Домой

Рабочая программа учебной дисциплины "техническая термодинамика" Цикл




Скачать 325.95 Kb.
НазваниеРабочая программа учебной дисциплины "техническая термодинамика" Цикл
Дата05.01.2013
Размер325.95 Kb.
ТипРабочая программа
Содержание
Рабочая программа учебной дисциплины
Часть цикла
Часов (всего) по учебному плану
3 семестр – 8;4 семестр - 8
3 семестр 63 час
1 Цели и задачи освоения дисциплины
По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов
Задачами дисциплины являются
2 Место дисциплины в структуре ооп впо
3 Результаты освоения дисциплины
4 Структура и содержание дисциплины
Всего часов за 3-й и 4-й семестры
Третий семестр
Четвертый семестр
4.2.2. Практические занятия
4.3 Лабораторные работы
4.4 Расчетные задания
5 Образовательные технологии
Практические занятия
Самостоятельная работа
...
Полное содержание
Подобные работы:




МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ


Направление подготовки: 140100 Теплоэнергетика и теплотехника

Профили подготовки: «Энергетика теплотехнологии», «Энергообеспечение предприятий», «Промышленная теплоэнергетика», «Автономные энергетические системы», «Экономика и управление на предприятии теплоэнергетики»


Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная


^ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА"



Цикл:

профессиональный




^ Часть цикла:

базовая




дисциплины по учебному плану:

ИПЭЭф: Б3..5




^ Часов (всего) по учебному плану:

288




Трудоемкость в зачетных единицах:

8

^ 3 семестр – 8;
4 семестр - 8


Лекции

72 час

3, 4 семестры

Практические занятия

54 час

3, 4 семестры

Лабораторные работы

18 час

4 семестр

Расчетные задания

30 час самостоят. работы

3, 4 семестры

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

144 час

^ 3 семестр 63 час

4 семестр 81 час

Экзамены




3, 4 семестры

Курсовые проекты (работы)

не предусмотрены

не предусмотрены



Москва - 2010

^ 1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является

изучение законов сохранения и превращения энергии, применительно к системам передачи и трансформации теплоты, в том числе при химических превращениях;

освоение методики расчета термических и калорических свойств веществ, применительно к рабочим телам тепловых машин и теплоносителям, получение навыков работы с литературными и электронными базами данных по термодинамическим свойствам веществ;

изучение основ термодинамического анализа рабочих процессов в теплосиловых, теплонасосных и холодильных машинах и методик анализа их энергетической эффективности;

изучение термодинамических циклов энергоустановок и методик анализа их энергетической эффективности.


^ По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

  • самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

  • демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовность использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);

  • к проведению измерений и наблюдений, составлению описания проводимых исследований, подготовке данных для составления обзоров, отчетов и научных публикаций (ПК-19);

  • к применению справочных материалов о термодинамических свойствах газов и жидкостей при расчетах и анализе рабочих процессов в тепловых машинах и другом теплотехническом оборудовании

  • рассчитывать количественные характеристики процессов, протекающих в конкретных технических системах на основе существующих методик (ПК-8, ПСК-2);

  • выполнять численные и экспериментальные исследования, проводить обработку и анализ результатов (ПК-10);

  • анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-12);



^ Задачами дисциплины являются:

  • обеспечение базовой теплотехнической подготовки, включающей освоение основных законов термодинамики и методов их применения для анализа и расчета процессов, используемых в тепловых машинах и других теплотехнических установках;

  • получение навыков работы с литературными и электронными базами справочных данных;

  • освоение методов расчета термодинамических процессов в разнообразных теплоэнергетических и низкотемпературных установках;

  • освоение методов термодинамического анализа и оценки эффективности процессов и циклов теплосиловых, теплонасосных и холодильных установок;



^ 2 МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям «Энергетика теплотехнологии» (ЭТ), «Энергообеспечение предприятий» (ЭП), «Промышленная теплоэнергетика» (ПТ), «Автономные энергетические системы» (АЭС), «Экономика и управление на предприятии теплоэнергетики» (ЭиУ) направления 140100 Теплоэнергетика и теплотехника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Математика", "Физика", “Химия”

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы

  • при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы

  • при изучении базовых дисциплин "Тепломассообмен” (для всех профилей), ”Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологии” (для всех профилей), “Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии“ (для профиля кафедры ХиЭЭ АЭС),

