для специальности 110301 - "Механизация сельского хозяйства".

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
учебной дисциплины «Теплотехника»
____________________________________________________________________
для специальности: 110301 – «Механизация сельского хозяйства»
форма обучения: очная
Орел 2012
Предисловие
Рабочая программа по дисциплине «Теплотехника» разработана для студентов, обучающихся по специальности 110301 «Механизация сельского хозяйства».
Рабочая программа содержит следующие разделы:
1. Цель и задачи дисциплины.
2. Взаимосвязь дисциплины с ранее изучаемыми дисциплинами.
3. Структура дисциплины и распределение часов по семестрам.
4. Виды и трудоемкость занятий по разделам дисциплины.
5. Рабочий план лабораторного практикума.
6. Рабочий план самостоятельной работы студентов.
7. Рекомендуемый график учебных занятий.
8. Модульный метод изучения дисциплины.
9. Вопросы для самоконтроля
10. Перечень испытательных материалов.
11. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
Рабочая программа отражает все виды учебных занятий и формы самостоятельной работы, а также формы контрольных мероприятий и виды итоговой аттестации.
В рабочей программе дан список основной и вспомогательной литературы, указаны методические пособия и разработки.
Рабочая программа по дисциплине «Теплотехника» разработана на основании следующих документов:
1. Государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки инженеров по специальностям 110301.
2. Примерная программа дисциплины «Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве» по специальностям 110301.
Автор: ст. преподаватель каф. «Теплотехника
и электротехника»
____________ Лебедев Р.В.
Рецензент: зав. кафедрой «Механизации технологических
процессов в АПК» к.т.н., доцент
____________ Волженцев А.В.
СОГЛАСОВАНО
Декан факультета «Агротехника
и энергообеспечение» к.т.н. доцент
__________________ Коношин И.В.
УТВЕРЖДЕНО
Декан факультета «Агротехника
и энергообеспечение», к.т.н., доцент
__________________ Коношин И.В.
Зав. кафедрой «Теплотехника и
электротехника», к.т.н., доцент
________________ Карпович Э.В.
Рабочая программа рассмотрена и одобрена
Председатель метод. комиссии факультета, к.т.н., доцент ________ Коренев В.Н.
Заведующий кафедрой «Теплотехника и электротехника», к.т.н., доцент _____________________Карпович Э.В.
Содержание
1. Цель и задачи учебной дисциплины...…………………………………………4
1.1. Цель преподавания дисциплины……………………………………………..4
1.2. Задачи дисциплины…………………………………………………………...4
1.3 . Требования к уровню освоения содержания дисциплины…………………4
2. Взаимосвязь дисциплины с ранее изучаемыми дисциплинами...……………4
3. Структура дисциплины и распределение часов по семестрам...……………..5
4. Виды и трудоемкость занятий по темам……...………………………………..5
5. Рабочий план лабораторного практикума...…………………………………...8
6. Рабочий план самостоятельной работы студентов (СРС)…...………………..9
7. Рекомендуемый график учебных занятий……………………………………..9
8. Модульный метод изучения дисциплины
…………………………………………………………10
9. Вопросы для самоконтроля...…………………………………………………..11
10. Перечень испытательных материалов…...………………………………… 13
11. Учебно-методическое обеспечение дисциплины…...……………………….13
11.1. Средства обеспечения освоения дисциплины……………………………..13
11.2. Рекомендуемая литература………………………………………………….13
11.3. Материально-техническое обеспечение дисциплины…………………….14
1. Цель и задачи учебной дисциплины
1.1 Цель преподавания дисциплины
Эффективное функционирование сельскохозяйственного производства связано с широким использованием тепловой энергии. В общем энергетическом балансе сельского хозяйства нашей страны на долю тепловой энергии приходится
до 80%.
Поэтому цель преподавания дисциплины «Теплотехника» – это научить будущих инженеров обеспечивать эффективное производство тепловой энергии и
уметь ее рационально использовать в сельскохозяйственном производстве.
