Цели и задачи курсовой работы - Кубанский государственный

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета энергетики
доцент ___________Винников А.В.
________________ 2015г
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины: «Электротехнология»
для бакалавров по направлению 35.03.05 «Агроинженерия»
квалификация «бакалавр»
факультета: Энергетики
Ведущая кафедра: Физики
Очная
Вид учебной работы
Всего часов
Курс, семестр
4,8
Лекции
20
Практич.занятия (семинары)
16
Лаборат. работы
16
Всего аудиторных занятий
52
Самостоятельная работа
56
Расч.-графич. работы
-
Контр. работы
-
Курсовая работа
+
Зачёт
-
Экзамен
+
Всего по дисциплине
108/3,0
Курс 4
Семестр 7
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ.
1.1. Цель изучения дисциплины.
Электротехнология
–
область
электротехники,
изучающая
прямое
использование энергии электрического тока, электрического или магнитного
поля, подводимого
непосредственно
к технологическому объекту и
преобразуемой в его рабочей зоне в другие виды энергии.
Цель
дисциплины
сельскохозяйственного
–
изучение
производства,
что
основ
электротехнологии
обеспечивает
реализацию
заданного технологического процесса, освоение методов решения задач по
рациональному использованию электроэнергии.
1.2. Задачи изучения дисциплины.
Задачи дисциплины – изучение основ использования и преобразования
электроэнергии в тепловую, химическую, механическую, световую для
обеспечения заданного технологического процесса, а также изучение
методов проектирования и использования технологических установок, их
устройства, расчета, наладки и режимов работы электротехнологического
оборудования и приборов.
1.3 Требования к формируемым компетенциям
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование
следующих компетенций:
а) общекультурные (ОК):
- способность анализировать социально-значимые проблемы и
процессы (ОК9)
б) профессиональные (ПК):
- использование основных законов естественно-научных дисциплин в
профессиональной деятельности, применение методов математического
анализа и моделирования(ПК1)
- способность решать инженерные задачи с использованием основных
законов механики, электротехники, гидравлики, термодинамики и
тепломассообмена; знание устройства и правил эксплуатации
гидравлических машин и теплотехнического оборудования (ПК3)
- способность использовать современные методы монтажа, наладки
машин и установок, поддержания режимов работы электрифицированных и
автоматизированных технологических процессов, непосредственно
связанных с биологическими объектами (ПК13)
- способность анализировать технологический процесс как объект
контроля и управления (ПК16).
2.ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ
СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ.
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
- физические основы и закономерности преобразования электроэнергии
в другие виды;
- устройство, принцип действия современного технологического
оборудования с/х назначения, основы управления и автоматизации, правила
эксплуатации и безопасного обслуживания;
- технологические особенности использования электроэнергии в
основных производственных и вспомогательных процессах;
-
методы
расчета
составляющих
элементов
и
проектирование
электротехнологических приборов, устройств и установок в целом.
Студент должен обладать навыками:
-
расчета
составляющих
элементов
и
проектирование
электротехнологических приборов, устройств и установок в целом –
- обслуживание и испытание электротехнологического оборудования;
Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо
для изучения данной дисциплины
Наименование дисциплины
Наименование разделов (тем)
1.Физика
Электричество и магнетизм
2. Гидравлика
Жидкости, основы строения
3. Электроника
Применение
полупроводниковых приборов
в импульсных генераторах
4. Теплотехника
Основы конструкции
пароводяных котлов и
теплообменников,
применяемых в с/х
производстве
5. Биология с основами экологии
Существующие
экологической
воздушного
и
бассейна
6.