  • при изучении вариативных дисциплин “Котельные установки и парогенераторы” (профили кафедр ТМПУ ЭОП, ТМПУ ПТ, ПТС ПТ, ЭВТ ЭОП, ЭКО ЭиУ); ”Котельные установки теплотехнологических систем” (профили кафедр ЭВТ ЭТТ); “Конструктивные схемы теплотехнологических установок” (профили кафедр ЭВТ ЭТТ); “Проектирование и эксплуатация теплотехнологических объектов” (профили кафедр ЭВТ ЭТТ); “Нагнетатели и тепловые двигатели” (профили кафедр ТМПУ ЭОП, ТМПУ ПТ, ПТС ПТ, ЭВТ ЭТТ, ЭВТ ЭОП, ХиЭЭ АЭС, ЭКО ЭиУ); “Основы трансформации тепла” (профили кафедр ТМПУ ЭОП, ТМПУ ПТ, ПТС ПТ, ЭВТ ЭОП, ХиЭЭ АЭС); “Источники и системы теплоснабжения предприятий и ЖКХ” (профили кафедр ТМПУ ЭОП, ТМПУ ПТ, ПТС ПТ, ХиЭЭ АЭС); “Источники производства теплоты” (профили кафедры ЭВТ ЭОП); Источники производства теплоты (профили кафедры ЭВТ ЭОП); “Тепломассообменное оборудование предприятий” (профили кафедр ТМПУ ЭОП, ТМПУ ПТ, ПТС ПТ, ХиЭЭ АЭС); “Термовлажностные и низкотемпературные технологические процессы и установки” (профили кафедры ЭВТ ЭТТ); “Производственное обучение на ТЭЦ” (профили кафедр ТМПУ ЭОП, ТМПУ ПТ, ПТС ПТ, ЭВТ ЭТТ, ХиЭЭ АЭС, ЭКО ЭиУ); “Технологические энергоносители предприятий” (профили кафедр ТМПУ ЭОП, ТМПУ ПТ); “Технологические энергоносители и энергосистемы предприятий” (профили кафедры ПТС ПТ); “Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки” (профили кафедр ЭВТ ЭТТ, ЭВТ ЭОП, ЭВТ ЭОП).

  • при изучении следующих дисциплин по выбору “Системы топливоснабжения” (профили кафедр ТМПУ ЭОП, ТМПУ ПТ, ПТС ПТ, ЭКО ЭиУ); “Энергосберегающая автономная энергетика” (профили кафедр ХиЭЭ АЭС); “Отопление, вентиляция и кондиционирование” (профили кафедр ТМПУ ЭОП, ТМПУ ПТ); “Энергетические системы обеспечения жизнедеятельности” (профили кафедр ПТС ПТ, ЭКО ЭиУ); “Энергобалансы предприятий” (профили кафедр ТМПУ ЭОП, ТМПУ ПТ, ПТС ПТ, ЭКО ЭиУ); “Энергоаудит и энергосбережение на промпредприятиях” (профили кафедр ПТС ПТ, ЭКО ЭиУ); “Эксплуатация теплоэнергетических установок” (профили кафедр ПТС ПТ, ЭКО ЭиУ); “Промышленные и бытовые установки и с-мы иск.климата” (профили кафедры ТМПУ ПТ); “Охрана окружающей среды в теплотехнологических системах” (профили кафедр ЭВТ ЭТТ, ЭВТ ЭОП); “Топливоснабжение предприятий” (профили кафедры ЭВТ ЭОП); “Теплотехнология переработки топлив” (профили кафедры ЭВТ ЭТТ); “Расчет и проектирование тепломассообменного оборудования” (профили кафедры ТМПУ ПТ); “Компьютерные технологии в расчетах теплотехнологических процессов” (профили кафедр ЭВТ ЭТТ, ЭВТ ЭОП); “Расчет и проектирование тепломассообменного оборудования” (профили кафедры ТМПУ ПТ); “Основы теплотехнологии энергоемких производств” профили кафедры (ЭВТ ЭТТ).



^ 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

  • законы сохранения и превращения энергии применительно к системам передачи и трансформации теплоты, в том числе при химических преобразованиях (ОК-7, ПК-2);

  • основные источники информации о термодинамических свойствах рабочих тел и теплоносителей теплотехнических установок (ОК-11, ПК-6);

  • особенности и методы расчета термодинамических процессов и циклов теплоэнергетических, теплонасосных и холодильных установок (ОК-11, ПК-8, ПСК-4);

  • методы оценки эффективности термодинамических процессов и циклов теплоэнергетических, теплонасосных и холодильных установок (ПК-10).


