Цель занятия: научиться определять термодинамические параметры идеальных газов и применять газовые законы при решении задач.

Оборудование: справочник по термодинамике, калькулятор

Рекомендуемая литература

Лепёшкин, А. В.  Гидравлические и пневматические системы: учебник для студ. учреждений сред. профобразования/ , .- М.: Издательский центр «Академия», 2008.  Брюханов, гидравлики и теплотехники: учебник для сред. проф. образования/ , -Аракелян.- М.: Издательский центр «Академия», 2010.

Дополнительные источники:

Егорушкин, гидравлики и теплотехники/ , . - М.: Машиностроение, 1981. Кузовлев, термодинамика и основы теплопередачи/ . - М.: Высшая школа, 1983.

Никитин, гидравлики и объемные гидроприводы/ . - М.: Машиностроение 2004.

Теоретическое введение

К термическим параметрам состояния относят абсолютное давление (р), удельный объем (V) и абсолютную температуру (Т).

Термические параметры входят в термическое уравнение состояния и могут быть непосредственно измерены.

Абсолютное давление

Давление – величина, определяемая отношением силы (ее нормальной составляющей), действующей на поверхность, к площади этой поверхности

где p – давление, Па; Fн – сила, Н; А – площадь, м2.

  Для измерения малых давлений используют высоту столба жидкости (вода, ртуть, спирт и т. д.). Столб жидкости своим весом производит на основание давление:

p = �� h  откуда следует, что 

где р – давление, Па; с – плотность жидкости, кг/м3; = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.

  В термодинамических расчетах различают атмосферное давление, избыточное (манометрическое) давление, разрежение (вакуум) и абсолютное давление. При этом за нормальное атмосферное давление принимают давление воздуха на уровне моря при температуре t = 0 єС, которое равно 760 мм рт. ст..

  Термодинамическим параметром состояния служит абсолютное давление р, Па.

Используемые в технике приборы, как правило, измеряют не абсолютное давление, а разность давлений - давления в сосуде и давления атмосферного воздуха. При давлении в сосуде больше атмосферного, абсолютное давление рассчитывают по формуле

p = B + pм,

где В – барометрическое давление; рм – манометрическое давление или избыточное давление.

Аналогично, при давлении в сосуде меньше атмосферного измеряют вакуум или разрежение и в этом случае абсолютное давление равно

p = B - pв,

где – рв вакуумметрическое давление или разрежение.

  Абсолютная температура

Температура характеризует степень нагретости тела. В настоящее время в практике инженерных расчетов широкое распространение получили две температурные шкалы:

1. Термодинамическая шкала температур, которая име - ет одну реперную точку – тройную точку воды (вода нахо - дится одновременно в трех фазовых состояниях) при t = 0,01 єC (Т= 273,16 К) и p = 610 Па. Температуру измеряют по шкале Кельвина, К. Начало отсчета T = 0 К = – 273,15 єC.

2. Международная практическая шкала температур (МПШТ) имеет две реперные точки: первая точка – точка таяния льда при t1 = 0 єC и р = 760 мм рт. ст.; вторая точка – точка кипения воды при t2 = 100 єC и р = 760 мм рт. ст. МПШТ для измерения температуры использует градусы Цельсия, єС.

Перевод температуры из термодинамической шкалы температур в практическую шкалу температур и наоборот выполняют по формулам:

T= t + 273,15 K;  t = T – 273,15 K.

Термодинамический параметр – абсолютная температура, выражаемая в кельвинах, К.

  В ХIХ веке экспериментально были установлены следующие соотношения между термическими параметрами для газов, близких по своим свойствам к идеальному газу:

– для изобарного процесса, p=const  – закон Гей-Люссака; V/T=const;

– для изохорного процесса, V=const – закон Шарля; p/T=const;

–для изотермического процесса, T=const - закон Бойля-Мариотта; pV=const.

Примеры решения задач

Задача 1.  В сосуде объемом 0,9 м3 находится 1,5 кг окиси углерода (CO). Определить удельный объем и плотность окиси углерода.

Решение

Удельный объем 

Плотность.

Ответ:   ,