Теплогенерирующие
холодильные машины
7. ТСХП
установки
методы
защиты
водного
и Особенности
конструкций
теплогенерирующих
установок и холодильных
машин
Новые методы сохранности
с/х продукции
8. Автоматизация технологических процессов
Новые методы автоматизации
технологических процессов
3.ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИД УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Всего часов по формам обучения
Очная
Вид учебной работы
Заочная
Всего часов
8 семестр
10 семестр
Общая трудоемкость
дисциплины
66
66
66
Аудиторные занятия
48
48
36
Лекции
34
34
20
Практические занятия (ПЗ)
14
14
Семинары (С)
-
-
Лабораторные работы (ЛР)
-
-
16
Самостоятельная работа
18
18
30
Виды итогового контроля
Курсовая работа,
зачет
Курсовая
работа, зачет
Курсовая
работа,
экзамен
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Введение.
Особенности
структуры
энергопотребления
и
энергоснабжения
сельскохозяйственных потребителей. Поле тепловой энергии в получении
сельскохозяйственной продукции и ремонтом производства. Решение и
углубление областей и направлений применения электроэнергии в сельском
хозяйстве. Применение электрического нагрева в тепловых процессах
сельскохозяйственного
производства
и
быту
сельского
населения.
Применение электричества непосредственно в технологических процессах
сельского
хозяйства.
Электрический
нагрев
и
Электротехнология.
Определения. Место дисциплины в системе комплексной электрификации
сельскохозяйственного производства и подготовке инженеров электриков
сельского хозяйства.
Раздел 1. Электрический нагрев.
1.1 Основы теории и расчета электронагревательных устройств.
1.2 Уравнение Максвелла, вектор Умова-Пойтинга.
1.3 Способы преобразование электромагнитной волны.
Раздел 2. Способы и устройства преобразования электрической энергии
в тепловую
2.1Общие принципы преобразования электрической энергии в тепловую..
Схемы прямого и косвенного преобразования. Способы электрического
нагрева.
2.2Электронагревательные
устройства.
Определения.
Классификация
электронагревательных установок (НУ) по способу нагрева, принципу
нагрева, принципу действия, роду и частоте тока, способу теплопередачи,
рабочей температуре. Примеры ЭНУ сельскохозяйственного назначения.
Раздел 3. Основы расчета (теплового) электронагревательных установок
3.1 Задачи и содержание ЭНУ. Конструктивный и проверочный расчеты.
Понятие о полном расчете. Тепловой и электрический расчет. Основы
кинетики нагрева. Уравнение и его анализ.
3.2 Расчеты мощности установок. Полезная, расчетная, потребляемая установленная номинальная мощность. Температурные режимы и
энергетические показатели основных процессов сельскохозяйственного
производства.
3.3 Определение основных конструктивных размеров ЭНУ.
3.4 Основные расчеты тепловой изоляции.
3.5 Определение теплового КПД.
Раздел 4.Электронагрев сопротивлением. Прямой нагрев
4.1 Физические основы электронагрева сопротивлением. Прямой и косвенный нагрев.
4.2 Электроконтактный нагрев. Электрическое сопротивление проводников
1-го рода, разновидность электрического нагрева, нагрев деталей простой
формы. Электроконтактная сварка и наплавка. Расчет параметров и выбор
нагревательных трансформаторов.
4.3 Электродный нагрев. Сущность и применение в сельскохозяйственном
производстве. Электрическое сопротивление проводников 2-го рода.
Электропроводность воды. Выбор материала электродов. Допустимые
значения плотности тока и напряженности электрического поля.
Электродные системы (электродные нагреватели) и их параметры.
Регулирование мощности. Расчет электродных систем. Недостатки
электродного нагрева. Применение индукционного нагрева в ремонтном
производстве.
Раздел 5. Электронагрев сопротивлением. Косвенный нагрев
5.1 Физические основы косвенного нагрева сопротивлением. Области
применения, достоинства и недостатки
5.2 Электрические нагреватели сопротивления. Определение. Типы
нагревателей, срок службы, Материалы для нагревателей сопротивления
и требования, предъявляемые к ним.
5.3 Основы инженерного расчета нагревателей. Задачи и содержание расчета.