Уметь:

  • вычислять показатели энергетической эффективности прямых и обратных термодинамических циклов (ПК-9);

  • проводить термодинамический анализ циклов и процессов в теплосиловых машинах, тепловых насосах, холодильных машинах и высокотемпературных технологиях с целью оптимизации их рабочих характеристик (ПК-9);

  • использовать современные методы расчета и способы обработки информации о термодинамических свойствах веществ, используемых в тепловых технологиях (ОК-11, ПСК-4);

Владеть:

  • основами термодинамического анализа рабочих процессов в теплосиловых машинах, теплонасосных и холодильных установках определения параметров их работы, тепловой эффективности (ОК-6, ПК-6);

  • основными методами измерений, обработки результатов и оценки погрешностей измерений (ПК-18);

  • методиками лабораторного определения свойств материалов (ПК-19);

  • терминологией в области технической термодинамики (ОК-2);

  • навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);

  • навыками поиска информации о термодинамических свойствах рабочих тел, хладагентов и теплоносителей теплотехнических установок (ОК-11, ПК-6, ПСК-4).


^ 4 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц, 288 часов.



п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)


лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

3 семестр

1

Основные понятия термодинамики

6

3

2

2

-

2

Тест на знание единиц измерения

2

Первый закон термодинамики

8

3

2

2

-

4

Устный опрос

3

Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости идеальных газов

6

3

2

2

-

2

Устный опрос

4

Процессы с идеальными газами

32

3

5

5

-

22

Контрольная работа

Расчетное задание

5

Второй закон термодинамики

18

3

4

4

-

10

Устный опрос

6

Смеси газов

8

3

2

2

-

4

Контрольная работа

7

Методы термодинамического анализа

10

3

4

4

-

2

Устный опрос

8

Фазовые диаграммы и процессы с реальными веществами

25

3

6

11

-

11

Контрольная работа

9

Характеристические функции, уравнения состояния и дифференциальный аппарат термодинамики

6

3

3

1

-

2

Устный опрос

10

Основы химической термодинамики

8

3

4

2

-

2

Устный опрос

11

Третий закон термодинамики и его следствия


5

3

2

1

-

2

Устный опрос




Зачет

2

3

-

-

-

3

Собеседование




Экзамен

36

3

-

-

-

36

Устный экзамен




Итого

135

3

36

36

-

63







Продолжение таблицы 4.1







1

2

3

4

5

6

7

8

9







Всего часов




лк

пр

лаб

сам.




4семестр

1

Процессы истечения газов и жидкостей в соплах

18

4

5

3

4

6

Контрольная работа

2

Влажный воздух

9

4

2

1

2

4

Устный опрос

3

Циклы паротурбинных установок

36

4

8

6

4

18

Расчетное задание Контрольная работа

4

Теплофикационные циклы

10

4

3

2

2

3

Устный опрос Контрольная работа

5

Циклы АЭС

5

4

2

1

-

2

Устный опрос Контрольная работа

6

Циклы ГТУ и ДВС

15

4

8

2

2

3

Устный опрос Контрольная работа

7

Циклы парогазовых установок

7

4

2

1

2

2

Устный опрос

8

Циклы холодильных и теплонасосных установок

13

4

6

2

2

3

Устный опрос Контрольная работа




Зачет

4

4

-

-

-

4

Собеседование




Экзамен

36

4

-

-

-

36

Устный экзамен




Итого

153

4

36

18

18

81







^ Всего часов за 3-й и 4-й семестры

288

3,4

72

54

18

144






4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции


^ ТРЕТИЙ СЕМЕСТР


1 Основные понятия термодинамики


Техническая термодинамика как теоретическая основа систем энергообеспечения (теплотой, электроэнергией и холодом). Понятия о термодинамических системах, параметрах состояния, равновесных и неравновесных процессах. Определение понятий термодинамической системы и окружающей среды. Функции состояния и функции процесса. Уравнение состояния идеальных газов. Термические коэффициенты и соотношение между ними.


2 Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики как закон сохранения и превращения энергии. Теплота и работа - формы передачи энергии. Принцип эквивалентности тепла и механической работы. Формулировки первого закона термодинамики. Внутренняя энергия и ее свойства. Энтальпии и её свойства. Виды работ термомеханической системы и связь между ними. Первый закон термодинамики для стационарного потока массы. Вывод и примеры его приложения. Определение изобарной и изохорной теплоемкостей, вывод уравнения для их соотношения. Определение теплоемкости. Размерность теплоемкостей. Соотношение массовой, мольной и объемной теплоемкостей. Теплоемкость идеальных газов. Уравнение Майера.


