МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «СамГТУ») УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе ___________________ Д.А.Деморецкий «___» ___________ 20___г. ПРОГРАММА ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА по направлению подготовки _______13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника __________ профиль ______________«Промышленная теплоэнергетика»________ ____ Утверждена на заседании кафедры __Промышленная теплоэнергетика___ Утверждена Ученым советом факультета _______Теплоэнергетический_________ (наименование кафедры) (наименование факультета) Протокол №___ от «__»_________ 20___г. Протокол №___ от «__»_________ 20___г. Заведующий кафедрой ____________ ___________________ Председатель Ученого совета факультета ____________ ___________________ (подпись) (ФИО) (подпись) Самара 2015 г. (ФИО) Составители: д.т.н., профессор___ ______________ ___________ степень, звание, должность подпись дата __к.т.н., доцент_______ ______________ ___________ степень, звание, должность подпись дата _А.И. Щелоков____ инициалы, фамилия _А.С. Горшенин_ инициалы, фамилия СОГЛАСОВАНО Начальник УВО ___________ А.Н. Лукьянова ______________ подпись дата 1. Введение Итоговый междисциплинарный экзамен (ИМЭ) является одним из видов аттестационных испытаний, предусмотренных по профилю 140100 «Промышленная теплоэнергетика». Целями итогового междисциплинарного экзамена по профилю являются: диагностическая - проверка соответствия уровня и качества подготовки выпускника предъявляемым к нему квалификационным требованиям, а также требованиям к содержанию основных изученных дисциплин и общим требованиям государственного образовательного стандарта по специальности; прогностическая – выявление способностей выпускника к служебному росту, профессиональному совершенствованию, уточнение перспектив его использования по должностному предназначению; корректирующая – определение качества подготовки выпускника; учебная – закрепление у аттестуемых теоретических знаний и практических умений по специальности; воспитательная – формирование у выпускника морально – психологической готовности к преодолению трудностей начального периода профессиональной деятельности. 2. Порядок проведения итогового междисциплинарного экзамена Итоговый междисциплинарный экзамен по профилю является проверкой конкретных функциональных возможностей студента и способности его к самостоятельным суждениям на основе имеющихся знаний. На экзамене выпускник должен подтвердить знания в области общепрофессиональных базовых и специальных дисциплин, достаточные для работы в коллективе и профессионального выполнения должностных обязанностей. К сдаче итогового междисциплинарного экзамена допускаются студенты, выполнившие требования Основной образовательной программы подготовки бакалавра и прошедшие все аттестационные испытания, предусмотренные Учебным планом. Экзамен принимается аттестационной комиссией, входящей в состав Государственной экзаменационной комиссии. Экзаменационная комиссия формируется из ведущих преподавателей, преподающих учебные дисциплины, включенные в состав итогового междисциплинарного экзамена. В состав комиссии могут включаться специалисты предприятий, ведущие преподаватели и научные сотрудники других ВУЗов. В период подготовки к экзамену студентам предоставляются необходимые консультации по дисциплинам. На итоговом экзамене студенты получают экзаменационный билет. На подготовку ответов по вопросам билета студенту дается два академических часа. После приема экзамена у всех студентов, назначенных на данный день, члены комиссии обсуждают результаты сдачи, дают оценку каждому студенту и объявляют оценки аттестуемым. По завершении экзамена экзаменационная комиссия проставляет студенту оценку по системе «отлично», «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно». Знания и умения выпускника оценивается по следующим критериям: уровень усвоения и полнота изложения вопросов билета; умение грамотно и логично доложить содержание вопроса, сделать правильные обобщения и выводы; умение самостоятельно прилагать теорию к практике, проиллюстрировать конкретными примерами сущность основных понятий и определений; Во время экзамена студенты могут пользоваться справочной литературой, в соответствии с утвержденным списком. Критерии и методика определения оценки знаний, умений и практических навыков выпускников 1. Результаты проверки вопросов экзаменационного билета оцениваются: «Отлично» – если: - существо вопросов усвоено и изложено в полном объеме; ответы аттестуемого были исчерпывающими, четкими, ясными и не содержали каких-либо ошибок; - материал изложен грамотно и логично, в ответах сделаны правильные обобщения и выводы; - экзаменуемый продемонстрировал умение самостоятельно прилагать теорию к практике, иллюстрировать конкретными