Тепловой расчет, определение мощности и площади активной
(теплоотдающей) поверхности нагревателей. Расчет термического
сопротивления и удельной поверхностной мощности нагревателей,
простейших случаях теплопередачи теплопроводностью, конвекцией
излучением.
5.4 Электрический расчет. Выбор частоты тока, питающего напряжения,
способа регулирования мощности, разработка схемы включения
нагревателей. Расчет геометрических размеров нагревателей. Применение
метода подбора. Особенности расчета нагревателей.
5.5 Приближенные методы расчета нагревателей. Трубчатые
электронагреватели (ТЭНы), их свойство, технические данные,
применение, выбор.
5.6 Нагревательные провода и кабели, назначение, техническая характеристика, применение в сельскохозяйственном производстве, расчет
основных параметров нагревательных устройств.
5.7 Инфракрасный нагрев. Особенности и применение. Электрические излучатели и их выбор.
Раздел 6. Электродуговой нагрев
6.1 Физическая природа электрической дуги. Свойство, строение и виды
дуги, температура дуги. Полная и эффективная мощность. Статическая
вольтамперная характеристика.
6.2 Источники сварочного тока и требования, предъявляемые к ним.
Параметры источника сварочного тока. Внешние характеристики. Сварочные трансформаторы. Условия устойчивого тока. Внешние
характеристики. Сварочные трансформаторы. Условия устойчивого
горения дуги. Способы регулирования сварочного тока. Источники
постоянного сварочного тока. Выбор источников сварочного тока.
Раздел 7. Диэлектрический нагрев.
7.1 Физические основы диэлектрического нагрева. Поляризация
диэлектриков. Удельная мощность, выделяемая в диэлектрике.
7.2 Определение параметров установок и их выбор. Расчет простейших
диэлектрических нагревателей.
7.3 Нагрев в поле СВЧ. Состояние и перспективы применения
диэлектрического нагрева в сельском хозяйстве, в частности для
пастеризации соков, молока и других продуктов питания.
Раздел 8. Индукционный нагрев жидких с/х продуктов
8.1 Нагрев воды и различных водных систем для последующего ее
использования в тепломассообменных аппаратах с/х назначения, в
частности паровых и водяных котлах низкого и среднего давления,
кормозапарниках и водоподогревателях.
8.2 Нагрев молока и молочных продуктов с целью пастеризации и
приготовления различных молочных продуктов (сыров, творога, кефира и
т.д.)
5. РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
Расчетно-графических работ - нет
6. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Тематика курсовых работ.
Расчет электронагревательной установки.
Цели и задачи курсовой работы
Целью курсовой работы является:
-закрепление, углубление и обобщение знаний, полученных студентом во
время изучения курса «Электрический нагрев и Электротехнология»;
-развитие навыков самостоятельного решения конкретных инженерных
задач по применению в процессах сельскохозяйственного производства
электронагрева и электротехнологии;
-подготовка к выполнению более сложной инженерной задачи –
дипломного проектирования.
Выполненная курсовая работа должна продемонстрировать знание
студентом:
-современного состояния и перспективы применения электронагрева и
электротехнологии в сельскохозяйственном производстве;
-устройства, работы, технических данных, способов управления и
автоматизации современного электронагревательного и
электротехнологического оборудования;
-основных правил обслуживания и техники безопасности при эксплуатации
оборудования.
умение студента:
-обосновать технико-экономическими расчетами применение электронагрева и электротехнологии в отраслях и процессах сельскохозяйственного
производства;
-произвести расчет и проектирование устройств электронагрева и
электротехнологии;
- разработать способы управления и автоматизации установок.
Краткое содержание курсовой работы
Расчетно-пояснительная записка должна содержать следующие вопросы,
выполняемые в той последовательности, в которой они изложены.
Примерное содержание:
Введение. Обоснование применения электронагрева в заданном процессе,
агрегате, на объекте.