1.2 Задачи дисциплины
Для достижения поставленной цели в процессе преподавания дисциплины
необходимо решить следующие задачи – это дать будущим специалистам необходимый объем теоретических знаний и предоставить им возможность овладеть
определенной совокупностью практических навыков в области производства,
транспортирования и использования тепловой энергии.
1.3 Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Соответственно, изучив дисциплину, студент должен знать:
- основы технической термодинамики и теории теплообмена;
- методы и средства производства, транспортирования и использования
теплоты в сельском хозяйстве;
- конструкцию и особенности эксплуатации теплотехнического оборудования;
- пути и средства экономии теплоэнергетических ресурсов.
Получив отмеченный объем знаний, студент должен уметь:
- подбирать и эффективно эксплуатировать теплоэнергетические установки,
теплотехническое оборудование и тепловые сети;
-
владеть инженерными методами рационального использования энергетиче-
ских ресурсов;
- делать технико-экономическую оценку эффективности принимаемых решений в области теплоснабжения.
2. Взаимосвязь дисциплины «Теплотехника»
с ранее изученными дисциплинами
При изложении дисциплины «Теплотехника» используется материал следующих ранее изучаемых студентами дисциплин:
- Высшая математика. Дифференциальные уравнения;
- Физика. Механика. Основы молекулярной физики. Тепловое излучение;
- Гидравлика. Гидростатика и гидродинамика;
3. Структура дисциплины и распределение часов в семестре
по отдельным видам занятий
Таблица 1
№
п\п
Виды учебных занятий
Кол-во часов
Аудиторные занятия:
50
1.1
Лекционные занятия (ЛЗ)
30
1.2
Лабораторные работы (ЛР)
5*4=20
1.3
Семинарские занятия (СЗ)
-
1.4
Учебная НИРС
-
1.5
Другие виды аудиторных занятий
-
1.6
Аудиторные индивидуальные занятия студентов с
-
1
преподавателем (АИЗ)
2.
Самостоятельная работа студентов (СРС):
54
2.1
Расчетно-графическая работа
36
2.2
Подготовка к ЛР, ПЗ, СЗ, к текущей аттестации
18
Вид итогового контроля:
экзамен
№
п/п
1
4. Виды и трудоемкость занятий по темам дисциплины
Таблица 2
Наименование
Основное содержание лекций
Кол-во чатем лекций
сов
2
3
4
Модуль 1
«Техническая термодинамика»
Введение. ОсПредмет теплотехники, её структура. Предновные понятия мет термодинамики. Термодинамическая сии определения. стема. Уравнение состояния идеального газа.
Термодинамический процесс.
Смесь идеальСпособы задания состава газовой смеси. Заных газов.
кон Дальтона. Парциальное давление и объем.
Первый закон
Аналитическое выражение первого закона
термодинамитермодинамики. Энтальпия. Виды теплоемки. Теплоемкости. Теплоемкость газовых смесей. Основкость. Термоные термодинамические процессы идеальных
динамические
газов. Задачи изучения процессов.
процессы.
2
3.
Второй закон
термодинамики.
Энтропия. Аналитическое выражение второго закона термодинамики.
2
4.
Циклы газовых
тепловых двигателей.
Круговые процессы (циклы). Термический
КПД прямого цикла. Прямой обратимый
цикл Карно. Циклы поршневых двигателей
внутреннего сгорания.
2
5.
Первый закон
Аналитическое выражение первого закона
термодинамики термодинамики. Адиабатный процесс истедля потока.
чения идеального газа из сужающегося сопла. Дросселирование газов и паров.
Водяной пар. Принципиальная схема паротурбинной установки. Термодинамические
основы теплофикации.
2
6.
Влажный воздух.
Основные понятия. I, d – диаграмма влажного воздуха. Изображение процесса сушки
зерна. Способы сушки. Классификация сушилок.
2
Итого:
12
1.
2.
2
Модуль 2
«Основы теории теплообмена»
7.