3 Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости идеальных газов

Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости газов. Зависимость теплоемкости идеального газа от температуры. Формула Эйнштейна для расчета колебательных степеней свободы.


4 Процессы с идеальными газами

Внутренняя энергия и энтальпия идеального газа. Таблицы термодинамических свойств идеальных газов. Основные процессы идеальных газов. Вывод соотношений для относительных объемов и давлений для адиабатного процесса с учетом зависимости теплоемкости от температуры. Политропные процессы и их анализ. Графическое представление процессов в Pv и PT-диаграммах.


5 Второй закон термодинамики

Понятие об обратимых и необратимых процессах. Второе начало термодинамики. Формулировки и аналитическое выражение. Интеграл Клаузиуса. Определение энтропии. Вывод формулы для расчета изменения энтропии в процессах с идеальными газами. КПД прямого цикла Карно и теоретический холодильный коэффициент цикла Карно. Первая и вторая теоремы Карно. Изменение энтропии в необратимых процессах. Энтропийный метод термодинамического анализа для процесса теплообмена в конденсаторе ПТУ. Изменение энтропии в необратимых процессах. Энтропийный метод термодинамического анализа для процессов расширения (в турбине) и сжатия (в компрессоре).

T,S - диаграмма и ее свойства. Термодинамические циклы в T,S - диаграмме. Понятие о среднеинтегральной температуре подвода и отвода теплоты. Возрастание энтропии изолированной системы. Свойства энтропии. Аналитическое выражение второго закона термодинамики.


6 Смеси газов

Смеси идеальных газов. Основные определения. Способы задания состава смеси. Уравнение состояния Клапейрона-Менделеева для смеси идеальных газов. Расчет термодинамических свойств идеальных газов по свойствам компонентов. Энтропия смеси идеальных газов.

Смеси реальных газов. Калорические эффекты смешения. Определение калорических эффектов смешения по объемному эффекту смешения. Зависимость калорических эффектов смешения от давления и концентрации.


7 Методы термодинамического анализа

Изменение энтропии в необратимых процессах. Энтропийный метод термодинамического анализа для процесса теплообмена в конденсаторе ПТУ. Изменение энтропии в необратимых процессах. Понятие об изоэнтропном (внутреннем относительном) КПД. Энтропийный метод термодинамического анализа для процессов расширения (в турбине) и сжатия (в компрессоре).

Определение эксергии. Потери эксергии. Формула Гюи -Стодола. Эксергетический КПД.

Эксергетический метод термодинамического анализа. Эксергия неподвижной системы и стационарного потока. Эксергия источников теплоты с постоянной и переменной температурами. Эксергетический кпд турбины и компрессора. Эксергетический кпд теплообменного аппарата и трубопровода. Эксергетический кпд прямого цикла. Эксергетический кпд обратного цикла.


8 Фазовые диаграммы и процессы с реальными веществами

Фазовое равновесие и фазовые переходы. Агрегатные состояния. Фазовая p,T - диаграмма. Правило фаз Гиббса. Полные TS, PV и PT диаграммы для нормальных веществ.

PV и PT диаграммы для состояний воды и пара. Степень сухости, кипящая жидкость, сухой насыщенный и влажный пар. Справочные таблицы по теплофизическим свойствам воды и водяного пара. Метастабильные состояния переохлажденного пара и перегретой жидкости. Фазовые PV, hP, hS диаграммы в области жидкости и водяного пара. Свойства воды и водяного пара. Зависимость теплоемкости Cp водяного пара от температуры при до- и сверхкритических давлениях.

Равновесные изотермический, изобарный и изохорный процессы реального вещества в PV, TS, PT и hS диаграммах. Расчет теплоты и работы. Фазовые PV, hP, hS диаграммы в области жидкости и пара. Теоретический и реальный адиабатный процесс в турбинах и компрессорах. Изображение адиабатных процессов в TS и hS диаграммах. Вычисление технической работы и мощности.

Процесс адиабатного дросселирования. Изображение процесса в TS, hP диаграммах. Кривая инверсии в hP и PT диаграммах. Вывод зависимости коэффициента адиабатного дросселирования от изменения термических параметров. Аналитическое и графическое (в TS диаграмме) сравнение процессов адиабатного дросселирования и изоэнтропного расширения.


9 Характеристические функции, уравнения состояния и дифференциальный аппарат термодинамики

Условие термодинамического равновесия в изолированной системе. Условия термодинамического равновесия при взаимодействии системы с окружающей средой.