1. Выбор способа электронагрева и вида электронагревательной установки.
2. Расчет и выбор основных параметров электронагревательной установки.
3. Расчет силовой сети, выбор аппаратуры управления и защиты.
4. Разработка схемы управления.
5. Расчет системы автоматического регулирования температуры.
6. Правила технической эксплуатации и техники безопасности.
7. Определение технико-экономических показателей.
Выводы.
Литература.
Объем графической части и пояснительной записки
Общий объем расчетно-пояснительной записки 25-30 стр.
В графической части приводится конструкция разработанной установки,
электрических
нагревателей,
преобразователей,
принципиальные
электрические схемы соединений, управления и автоматизации.
Объем графической части 1-2 листа формата А-4.
7. Перечень практических занятий (семинаров)
Номер
занятия
Тема занятия
Количество Вид отчетности о
часов
самостоятельной
работе
1
Вводное занятие. Ознакомление
с лабораторией. Обоснование
применения электронагрева.
Выбор вида нагревательной
установки, выдача задания
2
2
Разработка электрического
водонагревателя емкостного
типа для прифермской молочной
с поголовьем 100 голов КРС.
Расчет и выбор основных
параметров.
2
Проверка
расчетов по
предыдущему
занятию
3
Расчет силовой сети, выбор
аппаратуры управления и
защиты.
2
Проверка
расчетов по
предыдущему
занятию
4
Разработка
электрокалориферной установки
для подогрева приточного
воздуха в свинарке маточнике.
Расчет и выбор основных
параметров.
2
Проверка
расчетов по
предыдущему
занятию
5
Разработка схемы управления.
2
Проверка
расчетов по
предыдущему
занятию
6
Разработка узла
электроподогрева воздуха для
бункера активного
2
Проверка
расчетов по
предыдущему
-
вентилирования зерна. Расчет и
выбор основных параметров.
7
Защита курсовых проектов
занятию
Проверка
курсовых
проектов
2
8. План лабораторных работ
Номер
п/п
1
2
3
4
5
Тема занятия
Вводное занятие. Ознакомление с
лабораторией, инструктаж по БЖД,
выдача задания. Исследование
низкотемпературного индуктивного
нагревателя
Исследование
проточного
электродного водонвгревателя
Исследование установки нагрева
деталей
машин
токами
промышленной частоты
Исследование
установки
индукционного нагрева воды
Исследование работы элементного
водонагревателя
Вид
Количеств отчетности о
о часов
самостоятельн
ой работе
2
-
2
Проверка
отчетов
по
предыдущему
занятию
2
Проверка
отчетов
по
предыдущему
занятию
2
Проверка
отчетов
по
предыдущему
занятию
2
Проверка
отчетов
по
предыдущему
занятию
6
7
8
Изучение
устройства
и
исследование режимов работы
холодильного агрегата
Исследование режимов работы
электрического воздухонагревателя
ЛП-2,0/220-4,0
Изучение датчиков температуры
2
Проверка
отчетов
по
предыдущему
занятию
2
Проверка
отчетов
по
предыдущему
занятию
2
_
9. Производственная (учебная) практика
Программой не предусмотрено
10. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ ПОД
КОНТРОЛЕМ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
Виды и объем самостоятельной работы
Всего
часов
Вид самостоятельной работы
Форма
контроля
Самостоятельное изучение некоторых тем
4
Доклад
6
Реферат
Выполнение студенческих работ по темам
дисциплины по заданию преподавателя.
8
Сдача работ в
патентноинформационный
отдел
Общий объем
18
Написание рефератов
Рекомендуемая литература для самостоятельного изучения
Номер
темы
1.3
2.2
3.4
Тема (вопрос)
Способы
преобразования
электромагнитной волны
Электронагревательные
устройства
сельскохозяйственного
назначения
Основные
изоляции
расчеты
тепловой
Основная
литература
Дополнительная
литература
[6]
[1]
[6],[2]
Разработки
ученых и
сотрудников
университета.
