Рабочая программа фтпу 1 22/01 учебной дисциплины федеральное агентство по образованию государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования icon

Рабочая программа фтпу 1 22/01 учебной дисциплины федеральное агентство по образованию государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования


Смотрите также:
Рабочая программа ф тпу 1-21/01 учебной дисциплины федеральное агентство по образованию...
Рабочая программа учебной ф тпу 1-21/01 дисциплины федеральное агентство по образованию...
Рабочая программа учебной дисциплины Федеральное агентство по образованию Государственное...
Рабочая программа дисциплин а Техническое обслуживание и ремонт автомобилей (название...
Рабочая программа ф тпу 1 21 / 01 федеральное агентство по образованию государственное...
Рабочая программа учебной ф тпу 1-21/01 дисциплины федеральное агентство по образованию...
Программа дисциплины сд. В. 01 Коммерция Цели и задачи дисциплины...
Программа дисциплины сд. Р. 01. Налоги и налогообложение Цели и задачи дисциплины...
Программа дисциплины сд. Ф. 08 Исследование систем управления Цели и задачи дисциплины...
Программа дисциплины сд. Р. 02. Финансовый менеджмент Цели и задачи дисциплины...
Рабочая учебная программа (специалитет) Федеральное агентство по образованию Государственное...
Рабочая программа тпу 1- 21/01 Федеральное агентство по образованию Государственное...



Загрузка...
скачать

Рабочая программа ФТПУ 7.1 – 22/01

учебной дисциплины


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ


Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования


ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


УТВЕРЖДАЮ

Декан ТЭФ, профессор

_______ Г.В.Кузнецов

"____"________2009 г.


ТЕПЛОТЕХНИКА


Рабочая программа для направления 130500 "Нефтегазовое дело" специальностей 130503 "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", 130501 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ", 130504 "Бурение нефтяных и газовых скважин"


Институт геологии и нефтегазового дела

Обеспечивающая кафедра – "Теоретической и промышленной теплотехники"


Курс 3

Семестр 5

Учебный план набора 2007 г. с изменениями _2009___ года


^ Распределение учебного времени


Лекции 24 час. (ауд.)

Практические занятия 16 час. (ауд.)

Лабораторные занятия 8 час. (ауд.)


Всего аудиторных занятий 48 часа (ауд.)

Самостоятельная работа 22 часов (ауд)

^ Общая трудоемкость 70 часов

Зачет в 5 семестре


Томск 2009 г.


ПРЕДИСЛОВИЕ


1. Рабочая программа составлена на основе Государственного стандарта ТПУ специальностей 130503 "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", 130501 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ", 130504 "Бурение нефтяных и газовых скважин", утвержденного в 2000 г.


РАССМОТРЕНА И ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры теоретической и промышленной теплотехники "___" сентября 2009 г.,

протокол №


2. Разработчик: старший преподаватель, к.т.н. ____________ Т.А.Нагорнова


3. Зав. обеспечивающей кафедрой теоретической и промышленной

теплотехники, доцент, к.т.н. _____________ Ю.А. Загромов


4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающими кафедрами специальностей, СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.


Зав. выпускающей кафедрой ГРНМ

(геологии и разработки нефтяных

месторождений),

доцент, кандидат физ.-мат. наук _______________ Б. Б. Квеско


Зав. выпускающей кафедрой ТХНГ

(Кафедра транспорта и хранения

нефти и газа) доцент,

кандидат технических наук _____________ А.В. Рудаченко


Зав. выпускающей кафедрой БС

(Кафедра бурения скважин)

профессор, доктор техн. наук ______________ В.Д. Евсеев


АННОТАЦИЯ


Каф. ТПТ ТЭФ

Ассистент, к.т.н. Нагорнова Татьяна Александровна

Тел. (3822) 42-08-33


Цель: получение знаний по расчету, работе и совершенствованию технологического оборудования, используемого в нефтяной и газовой промышленности: компрессоров, двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных двигателей и установок, теплообменного оборудования.