8.
9.
Основные положения теории
теплообмена.
Теплопроводность.
Конвективная
теплоотдача.
Основные понятия и определения. Три механизма передачи теплоты. Основной закон
теплопроводности. Теплопроводность плоской и цилиндрической стенок.
2
Закон Ньютона-Рихмана. Теплоотдача при
свободном и вынужденном движении жидкости.
Теплообмен из- Основные понятия и законы. Теплообмен излучением.
лучением между двумя серыми телами.
2
Теплопередача. Теплопередача через плоскую стенку. КласТеплообменные сификация теплообменных аппаратов; осаппараты.
новные положения их теплового расчета.
2
Итого:
6
Модуль 3
«Применение теплоты в сельском хозяйстве»
10. Топливо и его
основные свойства.
Котельные
установки.
Основные сведения о топливе. Классификация топлив. Состав топлива и его характеристика.
Классификация котельных установок и котлов. Принципиальная схема котельной установки.
Назначение и устройство теплогенераторов.
2
11. Общие сведения о системе
теплоснабжения.
Потребители тепловой энергии в сельском
хозяйстве. Тепловая нагрузка, её виды. Классификация систем теплоснабжения. Источники тепловой энергии, их классификация.
2
12. Системы отопления.
Системы отопления, их классификация. Область применения различных видов систем.
Принципиальные схемы систем отопления.
2
13. Системы вентиляции.
Общие сведения о вентиляции. Классификация и область применения различных систем
вентиляции. Схемы систем.
2
Теплогенераторы
14. Горячее водоснабжение.
Классификация систем горячего водоснабжения. Схемы систем.
2
15. Основные технические мероприятия, обеспечивающие
теплосбережение.
Пути экономии тепловой энергии. Повышение теплозащитных качеств наружных
ограждающих конструкций. Повышение эффективности работы систем теплоснабжения.
Использование вторичных энергетических
ресурсов (ВЭР) и возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
2
Итого:
12
Всего:
15×2
30
5. Рабочий план лабораторного практикума
№
№
темы
п\п дисциплины
1
2
1.
2
2.
8
3.
9
4.
6
5.
7
Таблица 3
МетоРекодичемендуская
емая
лит-ра
лит-ра
6
7
Кол-во
часов
СРС
3
Модуль 1
Определение теплоемкости воздуха.
4
5
4
2
[3]
[4,6,8]
Определение теплоотдачи горизонтальной трубы.
4
2
[3]
[4,6,8]
Модуль 2
Определение коэффициента теплопередачи теплообменника.
4
2
[3]
[4,6,8]
Изучение i, s - диаграммы водяного пара.
Итого:
4
2
[3]
[4,6,8]
Модуль 3
Изучение i, d – диаграм4
мы влажного воздуха.
Всего: 5х4=20
2
[2]
[6,8]
Наименование лабораторной работы
№
п\п
6. Рабочий план самостоятельной работы студентов (СРС)
Таблица 4
Кол-во часов
Форма СРС
Семестр
по видам работ
1
Подготовка к лабораторным работам
6
5х2=10
2
Подготовка к текущей аттестации
Итого
6
3х4=12
22
7. Рекомендуемый график учебных занятий
№
п\п
17
1.
2.
3.
Таблица 5
Виды заняРазбивка часов по учебным неделям
тий
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
6 семестр
Лекции
2 2 2 2 22 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Лабора4
4
4
4
4
торные работы
Текущая
аттестация
Ат
Ат
Ат
8. Модульный метод изучения дисциплины
В соответствии с модульным методом обучения материал дисциплины расчленён
условно на три законченных раздела (модуля).
1) техническая термодинамика; (модуль 1);
2) основы теории теплообмена; (модуль 2);
3) применения теплоты в сельском хозяйстве (модуль 3);
Зачёты по отдельным модулям дисциплины и в итоге экзаменационная оценка
«автоматом» в течение семестра студентом может быть получена при выполнении
им следующих положений:
-посещение всех лекций;
-своевременное выполнение лабораторных работ и их защита с первой попытки
на «хорошо» или «отлично»;
-усвоение теоретического материала модуля на оценку «отлично» или «хорошо» и
своевременная его защита.