Патентный фонд
КубГАУ.
4.3
5.7
7.6
Применение
индукционного
нагрева
в
ремонтном
производстве
[6],[1]
Инфрокрасный
нагрев.
Особенности и применение.
Электрические излучатели и их
выбор.
[1]
Электрохимические
обработки материалов.
методы
[18], Курс
лекций
11. Экзаменационные вопросы
1. Общая теория нагрева проводников.
2. Закон Джоуля-Ленца. Нагрев сопротивлением.
3. Общие принципы преобразования электрической энергии в тепловую.
4. Способы электрического нагрева.
5. Схемы прямого и косвенного преобразования.
6. Конструкционные материалы, применяемые для изготовления
нагревательных элементов.
7. Основы теории и расчета электронагревательных устройств.
8. Уравнение Максвелла, вектор Умова-Пойтинга
9. Электронагревательные устройства. Определения. Классификация
электронагревательных установок.
10.Конструктивный и проверочный расчеты ЭНУ. Понятие о полном
расчете.
11.Тепловой расчет ЭНУ. Основы кинетики нагрева.
12.Электрический расчет электронагревательных установок.
13.Расчетет и выбор основных параметров электронагревательной
установки.
14.Определение зависимостей мощности нагревательной установки
электродного нагрева и удельной проводимости воды от температуры
нагрева.
15.Конструктивный и проверочный расчеты ЭНУ. Понятие о полном
расчете.
16.Расчеты мощности ЭНУ установок. Полезная, расчетная, потребляемая
установленная номинальная мощность.
17.Температурные режимы и энергетические показатели основных
процессов сельскохозяйственного производства.
18.Электроконтактный нагрев. Электроконтактная сварка и наплавка.
19.Электрическое сопротивление проводников 1-го рода,
Электроконтактный нагрев, нагрев деталей простой формы.
20.Электродный нагрев. Сущность и применение в сельскохозяйственном
производстве.
21.Электрическое сопротивление проводников 2-го рода. Электропроводность воды.
22.Допустимые значения плотности тока и напряженности электрического
поля при электродном нагреве.
23.Электродные системы (электродные нагреватели) и их параметры.
Недостатки электродного нагрева.
24.Электрические нагреватели сопротивления. Определение. Типы
нагревателей, срок службы.
25.Электрический расчет трубчатого электронагревателя (ТЭН).
26.Расчет электрокалориферной установки для подогрева приточного
воздуха.
27.Индукционный нагрев.
28.Энергетический расчет индукционного нагревателя.
29.Электрический и конструкционный расчет индуктора.
30.Расчет КПД индукционной установки.
31.Применение электрического нагрева в тепловых процессах
сельскохозяйственного производства.
32.Теплообмен излучением. Основные определения. Закон СтефанаБольцмана.
33.Диэлектрический нагрев, применение в различных технологических
процессах.
34.Диэлектрический нагрев, расчет установки диэлектрического нагрева.
12. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
Рекомендуемая литература:
Основная:
1. Ястребов П.П., Смирнов И.П. Электрооборудование и Электротехнология.
Уч. пособие для ВУЗов. М., «Высшая школа»,1987.
2. Гайдук В.Н., Шмигель В.Н. Практикум по электротехнологии. М.:
Агропромиздат, 1989
3. Применение электрической энергии в с/х производстве. Справочник. Под
редакцией акад. ВАСХНИЛ Листова П.И. М., «Колос», 1974.
Дополнительная:
1. Кудрявцев И.В., Карасенко В.А. Электронагрев и Электротехнология. М.,
«Колос», 1975.
2. Изаков Ф.Я., Козинский В.А. и др. Практикум по применению
электрической энергии в сельском хозяйстве. М., «Колос», 1972.
3. Басов А.М. и др. Электроочистительные машины. М., «Машиностроение»,
1968.