Условия устойчивости и равновесия в изолированной однородной системе. Принцип Ле Шателье – Брауна. Условие фазового равновесия в области жидкости и пара. Анализ устойчивости фаз в области жидкости и пара с помощью химического потенциала.

Зависимость теплоты парообразования от температуры. Уравнение Клайперона-Клаузиуса.

Уравнение состояния реального газа Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса в PV диаграмме. Коэффициент сжимаемости. Температура Бойля. Уравнение состояния реального газа в вириальной форме.

Характеристические функции для закрытой термодинамической системы и вывод соотношений Максвелла.

Выражение теплоемкостей Cp и Cv через изменение энергий Гельмгольца и Гиббса.

Летучесть реального газа. Характеристические функции при изменяющемся в системе количестве вещества. Характеристические функции многокомпонентной (гетерогенной) системы.

Дифференциальные уравнения, связывающие u, h реальных газов с термическими параметрами в V, T –переменных. Дифференциальные уравнения, связывающие u, h реальных газов с термическими параметрами в P, T –переменных. Дифференциальные уравнения, связывающие теплоемкости реальных газов Cp и Cv между собой и с производными от P, V, T –параметров.


10 Основы химической термодинамики

Тепловые эффекты химических реакций. Закон Гесса и его следствия. Соотношение между изохорным и изобарным эффектами реакции. Определение теплового эффекта химической реакции при условиях, отличающихся от стандартных. Зависимость теплового эффекта химической реакции Qp от температуры. Закон Кирхгофа. Анализ химического равновесия с помощью энергии Гиббса. Физический смысл химического потенциала. Константа равновесия. Закон действующих масс. Принцип Ле Шателье – Брауна. Аналитическое выражение второго начала термодинамики для необратимых химических реакций. Химическое равновесие и закон действующих масс. Выражение зависимости константы равновесия от температуры. Вывод уравнения Вант-Гоффа. Графическая иллюстрация зависимости константы равновесия (lnK) от температуры (1/Т).


11 Третий закон термодинамики и его следствия

Тепловая теорема Нернста. Гипотеза Планка. Третий закон термодинамики и его следствия. Определение значения абсолютной величины энтропии на основе калорических данных.


^ ЧЕТВЕРТЫЙ СЕМЕСТР

1 Процессы истечения газов и жидкостей в соплах

Уравнение первого закона термодинамики для стационарного потока. Адиабатное течение газа и несжимаемой жидкости. Вывод зависимости скорости звука от термодинамических параметров. Уравнение Лапласа. Скорость и расход газа в суживающихся соплах. Кризис течения в суживающемся сопле. Сравнение скорости звука в газовых и жидких средах. Вычисление критического отношения давлений и скорости звука в соплах. Переход на сверхзвуковые режимы течения в комбинированном сопле. Уравнение неразрывности в дифференциальной форме. Качественный анализ зависимости выходной скорости потока для диффузоров и сопел при скоростях набегающего потока меньших или больших скорости звука. Вычисление выходных скорости, сечения (расхода) в соплах при заданных скоростях набегающего потока. Параметры полного адиабатического торможения потока. Истечение с учетом необратимости. Коэффициенты скорости и расхода.


2 Влажный воздух

Основные определения. . h-d диаграмма. Определение относительной влажности , массового влагосодержания d и точки росы по h-d диаграмме. Определение точки росы и парциального давления водяного пара по формулам и по h-d диаграмме. Определение по h-d диаграмме количества удаленной влаги. Процесс сушки влажного материала нагретым воздухом в h,d- диаграмме влажного воздуха. Вычисление энтальпии влажного воздуха.


3 Циклы паротурбинных установок

Принципиальная схема паротурбиной установки. Цикл в p,v и T,s диаграммах. Термический КПД цикла. Влияние P, T – параметров теоретического цикла на КПД и мощность ПТУ. Анализ цикла Ренкина с учетом необратимых внутренних потерь. Внутренние относительные КПД турбин и насосов. Действительный и относительный КПД цикла. Абсолютный эффективный КПД ПТУ. Диаграмма тепловых потоков в ПТУ. Цикл ПТУ с промежуточным перегревом пара. Термический КПД, удельные расходы пара и тепла. Цикл ПТУ с промежуточным перегревом пара. Зависимость термического КПД от давления промперегрева. Регенеративный цикл ПТУ. Схема с подогревателями смешивающего типа. Термический КПД, удельные расходы пара и тепла. Регенеративный цикл ПТУ. Схема с подогревателями поверхностного типа. Термический КПД, удельные расходы пара и тепла. Зависимость КПД цикла от температуры питательной воды и числа регенеративных подогревателей. Теоретические TS и TD – диаграммы для бесконечного числа регенеративных подогревателей.