примерами сущность основных понятий и определений; «Хорошо» – если: - содержание вопросов усвоено и раскрыто полностью, без существенных упущений; ответы экзаменуемого были последовательными, логичными, не содержали принципиальных ошибок, но оказались недостаточно исчерпывающими; - по ходу ответа допускались ошибки стилистического и методического характера (оговорки, неточности); обобщения и выводы по изложенному материалу были неполными или сделаны лишь с помощью экзаменатора; - применение теоретических знаний в практике вызвало у экзаменуемого затруднения «Удовлетворительно» – если: - вопросы усвоены нетвердо и раскрыты лишь частично; - ответы экзаменуемого оказались недостаточно последовательными и логичными, содержали существенные ошибки и неточности; - экзаменуемый не показал умения делать обобщения и выводы, а также прилагать теорию к практике без помощи экзаменатора; «Неудовлетворительно» – если: - в ответах на вопросы имеют место грубые ошибки, непонимание сущности излагаемого вопроса, неумение применять теоретические знания на практике; неуверенность и неточность ответов на дополнительные и наводящие вопросы. 3. Программа и вопросы итогового междисциплинарного экзамена по профилю 140100 «Промышленная теплоэнергетика» 3.1. Итоговый междисциплинарный экзамен по профилю проводится в объеме Учебных программ, выносимых на него дисциплин, по экзаменационным билетам, в письменной форме. 3.2. Содержание экзаменационных билетов, перечни вопросов и справочных материалов утверждаются на заседании кафедры «Промышленная теплоэнергетика» Самарского государственного технического университета. 3.3. Программа экзамена и критерии его оценки утверждаются Ученым советом факультета. 3.4. Перечень дисциплин, выносимых на итоговый междисциплинарный экзамен по профилю, выбран с таким расчетом, чтобы они охватывали основные виды будущей профессиональной деятельности выпускника в соответствии с предъявляемыми требованиями к уровню его профессиональной подготовленности, а именно: Источники и системы теплоснабжения промпредприятий Энергетические системы обеспечения жизнедеятельности Нагнетатели и тепловые двигатели Технологические энергосистемы предприятий ТМО и оборудование Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии Техника сжигания газа Децентрализованные источники теплоснабжения Автоматизация ТГУ Источники и системы теплоснабжения промпредприятий В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - методы определения потребителей предприятий в паре и тепле горячей воды для проведения технологических, сантехнических процессов; - способы эффективного использования ВЭР промпредприятий для выработки пара и горячей воды; схемы, - состав оборудования и режимы работы современных и перспективных паро- и теплогенерирующих станций промышленных предприятий; - принципы построения и регулирования систем теплоснабжения предприятий и транспорта теплоснабжения; - правила технической эксплуатации установки и систем теплоснабжения. Уметь: - выполнять технические расчеты теплоэнергетических установок и их оборудования, используя современные математические методы и ЭВМ; - определять затраты топливно-энергетических ресурсов в установках и системах - теплоснабжения промпредприятий и сопряженные затраты в энергетической системе страны; - выбирать характеристики теплоносителей, системы теплоснабжения предприятий, их основное и вспомогательное теплоэнергетическое оборудование и осуществлять его эксплуатацию Иметь представление: - о способах эффективного использования ВЭР промпредприятий; - о принципах построения и регулирования систем теплоснабжения промпредприятий. Иметь опыт произвести: - расчет затрат топливно-энергетических ресурсов в установках и системах теплоснабжения промпредприятий; - определять неполадки; - наладку и регулирование систем теплоснабжения. Энергетические системы обеспечения жизнедеятельности В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - значение отопления и вентиляции в жизни и деятельности человека; - требования, предъявляемые к отопительным и вентиляционным установкам; - принципиальные схемы систем отопления и вентиляции и принципы их работы, - достоинства и недостатки различных схем; - теплоносители и их характеристики; - тепловой и воздушный режимы здания; - отопительные приборы, вентиляционные установки, сравнительные преимущества и недостатки отдельных видов; - элементы и детали систем отопления и вентиляции; - испытания, наладка и эксплуатация систем отопления и вентиляции. Уметь: - рассчитать теплопотери ограждающими конструкциями; - составить тепловой и воздушный баланс помещения; - выбрать и технико- экономически обосновать систему отопления и вентиляции; - определить тепловую нагрузку системы отопления, воздухообмен в помещении; Приобрести навыки: - произвести соответственно их