Содержание: изучение основных законов термодинамики, овладение методами расчета параметров и процессов идеального газа и реальных рабочих тел, овладение методами термодинамического анализа процессов и циклов тепловых двигателей, компрессоров с целью повышения КПД, уменьшения капитальных затрат, уменьшения отрицательного воздействия на окружающую среду.


Курс 3 (5 сем. – зачет)

Всего 48 ч., в .т.ч.: лк – 24 ч., пр – 16 ч., лб – 8 ч.


^ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ


Целью преподавания данной дисциплины является получение студентами знаний по устройству, расчету энергетического оборудования: компрессоров, двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных двигателей и установок, применяемых при бурении скважин, при транспорте нефтепродуктов, природного газа, на нефтеперерабатывающих заводах.

Основной задачей преподавания данной дисциплины является: изучение студентами методов расчета параметров и процессов идеального газа, реальных газов и паров; изучение процессов и циклов, протекающих в энергетическом оборудовании, умение произвести термодинамический анализ процессов и циклов с целью повышения тепловой экономичности, уменьшения габаритов и веса на единицу вырабатываемой мощности, уменьшения затраты энергии и расхода топлива, уменьшения вредного воздействия на окружающую среду.


^ 2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


2.1 Содержание теоретического раздела дисциплины (лекции)


Раздел 1. Общие понятия


Техническая термодинамика и теплопередача, как общетехнические дисциплины, их значение в системе подготовки инженерных кадров.

Предмет и метод технической термодинамики. Термодинамическая система. Теплота, работа, внутренняя энергия. Термодинамический процесс. Равновесный и неравновесный, обратимый и необратимый процессы.

Идеальный газ. Уравнения состояния идеального газа. Смеси идеальных газов. Способы задания газовых смесей. Определение средней мольной массы и газовой постоянной смеси. Определение парциальных давлений.


^ Раздел 2. Первый закон термодинамики


Сущность первого закона термодинамики. Внутренняя энергия. Работа и располагаемая (внешняя) работа процесса. Графическое изображение работы и располагаемой работы в p-v– диаграмме. Аналитическое выражение и формулировка первого закона термодинамики. Энтальпия. Первый закон термодинамики для круговых процессов.

Теплоемкость. Массовая, объемная и мольная теплоемкости. Зависимость теплоемкости от температуры. Средняя и истинная теплоемкости. Теплоемкость при постоянном давлении и объеме. Формулы и таблицы для определения теплоемкостей. Теплоемкость смеси идеальных газов.


^ Раздел 3. Второй закон термодинамики


Сущность второго закона термодинамики. Основные формулировки второго закона термодинамики. Термодинамические циклы тепловых машин. Термический КПД. Обратимый цикл Карно и его термический КПД. Теорема Карно. Аналитическое выражение второго закона термодинамики. Энтропия. T-sдиаграмма. Понятие об эксергии, как мере работоспособности системы. Потеря эксергии при необратимых процессах. Изменение энтропии и работоспособность изолированной термодинамической системы при протекании в ней обратимых и необратимых процессов. Философское толкование второго закона термодинамики.


^ Раздел 4. Термодинамические процессы идеальных газов


Термодинамические процессы изменения состояния идеальных газов. Калорические параметры. Расчет изменения внутренней энергии, энтальпии, энтропии идеального газа при изменении состояния рабочего тела (изохорное, изобарное, изотермическое, адиабатное, политропное), общий метод исследования процессов состояния рабочего тела. Аналитическое исследование процессов и их графическое изображение в p-v и T-s диаграммах. Определение теплоты и работы процесса.


Раздел 5. Реальные газы и пары. Водяной пар


Термодинамические свойства реальных веществ, p-v –диаграмма. Критическое состояние. Парообразование и конденсация. Степень сухости. Теплота фазового перехода. Тройная точка. Удельный объем, энтальпия, энтропия жидкости, мокрого, сухого насыщенного и перегретого пара. Сверхкритическая область состояния пара. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара. T-s и h-s – диаграммы водяного пара. Расчет процессов изменения состояния водяного пара по таблицам и диаграммам.