4 Теплофикационные циклы

Совместная выработка электроэнергии и теплоты для технологических процессов, для обеспечения населения отоплением и горячим водоснабжением. Теплофикационный цикл ПТУ с противодавлением. Теплофикационный цикл с отборами пара. Отопительный коэффициент и удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении. Расчет удельных расходов топлива при комбинированной выработке теплоты и электроэнергии.


5 Циклы АЭС

Принципиальная схема атомной электростанции с реактором ВВЭР.

Циклы атомных станций с водяным теплоносителем. Цикл насыщенного пара с промежуточной сепарацией. Цикл с сепарацией и перегревом пара.


6 Циклы ГТУ и ДВС

Процессы сжатия газов в P,v и T,s – диаграммах. Необратимое адиабатное сжатие в компрессоре. Работа охлаждаемого одноступенчатого компрессора. Многоступенчатый компрессор. Процессы сжатия рабочего тела в поршневых компрессорах с межступенчатым охлаждением в P,v и T,s – диаграммах. Соотношение для определения оптимального перепада давлений между ступенями компрессора. Процессы сжатия рабочего тела в поршневых компрессорах с охлаждением цилиндра в P,v и T,s – диаграммах. Затраченная работа. Отведенная теплота.

Цикл ДВС с изохорным подводом теплоты. Цикл ДВС с комбинированным подводом теплоты. Цикл ДВС с изобарным подводом теплоты. Термический КПД и удельная работа.

Сравнение циклов ДВС с изохорным, изобарным и комбинированным подводом теплоты.

Принцип работы эжектора и h,s – диаграмма процессов.

Теоретический цикл и схема ГТУ. Влияние параметров рабочего тела на КПД и мощность ГТУ. Цикл и схема ГТУ с внутренними потерями в турбомашинах. Влияние параметров рабочего тела на КПД и мощность ГТУ. Теоретический цикл ГТУ с многоступенчатым сжатием и расширением газа. Влияние параметров цикла на термический КПД и мощность ГТУ. Цикл и схема ГТУ с 3-х ступенчатым сжатием, 2-х ступенчатым расширением и предельной регенерацией. Термический КПД и мощность ГТУ. Теоретический регенеративный цикл ГТУ. Зависимость термического КПД от температур Т2 и Т4 для циклов ГТУ с различной степенью регенерации.



  1. Циклы парогазовых установок

Бинарный парогазовый цикл с газо-водяным подогревателем. Бинарный парогазовый цикл с котлом-утилизатором. Термический КПД и мощность парогазовой установки.

8 Циклы холодильных и теплонасосных установок

Принципиальная схема газовой холодильной установки. Теоретический и действительный цикл газовой холодильной установки. Цикл и схема газовой холодильной установки с двухступенчатым сжатием рабочего тела в компрессорах. Цикл и схема парокомпрессионной холодильной установки. Цикл и схема регенеративной парокомпрессионной холодильной установки. Термодинамические характеристики обратных циклов. Сравнение термодинамических характеристик циклов газовой и парожидкостной холодильных установок. Цикл и схема парокомпрессионного теплового насоса. Вычисление коэффициента преобразования теплоты и мощности приводного электродвигателя. Цикл и схема парокомпрессионного теплового насоса на диоксиде углерода. Коэффициент преобразования теплоты и коэффициент совместного использования теплоты и холода. Цикл и схема парокомпрессионного теплового насоса. Вычисление коэффициента преобразования теплоты и эксергетического КПД при комбинированной выработке теплоты и холода.


^ 4.2.2. Практические занятия

5 семестр

  1. Параметры состояния термодинамической системы.

  2. Понятие об идеальном газе. Первый закон термодинамики для неподвижной системы. Виды работ в термомеханической системе и соотношение между ними.

  3. Первый закон термодинамики для потока вещества. Расчет технической работы, мощности турбин и компрессоров в адиабатных процессах. Расчет количества подведенной/отведенной теплоты в изобарном процессе.

  4. Приложение первого закона термодинамики к процессам изохорного подвода / отвода теплоты и адиабатного расширения (без совершения работы)

  5. Расчет политропных процессов.

  6. Контрольная работа №1 «Термодинамические процессы идеального газа».