4. Белоусов В.Н., Копытов Ю.В. Путь экономии энергоресурсов в народном
хозяйстве. М., «Энергоатомиздат», 1986.
5. Грасимович Л.С., Кудрявцев И.Ф. Полупроводниковые пленочные
нагреватели в сельском хозяйстве. М., «Урожай», 1973.
6. Карасенко В.А. Электронагревательные установки в сельском хозяйстве.
М., «Урожай», 1971.
7. Копытов
Ю.В.,
Чуланова
Б.А.
промышленности. М., «Энергия», 1978.
Экономия
электроэнергии
в
8. Минин
Г.П.,
Копытов
Ю.В.,
Веселов
С.И.
Справочник
по
электропотреблению в промышленности. М., «Энергия», 1978.
9. Основы промышленной электроники. Под редакцией Герасимова В.Г. М.,
«Высшая школа», 1978.
10.Попилов Д.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка
материалов. М., «Машиностроение», 1982.
11.Попилов Д.Я. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам
обработки материалов. Л. «Машиностроение», 1971.
12.Рубцов П.А., Осетров П.А., Бондаренко С.П. Применение электрической
энергии в сельском хозяйстве. М., «Колос», 1971.
13.Указания по компенсации реактивной мощности в распределительных
сетях. Минэнерго СССР. Госэнергонадзор. ВНИИЭ. М., «Энергия», 1974.
14.Фомичев Е.П. Электротехнологические промышленные установки. Киев.
«Вища Школа», 1979.
15.Электротехнологические промышленные установки. М., «Энергоиздат»,
1982.
16.Электротермическое оборудование. Справочник. М., «Энергия», 1967.
17.Электротехнический справочник: В 3 т. – Т. 3. Кн. 1: Производство,
передача и распределение энергии. Под ред. Герасимова В.Г. и др. М.,
«Энергоиздат», 1982
18.В.И. КлассенОмагничивание воды и водных систем М., «Наука» 1982
19.Гершгал
Д.А.,
Фридман
В.М.
«Ультразвуковая
аппаратура»,
М:,
«Энергия» 1967
20.Кривопишин А.П. Озон в промышленном птицеводстве, «Агропромиздат»
1989
Средства обеспечения освоения дисциплины
1. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине
«Электротехнология» / Куб.ГАУ; Сост. В.К. Андрейчук, И.А. Потапенко,
Д.А. Нормов.Краснодар, 1997. С. 70.
2. «Электротехнология»: Методическое пособие по выполнению курсовой
работы / Куб.ГАУ; Сост. И.А. Потапенко, Д.А. Нормов, А.В. Богдан.
Краснодар. 2004. С.72.
3. Электротехнология: Методические рекомендации по изучению дисциплины
по изучению дисциплины / Росс. гос. аграр. заоч. ун-т; Сост. З.Р. Корсакова,
В.А. Оберюхтин. М., 2000. С. 43.
4. Патентно-информационный фонд Кубанского государственного аграрного
университета.
13. МАТЕРИАЛЬНО - ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Лаборатория для проведения практических занятий по дисциплине
«Электротехнология» включает в себя 30 посадочных мест для проведения
практических занятий, стол преподавателя, учебную доску, а так же 15 столов
для проведения лабораторных занятий. Курсовое проектирование ведется по
методическому пособию по выполнению курсовой работы [2] разработанные
коллективом кафедры. Для проведения технических расчетов и выполнение
графической части проекта используется компьютерный класс факультета
(лицензионное программное обеспечение Matchad 13, Autocad 2006).
14. Протокол
согласования рабочей программы с другими дисциплинами специальности
Наименование
дисциплины, с которой
проводилось
согласование
1. Эксплуатация эл.
оборудования
2. Проектирование
систем
электрификации
Кафедра
ЭМиЭП
ПЭЭ
Предложения об
изменениях в рабочих
программе. Заключение
о итогах согласования
Подпись
зав.
кафедрой