Закачати DOC-файл | Надрукувати | Повернутися до списку навчальних планів


Національний технічний університет України

“Київський Політехнічний Інститут”

Інститут енергозбереження та енергоменеджменту

Кафедра теплотехніки та енергозбереження

 

 

“Затверджую”

Директор ІЕЕ

А.В.Праховник

 

"___"_________ 2008 р.

                                                                           

 

 

 

НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА

ДИСЦИПЛІНИ

Основи термомолекулярної енергетики та технологій                                                   

для напрямів підготовки (спеціальностей):

  7.092204 “Електромеханічне обладнання енергоємних виробництв”  

(шифри та назви напрямів, спеціальностей)

__       _Денна_______

(форма навчання)

 

 

 

 

 

 

 

Ухвалено методичною                                     Програму рекомендовано кафедрою

 Радою НТУУ «КПІ»                                        теплотехніки та енергозбереження    

 ІЕЕ                                                                     протокол №____ від____________                                                             

 Протокол №___від_______                             “___”   __________ 2008 р.

 Голова методичної комісії                              Завідувач кафедри

_______ ________________                             теплотехніки та енергозбереження   

       (підпис)                          (ініціали,прізвище)

 

 

 

Київ 2008
І Загальні відомості

 

Дисципліна „Основи термомолекулярної енергетики та технологій” належить до циклу природничо-наукової підготовки.

Даний курс розглядається як дисципліна вибору ВНЗ і призначений для магістрів 6 року (11 семестр) відповідно до рішення Вченої ради НТУУ «КПІ» від 21 січня 2008 року і розпорядження №5-13 від 01 лютого 2008 р. Першого проректора проф. Ю.І.Якименко.

Світовий пріоритет у напрямку «»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ІІ Розподіл учбового часу

 

Семестр/ код кредитного модуля

Всього годин

Розподіл годин за видами занять

Кількість  МКР

Вид інд. завд.

Семестрова

 атестація

Лекції

Практичні заняття

Лабораторні роботи

СРС

Всього

У тому

числі на

виконання

індив. завдань.

3/

108

36

-

18

54

 

1

 

залік

Всього

108

36

-

18

54

 

1

 

залік

 

 

IІІ Зміст навчального матеріалу

 

Частина 1. Технічна термодинаміка.

Розділ 1.1 Загальні відомості. Основні поняття та закони технічної термодинаміки.

Тема 1.1.1 Термодинамічний стан та параметри стану. Рівняння стану ідеального газу.

 

Тема 1.1.2 Теплоємність. Теплота і робота. Ентропія.

Енергія та її види. Предмет та метод технічної термодинаміки.  Термодинамічна система. Термодинамічний стан. Параметри стану робочого тіла. Основні параметри стану робочого тіла. Рівняння стану ідеального газу. Теплоємність. Внутрішня енергія. Теплота і робота.

 

Тема 1.1.3 Основні закони технічної термодинаміки. Термодинамічні потенціали.

Ентальпія. Вільна та зв’язана енергія. Поняття ентропії та її розрахунок. Термодинамічний процес. Оборотний і необоротний термодинамічний процес. Перший закон термодинаміки. Термодинамічні потенціали. Другий закон термодинаміки.

 

Розділ 1.2. Дослідження енергетичної ефективності термодинамічних процесів ідеального газу.

Тема 1.2.1 Основні термодинамічні процеси. 

 

Тема 1.2.2  Політропні процеси.

Характеристика термодинамічного циклу. Ізотермічний, ізобарний, ізохорний, адіабатний, політропний процеси.

 

Розділ 1.3. Реальні гази. Термодинамічні процеси і властивості.

Тема 1.3.1 Водяна пара як реальний газ.

Водяна пара. Основні визначення. pv-діаграма водяної пари. Аналіз процесу пароутворення. Параметри стану води та водяної пари. Таблиці термодинамічних властивостей води та водяної пари. Параметри вологої насиченої пари. h-s діаграма водяної пари. Основні термодинамічні процеси водяної пари.

 

Розділ 1.4. Вологе повітря.

Тема 1.4.1. Характеристики, діаграми і процеси вологого повітря.

Основні визначення та характеристики вологого повітря. H-d діаграма і основні термодинамічні  процеси вологого повітря.

 

Розділ 1.5. Загальні властивості кругових термодинамічних процесів або термодинамічних циклів

Тема 1.5.1 Класифікація термодинамічних циклів. Цикли та теореми Карно. Ексергія.

Класифікація термодинамічних циклів. Прямий оборотний цикл Карно. Зворотний оборотний цикл Карно. Теореми Карно.

 

Тема 1.5.2 Стиснення робочих тіл.

Стиснення (нагнітання) робочих тіл. Ідеальний одноступінчастий компресор. Робочий процес одноступінчастого компресора з урахуванням шкідливого об’єму. Багатоступінчасте стиснення.

