Областное государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Томский политехнический техникум»
(ОГБОУ СПО «ТПТ»)
Методические указания по выполнению самостоятельных работ
ПМ.02 ОБСЛУЖИВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
для специальности
131003 Бурение нефтяных и газовых скважин
Раздел 2. «Термодинамика»
Г. Томск 2013 год
Разработаны в Томском политехническом техникуме в соответствии с требованиями Государственных образовательных стандартов, утвержденных Министерством науки и образования России для спец. 131003 и рабочей программой по дисциплине «Термодинамика»
Исполнитель:
Подготовлены к утверждению цикловой комиссии «Нефтегазового дела» для специальностей 131003 «Бурение нефтяных и газовых скважин».
Общие методические указания.
Рабочей программой дисциплины «Термодинамика» предусматривается ознакомление студентов с основами технической термодинамики, теорией теплообмена, особенностью конструкции и эксплуатации теплообменных аппаратов, тепловых двигателей, газотурбинных установок, применяемых в нефтяной и газовой промышленности. Полученным студентами знания, являются базой для изучения смежных профилирующих дисциплин.
Студенту заочного обучения изучение теоретического материала необходимо выполнять в последовательности, указанной программой, так как все разделы дисциплины имеют тесную взаимосвязь. Для хорошего усвоения материала необходимо:
По учебникам проработать определенную тему, сделав необходимые записи. После изучения темы ответить на вопросы самопроверки. После усвоения материала приступить к выполнению контрольной работы, решая задачи и отвечая на вопросы. Задачи решаются в международной системе единиц. Ответить на теоретические вопросы.При оформлении контрольной работы необходимо соблюдать следующие требования:
Содержание дисциплины.
Введение.
Содержание дисциплины и ее роль в подготовке специалиста-техника. Определение термодинамики как науки. Основные этапы развития теплотехники, проблемы современной теплотехники в бурении и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.
Раздел 1 Основы термодинамики.
Тема 1.1 Основные определения и законы идеальных газов.
Рабочее тело, параметры его состояния: удельный объем, плотность, давление, температура, внутренняя энергия. Понятие об идеальном газе, реальном газе. Основные газовые законы: Бойля-Мариотта, Шарля, Гей-Люссака.
Уравнение состояния идеальных газов.
Универсальная газовая постоянная, ее размерность физический смысл. Газовая постоянная, ее определение.
Закон Авогадро. Понятие о моле.
Литература: 1 стр. 16-30; 2 стр. 82-90.
Методическое указание.
В тепловых двигателях рабочим телом являются газы и пары, поэтому необходимо знать основные законы, которым они подчиняются и параметры, определяющие их состояние.
Вопросы для самоконтроля.
называются нормальными? Сформулируйте основные законы идеальных газов? В чем физический смысл газовой постоянной? В чем смысл уравнения Менделеева-Клапейрона?
Тема 1.2 Газовые смеси.
Газовая смесь, объемный, массовый состав смеси.
Закон Дальтона. Понятие о парцианальном давлении и объеме. Определение газовой постоянной смеси.
Литература: 1 стр. 31; 2 стр. 91-95; 4 стр. 22-27.
Методические указания.
Для работы тепловых двигателей используется газовая смесь, получаемая при сгорании топлива.
Необходимо знать особенности газовой смеси, каким законам она подчиняется, уметь определять газовую постоянную смеси.
Практическая работа:
«Газовые законы и газовые смеси».
Вопросы для самоконтроля:
Что такое газовая смесь? Способы задания газовой смеси? Свойства газовой смеси? Закон Дальтона, что такое парцианальное давление? Как определяется газовая постоянная смеси?Тема 1.3 Теплоемкость газов и газовых смесей.
Определение теплоемкости. Виды теплоемкостей - массовая, объемная и киломольная.
Истинная и средняя теплоемкость.
Теплоемкость газовой смеси, ее определение через массовые или объемные доли.
Практическая работа:
«Теплоемкость газов и газовых смесей».
Литература: 1 стр. 31-37; 2 стр. 95-98; 4 стр. 31-33.
Методические указания.
Теплоемкость - это количество тепла, которое нужно подвести (при нагреве) или отвести (при охлаждении) от единицы количества рабочего тела при изменении температуры газа на 1 °С.
Рассмотреть понятие теплоемкости при постоянном давлении или объеме. В каком случае теплоемкость больше?
Вопросы для самопроверки:
Что такое теплоемкость, обозначение, единицы измерения? Виды теплоемкости газа и взаимосвязь между ними. Как определяется количество тепла с учетом теплоемкости? Как определяется средняя теплоемкость? Как определяется теплоемкость газовой смеси?Тема 1.4 Первое начало термодинамики.
