ГУ КузГТУ Дб 09-07

ГУ КузГТУ Дб 09-07
2
3
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
1.1.
Цель преподавания дисциплины
Целью преподавания дисциплины "Техническая термодинамика и теплотехника" является изучение студентами фундаментальных законов превращения энергии в различных
процессах, способов и методов генерации и использования теплоты, теплотехнического оборудования, теплоснабжения промышленных предприятий.
Преподавание дисциплины проводится в форме лекций, лабораторных и практических занятий. Для углубления и закрепления знаний предусмотрена самостоятельная работа.
1.2.
Задачи изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен знать: термодинамический метод
исследования энергетических превращений; основные термодинамические процессы; основы
теории прямых и обратных циклов; методы анализа эффективности циклов теплосиловых
установок; циклические процессы получения холода; устройство и принцип работы тепловыделяющих и теплоиспользующих установок; методы использования вторичных энергоресурсов и экономии топлива.
Студент должен уметь пользоваться термодинамическими диаграммами и таблицами
термодинамических свойств веществ; рассчитывать параметры термодинамического процесса, прямой и обратный цикл, тепловой баланс теплотехнической установки.
1.3.
Перечень дисциплин, с указанием разделов (тем), усвоение которых необходимо для
изучения данной дисциплины
Изучение курса "Техническая термодинамика и теплотехника" предполагает знание
студентами следующих дисциплин и их разделов:
Математики – дифференциальное и интегральное исчисление, дифференциальные
уравнения.
Физики – статистическая физика и термодинамика.
Процессы и аппараты химических производств – тепловые процессы и аппараты химических производств – гидростатика, движение жидкостей и газов, насосы, вентиляторы,
компрессоры, тепловые процессы и аппараты, массообменные процессы и аппараты.
2.
2.1.
№
п/п
1
2
3
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий
Таблица 1
Объем
Содержание лекционного курса
в часах
Предмет термодинамики и ее метод. Термодинамические системы и их
2
свойства. Параметры состояния. Уравнение состояния идеальных газов.
Термодинамический процесс. Равновесный и неравновесный процессы.
Теплота и работа. Внутренняя энергия и работа расширения. Первый
4
закон термодинамики. Энтальпия. Теплоемкость. Уравнение первого
закона термодинамики для потока.
Термодинамические циклы. Термодинамический к.п.д. Источники теп4
ла. Обратимые и необратимые процессы. Второй закон термодинамики.
Прямой и обратный цикл Карно. Условия обратимости цикла. Теорема
Карно. Термодинамическая шкала. Энтропия в необратимых процессах.
Объединенное аналитическое выражение 1 и 2 законов термодинамики.
4
№
п/п
4
5
6
7
8
9
Объем
в часах
Свойства реальных газов. Уравнение состояния реальных газов. Диа2
граммы состояния рабочего тела. Процессы течения газов и жидкостей.
Дросселирование. Эффект Джоуля-Томпсона.
Методы анализа эффективности циклов тепловых двигателей. Тепло4
вые газовые циклы. Двигатели внутреннего сгорания и газотурбинные
установки.
Теплосиловые паровые циклы. Цикл Ренкина. Теплофикационный
3
цикл. Цикл теплосиловой установки с промежуточным перегревом пара.
Циклы холодильных установок. Газовые и паровые циклы. Тепловые
4
насосы. Методы сжижения газов.
Котельные установки. Паровые и газовые турбины. Компрессорные
2
установки.
Вторичные энергоресурсы (ВЭР). Основы энерготехнологии и исполь2
зования ВЭР. Утилизационные установки.
Содержание лекционного курса
2.2.
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
Практические занятия, их наименование, содержание и объем в часах
Таблица 2
Объем
Тематика практических занятий
в часах
Параметры состояния
2
Основные газовые законы
2
Первый закон термодинамики
2
Основные термодинамические процессы
2
Второй закон термодинамики
2
Теплосиловые паровые циклы
2
Теплосиловые газовые циклы
2
Холодильные циклы
3
2.3.