гидравлический и аэродинамический расчеты; - рассчитать и подобрать оборудование систем; - решать конструктивные вопросы, связанные с установкой оборудования и прокладкой трубопроводов систем отопления и воздуховодов систем вентиляции; - определять неполадки; - производить наладку и регулирование систем отопления и вентиляции. Нагнетатели и тепловые двигатели В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - теоретические основы и принципы действия насосов, вентиляторов, компрессоров, паровых и газовых турбин, используемых на промышленных предприятиях; - их конструкции, методы выбора, характерные режимные и технико- экономические показатели их работы; Уметь: - оценивать и анализировать гидродинамические процессы, протекающие в тепломеханическом оборудовании; Иметь представление: - о расчетах основных характеристик машин с учетом условий эксплуатации, свойств рабочих тел и типоразмеров; - студент должен иметь опыт определения основных геометрических размеров машин по заданным условиям; - студент должен применять знания по выбору наиболее экономичных и безопасных режимов регулирования; Технологические энергосистемы предприятий В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - об энергоносителях промышленных предприятий; - о системах их производства и распределения; Иметь представление: - об эксплуатации и испытаниях оборудования, предназначенного для выработки и потребления энергоносителей; Уметь: - выполнять расчеты всей технологической цепи обеспечения предприятия энергоносителем; - выполнять необходимые теплотехнические,конструктивные расчеты оборудования и отдельных узлов, гидравлические расчеты трубопроводов; Приобрести навыки проектирования систем газоснабжения. ТМО и оборудование В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - рабочие процессы в теплообменных рекуперативных и регенеративных аппаратах, тепломассообменных установках (дистилляционных, ректификационных, сушильных, в скрубберах) ; - рабочие процессы в абсорбционных и адсорбционных аппаратах ; - основные свойства и области рационального применения теплоносителей. Иметь представление: - о конструкциях теплообменных аппаратов, - о принципе работы выпарных, сушильных установок, - о тепловой схеме теплообменных аппаратов. Уметь: - правильно выбрать тепломассообменное оборудование, выполнить тепловой конструктивный, гидравлический, прочностной или тепловой поверочный расчеты тепломассообменного оборудования ; - определять наивыгоднейший теплоноситель для данной теплотехнологической установки; - правильно подбирать вспомогательное оборудование; - разрабатывать мероприятия и устройства по использованию ВЭР, для защиты окружающей cреды. Приобрести навыки: эксплуатации тепломассообменного оборудования, разработки и оптимизации технологических схем и оборудования, использования ВЭР, расчета и проектирования тепломассообменного оборудования и полученные навыки применять при курсовом и дипломном проектировании и в своей будущей работе по специальности. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - основы расчета тепловых балансов производственных помещений и зданий, - основные статьи потерь тепловой энергии, - принцип работы утилизаторов, - методы определения потерь тепла Уметь: - выполнять тепловой расчет утилизаторов, - опыт расчета количества теряемой энергии, - оценивать потенциал энергосбережения. Иметь представление: - о расчете количества теряемой теплоты, - об основных методах энергосбережения. Приобрести навыки: - подсчета количества теряемой теплоты, - определение величины сэкономленной энергии. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - основные виды возобновляемых источников энергии, основы государственной политики в области энергосбережения; Иметь представление: - об возобновляемых источниках энергии; Уметь: - использовать методы и критерии оценки эффективности использования энергии с учётом экономических и экологических требований в конкретных условиях; Приобрести навыки: - выполнения типовых расчётов, квалификационных работ бакалавров, дипломных работ и УНИР Владеть: - методикой расчета и проектирования теплотехнических установок (ТУ) с учетом использования возобновляемых источников энергии; Техника сжигания газа В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - свойства газового топлива, - физико-химические основы организации сжигания, - устройства для сжигания газа, - требования к горелочным устройствам, - требования к свойствам газового факела с целью оптимизации тепловой работы агрегатов, повышения их энергоэффективности и снижения выбросов в воздушный бассейн; Иметь представление: - о современном состоянии газосжигающей технике и тенденциях её развития с учетом акцентов на развитие энергоэффективных теплогенерирующих и теплотехнологических установок, - снижение уровня загрязнения воздушного