^ Раздел 6. Процессы компрессоров


Поршневой компрессор. Принцип действия. Работа, затрачиваемая на привод компрессора. Индикаторная диаграмма. Изотермическое, адиабатное и политропное сжатие. Термодинамическое обоснование многоступенчатого сжатия. Изображение в p-v и T-s – диаграммах термодинамических процессов, протекающих в компрессорах. Влияние вредного пространства на работу компрессора. Необратимое сжатие. Понятие о центробежном и осевом компрессорах. Оценка эффективности работы компрессоров.


^ Раздел 7. Циклы двигателей внутреннего сгорания


Область применения ДВС, в т.ч. в нефтяной и газовой промышленности. Классификация поршневых ДВС. Требования, предъявляемые к ДВС, используемым нефтяной и газовой промышленностью. Циклы ДВС, изображение циклов в p-v и T-s диаграммах. Термический КПД, среднее давление цикла, зависимость их от параметров рабочего тела. Эффективная мощность и эффективный КПД ДВС. Уравнение теплового баланса ДВС.


^ Раздел 8. Циклы газотурбинных двигателей

и газотурбинных установок


Область применения газотурбинных двигателей и установок, в т.ч. в нефтяной и газовой промышленности. Преимущества газотурбинных двигателей по сравнению с поршневыми ДВС. Схема и обратимый цикл ГТД в p-v и T-s диаграммах. Термический КПД.

Действительный цикл газотурбинного двигателя, система КПД для оценки потерь действительного цикла. Эффективная мощность и эффективный КПД газотурбинного двигателя. Уравнение теплового баланса газотурбинного двигателя.

Способы повышения КПД газотурбинных установок: применение регенерации, ступенчатого сжатия воздуха в компрессоре и ступенчатого расширения продуктов сгорания в турбине.


^ Раздел 9. Теплопередача. Основные понятия и определения


Предмет теплопередачи. Основные способы передачи теплоты: теплопроводность, конвективный теплообмен, лучистый теплообмен. Сложный теплообмен и теплопередача.


^ Раздел 10. Теплопроводность


Основные понятия учения о теплопроводности. Температурное поле. Тепловой поток. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности. Механизм передачи теплоты в металлах, диэлектриках, полупроводниках, жидкостях и газах. Дифференциальное уравнение теплопроводности для однородных изотропных тел, условия однозначности. Коэффициент температуропроводности. Закон Ньютона- Рихмана. Коэффициент теплоотдачи.

Теплопроводность при стационарном режиме. Теплопроводность однослойной и многослойной плоской и цилиндрической стенок при граничных условиях первого и третьего рода.

Теплопередача через однослойную и многослойную плоскую и цилиндрическую стенки. Коэффициент теплопередачи. Способы интенсификации процесса теплопередачи. Критический диаметр тепловой изоляции. Выбор материала тепловой изоляции.


^ Раздел 11. Конвективный теплообмен


Физическая сущность конвективного теплообмена. Математическое описание процесса конвективного теплообмена. Основы теории подобия и моделирования. Теоремы подобия. Уравнения подобия. Физический смысл основных чисел подобия. Определяющая температура и определяющий линейный размер. Теплообмен при свободном движении жидкости в неограниченном объеме (теплоотдача на вертикальных и горизонтальных поверхностях, на горизонтальных трубах).

Теплоотдача при вынужденном движении жидкости. Теплообмен при движении жидкости вдоль поверхности. Теплоотдача при вынужденном течении жидкости в трубах и каналах некруглого сечения. Теплоотдача при поперечном омывании труб и пучков труб. Теплообмен при кипении, конденсации.


^ Раздел 12. Теплообмен излучением


Общие понятия и определения. Основные законы лучистого теплообмена. Теплообмен излучением между телами, разделенными прозрачной средой. Защита от излучения с помощью экранов.