  7. Смеси идеальных газов. Приложение уравнения состояния идеальных газов к расчету параметров смеси. Расчет энтропии смеси идеальных газов.

  8. Контрольная работа №2 «Термодинамические свойства смесей идеальных газов».

  9. Эксергия неподвижной системы. Эксергия потока массы. Расчет эксергетического КПД турбины и компрессора.

  10. Эксергия источников теплоты с постоянной и переменной температурами. Расчет эксергетического КПД прямого цикла.

  11. Термодинамические свойства воды и водяного пара, таблицы свойств водяного пара. Области состояний воды и водяного пара в PV, TS, PT и hS диаграммах.

  12. Расчет подводимой/отводимой теплоты, работы и внутренней энергии в изотермическом процессе с водяным паром. Представление процессов в PV, TS, PT и hS диаграммах.

  13. Расчет подводимой/отводимой теплоты, работы и внутренней энергии в изохорном процессе с водяным паром. Представление процессов в PV, TS, PT и hS диаграммах.

  14. Расчет подводимой/отводимой теплоты в изобарном процессе с водяным паром. Представление процессов в PV, TS, PT и hS диаграммах.

  15. Расчет адиабатных процессов с водяным паром без совершения технической работы. Представление процессов в PV, TS, и hS диаграммах.

  16. Расчет адиабатных процессов с водяным паром с производством технической работы. Представление процессов в PV, TS, и hS диаграммах.

  17. Расчет процессов адиабатного дросселирования. Представление процессов в hP, TS, и hS диаграммах.

  18. Контрольная работа №3 «Термодинамические свойства и процессы водяного пара».



4 семестр


  1. Истечение газов и водяного пара из суживающихся сопел и из сопел Лаваля.

  2. Контрольная работа №4 «Истечение идеальных газов и водяного пара из сопел».

  3. Термодинамические циклы паротурбинных установок с промежуточным перегревом пара.

  4. Термодинамические циклы паротурбинных установок с регенерацией.

  5. Термодинамические основы теплофикации.

  6. Контрольная работа №5 «Расчет циклов паротурбинных установок».

  7. Термодинамические циклы газотурбинных установок.

  8. Термодинамические циклы холодильных машин и тепловых насосов.

  9. Контрольная работа №6 «Термодинамические циклы газотурбинных установок, двигателей внутреннего сгорания и холодильных машин».

.


^ 4.3 Лабораторные работы

4 семестр

№1. Исследование изотермического сжатия реального газа и расчет таблиц термодинамических свойств CO2.

№2. Изохорное нагревание воды и водяного пара.

№3. Определение изобарной теплоемкости термодинамических свойств воздуха при атмосферном давлении.

№4. Исследование процессов во влажном воздухе.

№5. Исследование процесса адиабатного истечения водяного пара через суживающееся сопло.

№6. Исследование процесса адиабатного истечения воздуха через суживающееся сопло.

№7. Влияние параметров рабочего тела цикла Ренкина на его удельную работу и КПД.

№8. Влияние параметров рабочего тела цикла паротурбинной установки с промежуточным перегревом пара на его удельную работу и КПД.

№9. Влияние количества подогревателей и параметров рабочего тела на удельную работу и КПД цикла паротурбинной установки с регенерацией.


^ 4.4 Расчетные задания

3 семестр

Расчет термодинамического цикла, совершаемого идеальным газом.

4 семестр

Расчет термодинамического цикла паротурбинной установки с промежуточным перегревом пара и регенерацией.


4.5 Курсовые проекты и курсовые работы

Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен».

^ 5 ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия

3,4 семестры

При чтении лекций используется компьютерная демонстрационная программа «Визуальное сопровождение лекций по термодинамике», разработанная на кафедре ТОТ.

При чтении лекций в каждом разделе указываются имена программ, которые могут быть использованы для определения термодинамических свойств идеальных газов и водяного пара.

^ Практические занятия

Использование информационных технологий не предусмотрено.

Лабораторные работы

4 семестр

Объем обучения с применением информационных технологий, разработанных на кафедре- 10 часов.

Используются математические модели циклов паротурбинных установок (2 часа).

Защита лабораторных работ (тестирование) проводится на ПК (8 часов).

Объем работы на ПК- 10 часов.

^ Самостоятельная работа

3,4 семестры

Для выполнения расчётных заданий рекомендуется использовать программы, представленные в пособии "Расчет термодинамических процессов идеального газа" и программы вычисления свойств рабочих веществ, расположенные в Интернете на сайтах www.tpc.nm.ru и www.wsp.ru, подготовленных с участием сотрудников кафедры,

математический пакет MATHCAD2000. Общий объём для выполнения Р.З. - 30 часов, из них на ЭВМ - 20 часов.