бассейна; Уметь: - правильно подбирать способ сжигания газа исходя из технологических условий, - подбирать газовые горелки с учетом требований тепловой работы, - уметь рассчитывать горелочные устройства, - анализировать формирование тепловых и аэродинамических характеристик факела, - рассчитывать ущербы от загрязнения воздушного бассейна и рассеивание вредных выбросов, - уметь пользоваться справочно-информационным материалом и каталогами по газосжигающей технике; Приобрести навыки: - выполнения поверочных и конструктивных расчетов современных ГГУ; - методики проведения испытаний ГТУ, современных требований к конструкциям горелочных устройств. Децентрализованное теплоснабжение В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - виды децентрализованного теплоснабжения, - методы осуществления схем децентрализованного теплоснабжения, - существующие виды источников автономного теплоснабжения, Уметь: - выбирать схему децентрализованного теплоснабжения Иметь представление: - об источниках энергии и видах топлива Автоматизация ТГУ В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - основы автоматического управления процессами и установками, - принципы построения систем автоматического управления, - существующие типы и системы автоматических регуляторов, исполнительных механизмов. Уметь: - составить структурную схему объекта управления, - оценить динамические свойства объекта управления. Иметь представление: - о роли автоматизации в техническом процессе. Контрольные задания государственного итогового междисциплинарного экзамена по специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика» 1. Определить какая доля теплоты сгорания коксового газа Qрн= 17,6 мДж/м3 осталась неиспользованной в рабочем пространстве топки при наличии в сухих продуктах сгорания СО в количестве 3% (Vсг=3,9 м3) 2. Определить коэффициент расхода атмосферного воздуха при сжигании каменного угля ОС Донецкого бассейна, если дан анализ состава сухих продуктов сгорания СО2+SO2=RO2 14,2%, О2=5,2% 3. Рассчитать одноступенчатую паровую компрессионную холодильную установку, если: Холодильный агент -задан; Холодопроизводительность -Q0; Температура холодильного агента, 0С: - в испарителе - t1; - в конденсаторе - t2; - после компрессора - t3; -после переохладителя - t4. 4. Определить величину непрерывной продувки и расход воды на выходе из расширителя непрерывной продувки котельного агрегата производительностью D=5,56 кг/с, если давление в котле Р1=1,37 МПа, давление в расширителе Р2=0,118 МПа, степень сухости пара, выходящего из расширителя х=0,98, солесодержание питательной воды Sпв=8,75*10-5 кг/кг и солесодержание продувочной воды Sпв=3*10-3 кг/кг. 5. классификация газового топлива; состав продуктов полного сгорания природного газа; массовый коэффициент инжекции; факторы, влияющие на величину ущерба от загрязнения воздушного бассейна; нарушение устойчивой работы горелок, методы стабилизации горения; классификация горелок по степени смешения. 6. Необходимо спроектировать снабжение тепло жилого поселка. При этом ответить на следующие вопросы: какова норма жилой площади на 1 человека, принимаемая при проектировании? По какой формуле подсчитывается максимальный часовой расход тепла на отопление общественных зданий? Как определяется максимальный часовой расход тепла на вентиляцию общественных зданий? Как принимается максимальный часовой расход тепла на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий? 7. Произвести гидравлический расчет цехового газопровода промышленного цеха с термическими печами. Подача газа осуществляется от цеховой ГРУ под давлением Рн=3 кПа. Давление газа у всех потребителей равно Рк=2 кПа. Сеть имеет трех потребителей с расходом газа Q1=75 м3/ч, Q2=87,5 м3/ч, Q3=50 м3/ч. Топливо – природный газ. 8. Определить нагрузки компрессорной станции машиностроительного завода производящего в год 300 станков. Средний удельный расход сжатого воздуха на производство одного станка 89600м3. Среднее число работы производства в году равно 3360часов. 9. Провести расчет элементов тепловой схемы водогрейной части котельной для закрытой системы теплоснабжения: от чего зависит тепловая мощность котельной? Принцип работы атмосферного деаэратора? Как определить поверхность всех теплообменников? Как определить расход воды тепловой сети? Как определяется количество и мощность водогрейных котлов? 10.Спроектировать ГРУ цеха. Назначение элементов 1-4? Количество и назначение байпасов? Из каких соображений выбираются диаметры газопроводов, и почему газопровод после регулятора имеет диаметр больше, чем до него? Из каких соображений выбирается оборудование ГРУ? Назначение манометров 5-8? Какие диаметры продувочных трубопроводов? 11.Манометр на нагнетательном трубопроводе насоса перекачивает 8,47м3 воды в минуту, показывает давление 3,8кгс/см3. Вакуумметр на всасывающем трубопроводе показывает вакуум 21 см.