Учитывая количество часов, предусмотренных рабочим учебным планом, рейтинг соответствующих оценок составляет:
«удовлетворительно»-40-49;
«хорошо»
-50-58;
«отлично»
-59-68;
-Контроль знаний по отдельному модулю включает:
1) Защита студентами лабораторных работ.
2) Проведение зачёта по теоретическому содержанию модуля.
-Содержание модулей дано в разделе 4.
-Вопросы для подготовки к модулям представлены в разделе 9.
9. Вопросы для самоконтроля
Модуль 1 «Техническая термодинамика»
1.Предмет технической термодинамики. Основные понятия и определения.
2.Термодинамические параметры состояния. Уравнение состояния идеального газа. Термодинамический процесс и его изображение в P, V-координатах.
3.Внутренняя энергия. Работа расширения, её вычисление и изображение в P, Vкоординатах.
4. Энтропия. Теплота. Изображение теплоты в Т,S-координатах.
5.Аналитическое выражение первого закона термодинамики для закрытых систем
и его формулировка.
6.Теплоёмкость газов. Основные понятия и определения. Уравнение Майера.
7.Аналитическое выражение первого закона термодинамики для открытых систем
(для потока). Энтальпия.
8.Термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах. Изохорный процесс и его исследование.
9.Термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах. Изобарный процесс и его исследование.
10.Термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах. Изотермический процесс и его исследование.
11.Термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах. Адиабатный процесс и его исследование.
12.Термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах. Политропный процесс и его исследование.
13.Смесь идеальных газов. Способы задания смеси газов.
14.Круговые процессы (циклы). Прямые и обратные циклы.
15.Прямой обратимый цикл Карно. Термический КПД цикла Карно.
16.Математическое выражение второго закона термодинамики и его формулировки.
17.Газовые тепловые двигатели и их циклы. Основные характеристики циклов.
Задачи исследования циклов.
18.Цикл двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном
объёме.
19.Цикл двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном
давлении.
20.Цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты.
21.Водяной пар. Основные понятия и определения. P, V-диаграмма водяного пара.
22.Адиабатный процесс истечения газа. Сопло Лаваля.
23.Дросселирование газов и паров. Сущность процесса.
24.Принципиальная схема паротурбинной установки. Комбинированная выработка электроэнергия и теплоты. Основы теплофикации.
25.Влажный воздух. Основные понятия. Параметры влажного воздуха I, dдиаграмма.
Модуль 2 «Основы теории теплообмена»
26.Три механизма переноса теплоты. Основные понятия и определения теории
теплообмена.
27.Теплопроводность. Основной закон теплопроводности. Теплопроводность через плоскую и цилиндрическую стенки.
28.Конвективный теплообмен. Закон Ньютона-Рихмана. Теплоотдача при свободном и вынужденном движении.
29.Теплообмен излучением. Основные понятия. Закон Стефана-Больцмана. Теплообмен излучением между двумя серыми телами.
30.Теплопередача через плоскую и цилиндрическую стенки. Коэффициент теплопередачи и сопротивление теплопередачи.
31.Типы теплообменников. Основы теплового расчёта теплообменников.
Модуль 3 «Применение теплоты в сельском хозяйстве»
32.Общие сведения и классификация топлива. Состав и характеристика топлива.
33.Потребители теплоты в сельском хозяйстве. Классификация систем теплоснабжения. Их принципиальные схемы.
34.Источники тепловой энергии и их классификация.
35.Тепловые сети и их классификация. Принципиальные схемы. Способы прокладки теплопроводов.
36.Котельные установки и их классификация. Принципиальная схема котельной
установки.
37.Классификация котлов. Подбор котлов для котельной.