^ 6 ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – экзамены.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 4 семестр.

^ 7 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1 Литература:

а) основная литература:

1. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика, 5-е изд.,-М.: Издательский дом МЭИ, 2008. 496 с.


б) дополнительная литература:

1. Александров А.А. Термодинамические основы циклов теплоэнергетических установок. Учебное пособие. − М.: Издательство МЭИ, Изд. 2, 2006.−158 с.

2. Сборник задач по технической термодинамике / Т.Н. Андрианова, Б. В. Дзампов, В.Н. Зубарев, С. 1А. Ремизов, Н.Я. Филатов, 5-е изд.-М.: Издательский дом МЭИ, 2006.-356 с.

3.Зубарев В.Н., Александров А.А., Охотин В.С. Практикум по технической термодинамике.- 3-е изд.,-М.: Энергоатомиздат, 1986. 304 с.

4.Охотин В. С. Циклы газотурбинных и парогазовых установок/ -М.: МЭИ, 1984.-52 с.


в) Методические указания.

1. Барковский В.В. Расчет процессов изменения состояния воды по справочнику «Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара».-М.: Издательский дом МЭИ, 2008.-32 с.


г) Описания лабораторных работ.

  1. Зубарев В. Н., Охотин В. С. Изотермический процесс сжатия реального газа. М: Изд-во МЭИ, 2000.16 с.

  2. Зубарев В. Н., Охотин В. С. Изохорное нагревание воды и водяного пара.  М: Изд-во МЭИ, 2000.12 с.

  3. Алтунин В. В., Охотин В.С. Определение изобарной теплоемкости и термодинамических свойств влажного и сухого воздуха. М: Изд-во МЭИ, 2006.12 с.

  1. 4.Утенков В. Ф., Филатов Н. Я. Исследование процесса адиабатного истечения водяного пара через суживающееся сопло. М: Изд-во МЭИ, 2001.12 с.

  1. Охотин В. С., Прусаков П. Г. Исследование процесса адиабатного истечения воздуха через суживающееся сопло.  М: Изд-во МЭИ, 2000.12 с.

  2. Алтунин В.В., Казанджан Б. И. Исследование процессов во влажном воздухе.  М.: МЭИ, 2004.12 с.

  3. Охотин В. С., Александров А.А., Царев В. В. Математическое моделирование термодинамических циклов ТЭС. Сборник лабораторных работ  М: Издательский дом МЭИ, 2006.28 с.



д) Технические и профессиональные справочники, обеспечивающие практическую деятельность по дисциплине.

  1. Зубарев В.Н., Филатов Н.Я. Термодинамические свойства газов: Методическое пособие.  М: Издательство МЭИ, 2004.48 с.

  2. Александров А.А., Орлов К.А., Очков В.Ф.. Теплофизические свойства рабочих веществ теплоэнергетики: Справочник.-М.: Издательский дом МЭИ, 2009,- 224 с.

  3. Охотин В.С., Александров А.А. Таблицы термодинамических свойств хладагентов. М: Издательский дом МЭИ , 2006.32 с.


^ 7.2 Электронные образовательные ресурсы:

  • программы вычисления свойств рабочих веществ, расположенные в Интернете на сайтах www.tpc.nm.ru и www.wsp.ru, и электронные калькуляторы свойств воды и водяного пара WaterSteamCalculator и свойств газов WaterSteamGasesCalculator;

  • пакет электронных программ ЦИКЛЫ_ПТУ для моделирования циклов ПТУ;

  • пакет электронных программ для тестирования выполнения лабораторных работ

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

каждый обучающийся в МЭИ(ТУ) получает пароль для доступа к указанным выше электронным ресурсам для расчетов свойств веществ

.

б) другие:

не предусмотрены


^ 8 МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника»

и профилям: «Энергетика теплотехнологии», «Энергообеспечение предприятий», «Промышленная теплоэнергетика», «Автономные энергетические системы», «Экономика и управление на предприятии теплоэнергетики».


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., профессор Сухих А.А.


"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИПЭЭф

д.т.н., профессор Клименко А.В.


"УТВЕРЖДАЮ":

зам. зав. каф.ТОТ по учебной работе

к.т.н., доцент Утенков В.Ф.

Скачать 325.95 Kb.
Поиск по сайту:



База данных защищена авторским правом ©dogend.ru 2019
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Уроки, справочники, рефераты