рт.ст.. расстояние п вертикали между местом присоединения манометра и вакуумметра 410мми. Диаметр всасывающего трубопровода 350мм, нагнетательного – 300мм. Определить напор развиваемый насосом. Атмосферное давление 760мм.рт.ст. 12.для обособленно стоящего здания механической мастерской предлагается автономное лучистое отопление с использованием природного газа. Площадь помещения 200 м2. подобрать количество излучателей. 13. определить характеристики горения и режимные характеристики инжекционной горелки среднего давления для сжигания природного газа: - укажите достоинства инжекционных горелок полного предварительного смешения, - виды нарушения устойчивой работы инжекционных горелок и факторы, влияющие на эти явления, - почему горелки низкого давления не обеспечивают подачу воздуха для горения в необходимом количестве, - написать уравнение полного горения газа, - особенности теплообменных характеристик при сжигании заранее подготовленных газовоздушных смесей, - определить диаметр газового сопла при заданном расходе газа и давлении, - что такое массовый коэффициент инжекции, - назвать возможные причины химического недожога, - определить коэффициент расхода воздуха по кислородной формуле. 14.Эксплуатируется паровой котел, вырабатывающий в качестве теплоносителя насыщенный пар. Какое количество теплоты уносят из котла 2т насыщенного пара в час давление 10 ати? Подсчитать расход природного газа для сжигания в паровом котле, если КПД котла 85%. Продувка котла 5%. 15. Воздух количестве 30000кг/ч, проходя через рекуператор, подогревается от 200С до 1600С. Определить необходимую подачу, давление и мощность вентилятора при установке его в одном случае перед рекуператором, в другом случае после рекуператора, если полное сопротивление воздушного тракта вентилятора составляет 1200Па. КПД вентилятора в обоих случаях равен 0,5. 16.Запишите им проанализируйте тепловой баланс теплогенерирующей установки, работающей на природном газе. Покажите от каких факторов зависчит энергетический к.п.д. установки и приведите формулу для его расчета. Какое влияние оказывает подогрев дутья на расход топлива? Объясните для чего и в каких случаях составляются тепловые балансы? Запишите формулу для расчета коэффициента рекуперации теплоты дымовых газов. 16. спроектировать для нагревательной печи, оборудованной двумя дутьевыми горелками, систему автоматического управления горением и автоматику безопасности. Производительность каждой горелки 25 м3/ч, давление газа 6 кПа, давление воздуха в два раза меньше давления газа, коэффициент расхода воздуха 1,05, допустимые отклонения коэффициента расхода 5%. 17. для обособленно стоящего здания механической мастерской предлагается источник децентрализованного теплоснабжения – водогрейный котел. Для обеспечения вентиляции и тепловых завес в дверных проемах используется воздухонагреватель. Котел и воздухонагреватель работают на природном газе. Площадь помещения 200 м2. Объем помещения – 1000 м3. В помещении мастерской обеспечить кратность вентиляции не менее 3. Требуется подобрать количество котлов и воздухонагревателей с соответствующей теплопроизводительностью. 4. Рекомендуемая для подготовки литература 1. Григорьев В. А., Зорин В. М. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: справочник. М.: Изд-во МЭИ, 2007. 632 с. 2. Григорьев К. А. и др. Технология сжигания органических топлив: учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПб политехн. ун-та, 2006. 92 с. 3. Жуков Н. П, и др. Энергообеспечение предприятий: курсовое и дипломное проектирование. Тамбов. Изд-во ТГТУ, 2009. 80 с. 4. Кириллин В. А. и др. Техническая термодинамика. М.: Изд-во МЭИ, 2008. 496 с. 5. Мунц В. А. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ, 2006. 136 с. 6. Ртищева А. С. Теоретические основы гидравлики и теплотехники: учебн. пособие. Ульяновск: Изд-во Ульяновского гос. техн. ун-та, 2007. 171 с. 7. Свидерская О. В. Основы энергосбережения. Минск: ТетраСистемс, 2008. 176 с. 8. Промышленная теплотехника/ Под общей ред., чл. Корр. РАН А.В. Клименко, проф. В.М. Зорин., 3-е изд. перераб. и доп. М.:Издательство МЭИ, 2004.-633с. 9. Бакластов А.М. и др. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок. М. Энергоиздат, 2002. -36с. 10. В.П. Михеев, Ю.П. Медников. Сжигание природного газа. Л., «Недра», 1975. 391 с. 11. А.А. Ионин. Газоснабжение. - M.: Стройиздат, 1989. - 439 с:, ил. 12. А.А. Винтовкин и др. Газовые горелки. Каталог справочник. – М.: Металлург. 2005. 13. Е.Я. Соколов. Теплофикация и тепловые сети. М.: Издательство МЭИ. 2001 14. Голубков Б.Н., Пятачков Б.И., Романова Г.М. Кондиционирования воздуха, отопление и вентиляция. – М.: Энергоиздат, 2001-232с. 15. Черкасский В.М. насосы, вентиляторы, компрессоры.- М.: Энергия, 2001 – 264с.