 

Розділ 1.6. Цикли двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ)

Тема 1.6.1 Цикли поршневих ДВЗ

 

Тема 1.6.2 Цикл газотурбінної установки

Опис технічного устрою та принципу дії ДВЗ. Класифікація ДВЗ за призначенням та технічними параметрами. Цикл ДВЗ з ізохорним підведенням теплоти (цикл Отто); цикл ДВЗ з ізобарним підведенням теплоти (цикл Дизеля). Цикл ДВЗ з підведенням теплоти під час сталого об’єму і сталого тиску (цикл Тринклера). ККД циклів та їхня порівняльна характеристика. Шляхи підвищення ККД циклів. Технічна схема газової турбіни  та принцип її дії. Цикл газової турбіни, ККД циклу.

 

Розділ 1.7. Цикли паросилових установок(ПСУ).

Тема 1.7.1 Схеми і робочі процеси ПСУ. Аналіз ефективності паросилових установок.

Схема ПСУ та робочий процес циклу Ренкіна. Побудова термодинамічного циклу ПСУ в h-s діаграмі. Обчислення ККД циклу та основних робочих характеристик установки.  Аналіз можливостей та шляхи підвищення ефективності циклу Ренкіна. Теплофікаційний цикл ПСУ, як приклад комбінованої енерготехнологічної схеми енергопостачання. Принцип регенерації теплоти. Парогазові цикли.

 

Розділ 1.8. Установки, що працюють за зворотними циклами.

Тема 1.8.1 Загальні характеристики холодильних установок. Цикл парової компресійної холодильної установки. Цикл теплового насосу.

Загальні характеристики холодильних установок. Цикли парової компресійної холодильної установки та її ККД. Цикл теплового насосу та його ККД.

 

Частина 2. Теплообмін.

Розділ 2.1. Теплопровідність.

Тема 2.1.1 Основні положення теплопровідності.

Загально технічні основи розрахунку процесів  теплообміну. Види теплообміну (теплопровідність, конвекція, випрмінювання). Основні поняття та визначеня  теорії теплообміну (температурне поле, температурний градієнт, тепловий потік). Закон Фур’є. Коефіцієнт теплопровідності. Визначення коефіцієнта теплопровідності різних тіл.  Диференційне рівняння теплопровідності. Крайові та граничні умови.

 

Тема 2.1.2. Стаціонарна теплопровідність.

Теплопровідність плоскої однорідної та багатошарової стінки під час стаціонарного режиму. Визначення температур поверхонь, термічних опорів та теплових потоків. Теплопровідність циліндричної одношарової стінки під час стаціонарного режиму.

 

Тема 2.1.3. Стаціонарна теплопровідність за граничних умов третього роду (теплопередача)

Теплопередача через плоску одношарову стінку. Коефіцієнт теплопередачі. Теплопередача через плоску багатошарову стінку. Графічний метод визначення температур на поверхні стінок. Теплопередача через одношарову циліндричну стінку.

Теплопередача через багатошарову циліндричну стінку. Теплова ізоляція. Критичний діаметр ізоляції. Принцип графічного визначення економічної товщини ізоляції. Інтенсифікація теплопередачі. Теплопередача через оребрену плоску стінку.

 

Розділ 2.2. Конвективний теплообмін

Тема 2.2.1 Основні поняття та визначення. Критеріальні рівняння.

Основні поняття конвективного  теплообміну. Режими течії Примежовий шар. Диференціальне рівняння тепловіддачі. Коефіцієнт тепловіддачі. Рівняння Ньютона-Ріхтера. Основи теорії подібності. Критерії подібності.  Теореми подібності. Критеріальні рівняння.

 

Тема 2.2.2 Тепловіддача за різних умов течії потоку.

Тепловіддача за вільної течії рідини в необмеженому просторі. Тепловіддача за вимушеної течії рідини в трубах. Тепловіддача за поперечного обтікання труби і пучка труб. Методика визначення коефіцієнта тепловіддачі в однофазних середовищах. 

 

Розділ 2.3. Тепловіддача за умов зміни фазового стану.

Тема 2.3.1 Тепловіддача за умов кипіння рідини.

 

Тема 2.3.2 Тепловіддача за умов конденсації пари.

Фізичні особливості процесу кипіння. Бульбашковий та плівковий режим кипіння. Криза кипіння. Критеріальні рівняння для визначення тепловіддачі під час кипіння рідини. Механізм конденсації пари. Плівкова та крапельна конденсація пари. Тепловіддача під час конденсації пари з паро газової суміші.   

 

Розділ 2.4. Теплове випромінювання.

Тема 2.4.1 Основні поняття і закони теплового випромінювання.

Основні поняття і визначення. Закон Планка. Закон Стефана-Больцмана. Закон Кірхгофа. Теплообмін випромінюванням між двома сірими поверхнями у прозорому середовищі. Теплообмін випромінюванням за наявності екранів. Призначення та принцип дії екранів. Особливості випромінювання газів.    

 

ІV Приблизний перелік лабораторних робіт.

 

          Під час виконання лабораторних робіт студенти набувають вміння практично вимірювати і розраховувати різні теплотехнічні характеристики, аналізувати і використовувати отримані результати практичних досліджень.