^ Раздел 13. Сложный теплообмен. Теплообменные аппараты


Сложный теплообмен. Методика расчета сложного теплообмена. Понятие эквивалентного коэффициента теплоотдачи. Типы теплообменных аппаратов. Основные схемы движения теплоносителей. Определение среднего температурного напора. Тепловой расчет теплообменных аппаратов.


^ 2.2. Содержание практического раздела


Тематика практических занятий


1. Расчеты по уравнению состояния. Газовые смеси – 2 часа. Студенты осваивают методику расчета термических параметров идеального газа и смесей идеального газа.


2. Расчеты по 1-му и 2-му законам термодинамики – 2 часа. Студенты выводят формулы для расчета работы изменения объема и внешней работы для заданного процесса; рассчитывают работу, теплоту процессов; рассчитывают термический КПД цикла Карно, цикла газотурбинного двигателя; определяют увеличение энтропии и потерю эксергии необратимых процессов; рассчитывают средние термодинамические температуры подвода и отвода тепла в произвольном цикле, рассчитывают эксергию тепла и эксергию потока рабочего тела.


3. Теплоемкость. Калорические параметры – 2 часа.

Студенты знакомятся с таблицами термодинамических свойств газов. Рассчитывают теплоту процессов с учетом зависимости теплоемкости от температуры, принимая теплоемкость постоянной, согласно молекулярно- кинетической теории газов. Сравнивают полученные результаты, делают выводы. Рассчитывают изменение энтальпии, внутренней энергии, энтропии процессов, используя табличные значения u, h, s и при постоянной теплоемкости, принятой на основе молекулярно- кинетической теории газов. Сравнивают полученные результаты, делают выводы.


4. Процессы газов – 4 часа. Студенты рассчитывают цикл, состоящий из изохорного, изобарного, изотермического процессов. Определяют параметры p, v, T в узловых точках цикла, теплоту и работу отдельных процессов, термический КПД цикла. Рассчитывают адиабатный, политропный процессы. Приводят изображение процессов в p-v и T-s диаграммах.


5. Теплопередача – 4 часов. Студенты рассчитывают передачу тепла через плоские и цилиндрические стенки при различных граничных условиях. На основе критериальных уравнений проводят расчет процессов вынужденной и свободной конвекции.

^ 6. Расчет теплообменных аппаратов – Студенты изучают методику расчета теплообменных аппаратов.

2.3. Содержание лабораторных работ


  1. Экспериментальное определение коэффициентов теплопроводности стационарными методами – 4 часов.

2. Исследование зависимости коэффициента теплоотдачи при свободном движении воздуха от формы, размеров и ориентации поверхности в пространстве – 4 часа.


^ КАЛЕНДАРНАЯ СЕТКА УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ


№ п/п

Наименование темы

Число часов





1. Лекции (24 часов)





1.

Общие понятия.

2

2.

Термодинамические процессы идеальных и реальных газов.

4

3.

Первый закон термодинамики.

2

4.

Второй закон термодинамики.

2

5.

Циклы тепловых двигателей.

4

6.

Теплопроводность

4

7.

Конвективный теплообмен

2

8.

Теплообмен излучением

2

9.

Теплообменные аппараты

2





2. Практические занятия (16 часов)





1.

Расчеты по уравнению состояния. Газовые смеси.

2

2.

Расчеты по 1-му и 2-му законам термодинамики.

2

3.

Теплоемкость. Калорические параметры.

2

4.

Процессы газов.

4

5.

Теплопередача

4

6.

Расчет теплообменных аппаратов

2





3. Лабораторные занятия (8 часов)





1.

Экспериментальное определение коэффициентов теплопроводности стационарными методами

4

2.

Исследование зависимости коэффициента теплоотдачи при свободном движении воздуха от формы, размеров и ориентации поверхности в пространстве

4












^ 3. ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ


На самостоятельную работу по данной дисциплине отводится 22 часа, из них 10 часов – на выполнение расчетных работ по домашним заданиям и лабораторным работам и 12 часа – на самостоятельную проработку отдельных тем дисциплины, на подготовку к практическим, лабораторным занятиям, к зачету.