№
п/п
1
2
3
4
Лабораторные занятия, их наименование, содержание и объем в часах
Таблица 3
Объем
Тематика лабораторных работ
в часах
Определение теплоемкости воздуха [3.3.1]
4
Методы измерения давления [3.3.2]
4
Исследование зависимости давления воды и насыщенного водяного
5
пара от температуры [3.3.3]
Определение теплового эквивалента работы и механического эквива4
лента тепла [3.3.4]
2.4. Курсовой проект, его содержание.
С целью систематизации, закрепления, расширения и контроля теоретических и практических знаний студентов в 7 семестре выполняется курсовой проект.
Задачами курсового проекта являются:
- анализ физических процессов, протекающих в элементах схемы тепловой установки
работающей по прямому или обратному термодинамическому циклу;
- усвоение методики расчета параметров состояния рабочего тела в различных точках
цикла;
5
- расчет потери энергии и работоспособности в реальных процессах рабочего тела и в
элементах оборудования цикла, а также всей установки в целом;
Выполнение расчетов предлагается по двум основным темам:
- расчет паросилового цикла Ренкина с перегревом пара;
- расчет холодильной парокомпрессионной установки.
Курсовой проект студенты выполняют в соответствии с методическими
указаниями [15].
3. СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Самостоятельная работа студента отводится на проработку теоретических вопросов
дисциплины, выполнение самостоятельных расчетов и обработки результатов лабораторных
работ, на проведение расчетов по курсовому проекту и оформление пояснительной записки и
графической части работы.
Выполнение самостоятельной работы производится по следующим основным темам:
– основные понятия и определения;
– первый закон термодинамики;
– второй закон термодинамики;
– теория тепловых двигателей;
– обратные термодинамические циклы;
– теплоэлектроснабжение.
Самостоятельную работу студенты ведут согласно методическим указаниям [3.3.5].
Контрольные работы студенты ФЗО ведут согласно методическим указаниям [3.3.6].
4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
1.
2.
3.
3.1. ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Мазур, Л. С. Техническая термодинамика и теплотехника: учебник для студентов вузов,
обучающихся по специальности "Биотехнология". - М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003. - 352 с.
Быстрицкий, Г. Ф. Основы энергетики: учебник для вузов. – М.: ИНФРА-М, 2005. –
278 с.
Основы теплотехники и энергосбережение [Электронный ресурс]: учеб. пособие [для
студентов 170500 (240801) "Машины и аппараты хим. пр-в" и 100700 (140104) "Пром.
теплоэнергетика"] / П. Т. Петрик [и др.]; ГОУ ВПО "Кузбас. гос. техн. ун-т", Каф. процессов, машин и аппаратов хим. пр-в. - Кемерово, 2006. - 244 с. – Режим доступа:
http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90128&type=utchposob:common.
3.2. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Техническая термодинамика и теплотехника [Электронный ресурс]: сб. задач [для
специальностей 240801 "Машины и аппараты хим. пр-в", 240401 "Хим. технология орган.
веществ", 240301 "Хим. технология неорган. веществ", 240403 "Хим. технология природ.
энергоносителей и углерод. материалов", 240502 "Технология переработки пласт. масс и
эластомеров"] / ГОУ ВПО "Кузбас. гос. техн. ун-т"; сост. Ю. О. Афанасьев, И. И. Дворовенко.
Кемерово,
2011.
96
с.
–
Режим
доступа:
http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90509&type=utchposob:common.
2. Кириллин, В. А. Техническая термодинамика: учебник для студентов вузов / В. А. Кириллин, В. В. Сычев, А. Е. Шейндлин. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 416 с.
3. Теплотехника: учеб. пособие для студентов нетеплоэнергетич. специальностей вузов / М.
М. Хазен [и др.]; под ред. Г. А. Матвеева. - М.: Высшая школа, 1981. - 480 с.
4. Алабовский, А. Н. Техническая термодинамика и теплопередача: учеб. пособие для сту-
6
5.
дентов технолог. спец. вузов / А. Н. Алабовский, И. А. Недужий. - Киев: Выща школа,
1990. - 255 с.
Рабинович, О. М. Сборник задач по технической термодинамике: учеб. пособие для энергомашиностроит. техникумов. - М.: Машиностроение, 1973. - 344 с.
3.3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Определение теплоемкости воздуха: методические указания к лабораторной работе № 2т
по дисциплине «Техническая термодинамика и теплотехника» для специальностей
240801 «Машины и аппараты химических производств», 240401 «Химическая технология
органических веществ», 240301 «Химическая технология неорганических веществ»,
240403 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов»,
240502 «Технология переработки пластических масс и эластомеров», по дисциплине
«Теоретические основы теплотехники» для студентов специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика» всех форм обучения / сост. Ю. О. Афанасьев, Н. В. Тиунова, О.
М. Умеренкова; КузГТУ. – Кемерово, 2010. – 14 c. – Режим доступа:
http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=559.
Методы измерения давления: методические указания к лабораторной работе по дисциплинам «Теоретические основы энергоресурсосбережения в химической промышленности» для студентов специальности 240801 «Машины и аппараты химических производств», «Техническая термодинамика и теплотехника» для студентов специальностей
240401 «Химическая технология органических веществ», 240301 «Химическая технология неорганических веществ», 240403 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов», 240502 «Технология переработки пластических масс и
эластомеров», по дисциплине «Теоретические основы теплотехники» для студентов специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика» всех форм обучения / Ю.О. Афанасьев, А. Р. Богомолов, О. М. Умеренкова; КузГТУ. – Кемерово, 2010. – 16 c. – Режим
доступа: http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=882.
Изучение зависимости давления воды и насыщенного водяного пара от температуры :
методические указания к лабораторной работе № 4т по дисциплине «Техническая термодинамика и теплотехника» для студентов специальностей 240801, 240401, 240301,
240403, 240502 и по дисциплине «Теоретические основы теплотехники» для студентов
специальности 140104 всех форм обучения / Е. Ю. Темникова, Н. В. Тиунова, Н. Н. Изотов;
КузГТУ.
–Кемерово
,
2010.
–
8
c.
–
Режим
доступа:
http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=4658.
Определение теплового эквивалента работы и механического эквивалента тепла: методические указания к лабораторной работе по курсу "Техническая термодинамика и теплотехника" для студентов специальностей 240801, 240301, 240401, 240403, 240502, по курсу
"Теоретические основы теплотехники" для студентов специальности 140104 всех форм
обучения/ Ю. О. Афанасьев, А. Р. Богомолов, О. М. Умеренкова; КузГТУ. – Кемерово,
2007. – 12 c. – Режим доступа: http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=3744.
Техническая термодинамика и теплотехника: методические указания по выполнению
самостоятельной работы по дисциплине «Техническая термодинамика и теплотехника»
для студентов специальностей 240401, 240301, 240403, 240502 всех форм обучения / Ю.
О. Афанасьев, Г.С. Козлова; КузГТУ. – Кемерово, 2008. – 16 с. – Режим доступа:
http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=3532.
Техническая термодинамика и теплотехника: программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальностей 240801 «Машины и аппараты химических производств», 240401 «Химическая технология органических веществ», 240301
«Химическая технология неорганических веществ», 240403 «Химическая технология
природных энергоносителей и углеродных материалов» заочной формы обучения / Ю. О.
7
7.
Афанасьев, И. И. Дворовенко; КузГТУ. – Кемерово, 2011. – 50 с. – Режим доступа:
http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=1302.
Расчет циклов тепловых и холодильных машин: методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Техническая термодинамика и теплотехника» для студентов специальностей 240401, 240301, 240403, 240502 очной и заочной формы обучения / Ю. О. Афанасьев, А. Р. Богомолов, П. Т. Петрик; КузГТУ. – Кемерово, 2007. – 50 с. – Режим доступа: http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=3271.