Приблизний перелік лабораторних робіт:

1.     Методи вимірювання кількості теплоти і теплоємності.  Калориметричний експеримент. Вимірювання температури. Експериментальне визначення ізобарної теплоємності повітря. Аналіз результатів дослідження (4 години).

2.     Експериментальне дослідження кривої пружності водяної пари в умовах зниженого тиску. Експериментальне визначення тисків пари. Вимірювання температури термометром опору. Побудова графіку залежності температури кипіння від тиску водяної пари. Аналіз результатів дослідження. Практичне використання результатів дослідження (2 години).

3.     Експериментальне визначення коефіцієнтів теплопровідності твердих тіл. Вимірювання теплових потоків і температур, обробка експериментальних даних. Розрахунок похибок. Аналіз результатів експериментів і їх практичне використання (4 години).

4.     Експериментальне визначення коефіцієнтів тепловіддачі від горизонтальних труб (гладкої і оребреної) в умовах вільного руху повітря. Визначення температур поверхні за допомогою датчиків температур – термопар. Обробка, аналіз результатів експериментів і їх практичне використання (4 години).

 

 

V Індивідуальні семестрові завдання.

Теми для самостійної роботи студентів:

1.   Термодинамічні властивості та процеси суміші газів. Рівняння стану суміші ідеальних газів.

Література: [1]: c.19 - 27.

2.   Термодинамічні властивості вологого повітря. Hd – діаграма і основні термодинамічні процеси вологого повітря.

 Література: [1]: c.189 - 198.

3.   Термодинаміка потоку газів та пари. Основні закономірності проходження газу і пари в коротких каналах змінного перерізу. Дроселювання газів і пари.

    Література: [1]: c.206 - 229.

4.   Розрахунок теплообмінних апаратів. Визначення середнього температурного напору і коефіцієнта теплопередачі.

   Література: [1]: c.189 - 198.

 

VІ Контрольні роботи

Метою контрольних робіт є перевірка опанування студентами основних понять, співвідношень та методів  теплотехнічних розрахунків.

Контрольні роботи виконуються за темами лабораторних робіт, як практичне використання відомостей з цих тем.

Теми контрольних робіт:

1.     Термодинамічний стан і параметри стану. Рівняння стану ідеальних газів. Теплоємність. Основні термодинамічні процеси.

2.     Діаграми і таблиці водяної пари. Параметри стану і процеси водяної пари.

 

VІІ Методичні вказівки.

Дисципліна „Термодинаміка та теплопередача” викладається для широкої низки спеціальностей різних бакалаврів. Обсяг дисципліни під час цього залишається майже однаковий. Тому цю програму можна використовувати для різних спеціальностей, а особливості обсягу і направленості спеціальностей відображати в робочих навчальних програмах.

 

VІІІ Навчально-методичні матеріали.

ІХ.1 Основна література:

1.      Константінов С.М. Технічна термодинаміка. – К.: Політехніка, 2001, - 377с.

2.      Константінов С.М. Теплообмін. – К.: Політехніка, 2005. – 303с.

3.      Константінов С.М., Луцик Р.В. Збірник задач з технічної термодинаміки. - К.: Політехніка, 2002, - 378с.

4.      Алабовський А.Н., Константинов С.М., Недужий И.А. Под редакцией профессора Константинова С.М. Теплотехника. – К.:  Высшая школа., 1986, -255с.

5.      Теплотехника: Учебник для студентов втузов / А.М.Архаров, С.И.Котипов и др.; Под общ.ред. В.И.Крутова. -  М.: Машиностроение, 1986. - 432с.

6.      Лабораторный практикум по термодинамике и теплопередаче. Под редакцией Крутова В.И. и Шишова Е.В. – М.: Высшая школа, 1988, -216с.

7.      Рывкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 400 с.

 

ІХ.2 Додаткова література:

1.     Кирилин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. – М.: Энергия, 1968, - 472с.

2.     Исаченко В.П., Осипов В.А., Сукомел А.С. Теплопередача: Учебник для студентов втузов. – Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1981, - 416с.

3.     Тепло- и  массообмен  в  горном  массиве  и  подземных  сооружениях.  /  Кремнев О.А., Журавленко В.Я. – К.: Наукова думка,1980, -480 с.

4.     Задачник по технической термодинамике и теории тепломассообмена: Учебное пособие для вузов. / Под ред. В.И.Крутова и Петрашицкого Г.Б. – М.: Высшая школа, 1986. -383 с.

 

Навчальну програму складено на основі освітньо-професійної програми СВО  для спеціальності 7.092204 “Електромеханічне обладнання енергоємних виробництв”

 

 

Розробник (и) програми

________________професор,  к.т.н.      Константінов С.М.________

(вчений ступінь, звання, прізвище та ініціали автора (ів) програми)

________________/____ Константінов С.М.____/

(підпис)                                                          (прізвище та ініціали)

Закачати DOC-файл | Надрукувати | Повернутися до списку навчальних планів | З початку >>