Первое начало (закон) термодинамики, его математическое выражение и связь с законом сохранения и превращения энергии. Внутренняя энергия. Понятие об энтальпии, ее значение. Уравнение Майера, его анализ.
Литература: 1 стр. 50-62; 2 стр., 98-106.
Методические указания.
Первый закон термодинамики утверждает принцип эквивалентности в процессах преобразования теплоты и механической энергии.
Для любого термодинамического процесса уравнение 1-го закона термодинамики в общем виде можно выразить математическим уравнением: Q = ∆U + L.
Все тепло, подводимое к рабочему телу, расходуется на изменение внутренней энергии ∆U (Дж) и совершение работы L (Дж)
Вопросы для самоконтроля:
Как записывают математическое выражение 1-го закона термодинамики? Что такое внутренняя энергия газа, из чего она складывается? Что такое энтальпия? Как записать уравнение Майера, его смысл.Тема 1.5 Термодинамические процессы изменения состояния газов.
Формулировка термодинамического процесса, классификация термодинамических процессов (изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный, политронный). Исследование этих процессов в PV-диаграмме (давление - удельный объем).
Основные характеристики процессов - соотношения между параметрами, работа, теплота, изменение внутренней энергии.
Литература: 1 стр. 71-81; 2 стр. 109-121.
Методические указания:
Необходимо знать основные термодинамические процессы, уметь их исследовать и помнить, что простейшие термодинамические процессы изменения состояния газа являются частным случаем обобщающего, политронного процесса.
Их можно называть политропными процессами с определенным показателем политропы (m = 0, m = 1, m = k и т. д.).
Практическая работа:
«Термодинамические процессы».
Вопросы для проверки:
Что такое термодинамический процесс? Виды процессов, их изображение в РV - диаграмме? Напишите формулы определения теплоты, работы, изменения внутренней энергии в каждом процессе. Покажите связь политропного процесса с термодинамическими процессами. Как определить показатель политропного процесса?Тема 1.6 Второе начало термодинамики.
Формулировки второго закона термодинамики, его сущность и математическая запись.
Понятие о цикле тепловой машине, циклы прямые и обратные, термический КПД цикла, его значение.
Понятие об энтропии, определение энтропии в различных термодинамических процессах.
Изображение термодинамических процессов в ТS - диаграммах.
Литература: 1 стр. 81-91; 2 стр. 121-126; 3 стр. 63-69.
Методические указания:
Термодинамическим циклом называется такой круговой процесс, в котором рабочее тело изменяет свое состояние периодически расширяясь и сжимаясь, возвращаясь при этом в первоначальное состояние.
Циклы бывают прямые и обратные, они могут повторяться много раз.
В прямом цикле (тепловые двигатели) за счет затраты тепла получается: механическая работа.
В обратном цикле (компрессоры, холодильные установки) происходит потребление энергии.
Изучить понятие энтропии, рассмотреть термодинамические процессы в ТS - диаграмме.
Разобрать цикл Карно, как наиболее эффективный, в котором термический КПД будет наибольшим.
Вопросы для самопроверки:
Сущность второго закона термодинамики. Формулировка второго закона термодинамики. Что называется циклом теплового двигателя? Что такое энтропия? Изобразить термодинамические процессы в ТS - диаграмме. Из каких процессов состоит цикл Карно, его изображение в РV и ТS - диаграммах.Тема 1.7 Циклы двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок.
Назначение и классификации ДВС по принципу подвода тепла.
Теоретические циклы ДВС:
с подводом тепла при постоянном объеме; с подводом тепла при постоянном давлении; со смешанным подводом тепла.Схема и устройство ГТУ.
Циклы ГТУ с подводом тепла при постоянном объеме или давлении.
Методические указания.
При исследовании циклов ДВС установить факторы, влияющие на экономичность цикла.
Студент должен уметь начертить цикл в PV и TS - диаграммах, объяснить из каких процессов состоит цикл.
При изучении циклов ГТУ обратите внимание на способы повышения КПД.
Практическая работа
«Расчет цикла ДВС».
Литература: 1 стр. 149-168; 2 стр. 207-210; 3 стр. 115-123. Вопросы для самопроверки:
Начертить и объяснить цикл ДВС с подводом тепла при постоянном объеме. Начертить и объяснить цикл ДВС с подводом тепла при постоянном давлении. Начертить цикл ДВС со смешанным подводом тепла при постоянном давлении. От чего зависит КПД цикла. Как изображаются циклы ГТУ в PV и TS - диаграммах.Тема 1.8 Термодинамические процессы компрессоров.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