38.Теплогенераторы. Их назначение и устройство.
39.Микроклимат помещений и сооружений, инженерные системы его обеспечения.
40.Тепловой баланс помещений и сооружений. Мощность системы отопления.
41.Система отопления, её основные элементы.
42.Классификация систем отопления. Область применения различных видов систем отопления. Принципиальные схемы систем отопления.
43.Горячее водоснабжение. Классификация систем горячего водоснабжения. Схемы систем.
44.Системы вентиляции. Классификация и область применения различных систем. Схемы систем.
45.Технические мероприятия, обеспечивающие экономию тепловой энергии.
10. Перечень испытательных материалов
Экзаменационные билеты для итогового контроля знаний студентов (включены в
учебно-методический комплекс дисциплины).
11. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
11.1. Средства обеспечения освоения дисциплины
1)Плакаты, диаграммы водяного пара и влажного воздуха.
2)Горшенин В.П. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве./Практикум по решению задач. - Орёл: ОрелГАУ, 2008. - 46 с.
3)Горшенин В.П. Лабораторный практикум по теплотехнике. - Орёл: ОрелГАУ,
2007. - 109 с.
11.2 Рекомендуемая литература
Основная:
1)Теплотехника/ Баскаков А.П., Берг Б.В., Витт О.К., Кузнецов Ю.В., Филлиповский Н.Ф.- Учебник для нетеплоэнергетических вузов.-3-е изд.-М.: ИД «Бастед»,
2010. – 328 с.
2)Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи-Учебное пособие для вузов-3-е изд.- М.: ИД «Бастед», 2010. - 344 с.
3)Теплотехника / под общ. ред. Луканина А.В. – М.: Наука, 2009. – 671 с.
4)Тепло- и водоснабжение сельского хозяйства: Учебное пособие для вузов/ С.П.
Рудопашта, Н.И. Барановский, Б.Х. Драганов и др.; Под общ. ред. С.П. Рудопашты. - М.: Колос, 2007.-509 с.
5)Павлов И.И., Фёдоров М.Н. Котельные установки и тепловые сети.-3-е изд., перераб. и доп. - М: Стройиздат, 1986.-232 с.
6)Теплотехника: Учеб. для студентов вузов /А.М. Архаров, С.И. Исаев и др.; Под
общ. ред. В.И. Крутова. - М: Машиностроение, 1986.- 432 с.
7)Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция.-4-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1991. - 480 с.
8)Драганов Б.Х и др. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве. М.: Агропромиздат, 1990. - 463 с.
9)Захаров А.А. Применение теплоты в сельском хозяйстве.-3-е изд., перераб. доп.М.: Агропромиздат, 1986. - 283 с.
Дополнительная:
10)Инженерное оборудование сельских производственных зданий: Справочник
/А.Ф. Строй и др. - Киев: Урожай, 1988.-280 с.
11)Справочник по теплоснабжению сельскохозяйственных предприятий/В.В. Жабо и др.; Под. общ. ред. В.В. Уварова. - М.: Колос, 1983.-320 с.
12)Егиазаров А.Г. Отопление и вентиляция зданий и сооружений сельскохозяйственных комплексов. - М.: Стройиздат, 1981-239 с.
13)Строй А.Ф. Теплоснабжение и вентиляция сельскохозяйственных зданий и сооружений.- Киев: Высшая школа. Головное издательство, 1983.-215 с.
14)Захаров А.А. Практикум по применению теплоты в сельском хозяйстве.- М.:
Агропромиздат, 1985.-175 с.
11.3. Материально-техническое обеспечение дисциплины
1) Установка для определения теплоёмкости воздуха.
2) Установка для определения коэффициента теплопроводности.
3) Установка для определения коэффициента теплопередачи теплообменника.
4) Установка для определения коэффициента теплоотдачи.
5) Интерактивный комплект компьютерной программы «Виртуальная лаборатория по технической термодинамике и теплопередаче»