На самостоятельную проработку выносятся вопросы конструктивного оформления компрессоров, двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных двигателей и установок.


^ 4. ТЕКУЩИЙ И ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ


Текущий контроль осуществляется на практических занятиях, где проводятся САМОСТОЯТЕЛЬНЫЕ работы с индивидуальным заданием каждому студенту.

Кроме того, студенты выполняют индивидуальные ДОМАШНИЕ задания, проводят расчеты с анализом полученных результатов и практическими выводами по лабораторным работам.

Качество выполнения всей этой работы оценивается преподавателем.

Три раза в семестр рассчитывается балл РЕЙТИНГА ежемесячных аттестаций, в конце семестра – итоговой аттестации.

По данной дисциплине имеются учебно-методические пособия и методические указания, в которых приведены задачи для самостоятельных работ, для домашних заданий, а также необходимые справочные данные для использования их на аудиторных занятиях.


^ ОБРАЗЦЫ КОНТРОЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ


Контрольные тесты.


Приведены примеры вопросов по разделу "Реальные газы и пары. Водяной пар".


Вопрос 1.

В какой точке пересекаются линии степеней сухости?

1) В критической точке.

2) В тройной точке.


Вопрос 2.

В каком состоянии водяного пара давление и температура взаимосвязаны?

1) Перегретый пар.

2) Сухой насыщенный пар.


Вопрос 3.

Для процесса испарения воды 1–2 при (состояние 1 – кипящая вода, состояние 2 – сухой насыщенный пар) определите работу изменения объема , используя табличные значения параметров воды и водяного пара в состоянии насыщения.



t

P

v'

v"

C

бар

м3/кг

100

1,01325

0,0010437

1,6738



1) w = 150,3

2) w = 162,8

3) w = 170,1


^ 5. УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ


5.1. Учебно - методические материалы


1. Коновалова Л.С. Вопросы для тестирования (240 вопросов) по разделам дисциплины "Теплотехника". Рукопись. 2004 г.

2. Коновалова Л.С. Расчет термодинамических процессов и циклов. Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 1985. – 95 с.

3. Коновалова Л.С. Эксергетический анализ процессов и циклов тепловых двигателей и аппаратов. Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 1991. – 76 с.

4. Коновалова Л.С., Загромов Ю.А. Теоретические основы теплотехники. Примеры и задачи. Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2001. – 116 с.

5. Коновалова Л.С. Техническая термодинамика. Задачи для самостоятельной работы студентов. Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 120 с.

6. Коновалова Л.С., Загромов Ю.А. Основы теплотехники. Техническая термодинамика. Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2000. – 116 с.

7. Коновалова Л.С. Методические указания по расчету параметров и процессов воды и водяного пара. – Томск: Изд. ТПУ, 1988. – 23 с.

8. Коновалова Л.С. Таблицы термодинамических свойств газов. Методические указания по расчету параметров и процессов газа. – Томск: Изд. ТПУ, 1998. – 36 с.


^ 5.2. ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


1. Теплотехника. Под ред. А.П. Баскакова – М.: Энергиздат, 1991.

2. Теплотехника. Под общ. ред. В.И. Крутова. – М.: Машиностроение, 1986.

3. Могильницкий И.П. Двигатели внутреннего сгорания в нефтяной промышленности. – М.: "Недра", 1978.

4. Могильницкий И.П., Стешенко В.Н. Газотурбинные установки в нефтяной и газовой промышленности. – М.: "Недра", 1971.

5. Соколовский С.М. Компрессоры и компрессорные станции. М.: "Недра", 1968.

6. Ривкин С.Л. Термодинамические свойства газов. – М.: Энергоиздат, 1980.

7. Вукалович И.П., Ривкин С.Л., Александров А.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. – М.: Издательство стандартов, 1969.

8. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. – М.: Энергоиздат, 1980.

9. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник. Под общ. ред. В.А. Григорьева и В.И. Зорина, кн. 2. М.: – Энергоатомиздат, 1988







Скачать 165,95 Kb.
оставить комментарий
Дата27.09.2011
Размер165,95 Kb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх