скачать
Саратовский государственный технический университет
Кафедра «Машины, аппараты пищевых производств и теплотехника»
Рабочая программа
по дисциплине
Теплотехника
для специальности 260601 Машины и аппараты пищевых производств
для направления 260600 Пищевая инженерия
Курс 3 (4)
Семестр 6 (8)
Часов в неделю 4
Курсовая работа нет
Курсовой проект нет
Расчетно-графическая работа нет
Контрольная работа нет (8 семестр)
Экзамен 6 (8) семестр
Зачет нет
(сведения по учебному плану заочной формы обучения
указаны в скобках)
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры
«_____» _____________2004 года, протокол №______
Зав. кафедрой ________________Седелкин В.М.
Рабочая программа утверждена на заседании МКС/УМКН
«_____» _____________2004 года, протокол №______
Председатель УМКС/УМКН __________Седелкин В.М.
Энгельс, 2004.
1. Цели и задачи дисциплины, ее место и учебном процессе.
Цель преподавания дисциплины: Формирование у студентов комплекса теплотехнических знаний, позволяющих разрабатывать и эксплуатировать тепловое оборудование пищевых предприятий.
Задачи изучения дисциплины: Освоение теоретических основ теплотехники, включающих в себя термодинамический анализ энерготехнологических систем и теорию тепломассопереноса, а также изучение конструкций, принципов работы и методов теплового расчета энергетического и энерготехнологического оборудования промышленных предприятий.
Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для усвоения данной дисциплины: «Высшая математика», «Физика», «Гидравлика».
^
Студент должен знать:
свойства и область применения основных видов теплоносителей;
законы термодинамики и методы термодинамического анализа энерготехнологических систем;
законы и методы расчета тепломассопереноса;
основные конструкции, принципы работы, методы анализа и инженерного расчета теплотехнического оборудования промышленных предприятий.
Студент должен уметь:
проводить термодинамический анализ энерготехнологических систем и установок;
проводить расчеты тепломассопереноса в технических системах;
проводить обоснованный выбор конструкций и режимов эксплуатации теплотехнических установок.
^
(сведения по учебному плану заочной формы обучения указаны в скобках)
№ модуля
|
№ недели
|
№ темы
|
Наименование темы
|
Часы
|
всего
|
лек.
|
л.з.
|
пр.з.
|
СРС
|
1
|
2
|
3
|
4
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
I
|
1
|
1
|
Введение
|
1
|
1
|
|
|
|
|
2
|
Техническая термодинамика.
|
|
|
|
|
|
1
|
2.1
|
Общие понятия и определения.
|
1
|
1
|
|
|
|
2
|
2.2
|
Свойства идеальных газов.
|
11
|
2
|
4
|
2
|
3
|
3
|
2.3
|
1 и 2 законы термодинамики
|
5
|
2
|
|
|
3
|
4
|
2.4
|
Процессы изменения состояния идеальных газов.
|
10
|
2
|
2
|
2
|
4
|
5
|
2.5
|
Водяной пар.
|
10
|
2
|
2
|
2
|
4
|
6
|
2.6
|
Процессы истечения и дросселирования газов и паров. Компрессоры.
|
6
|
2
|
|
|
4
|
7
|
2.7
|
Влажный воздух.
|
12
|
2
|
4
|
2
|
4
|
8
|
2.8
|
Циклы и рабочий процесс тепловых двигателей.
|
10
|
2
|
|
2
|
6
|
9
|
2.9
|
Циклы холодильных установок.
|
8
|
2
|
|
|
6
|
2
|
|
3
|
Основы теории теплообмена.
|
|
|
|
|
|
10
|
3.1
|
Общие понятия и определения.
|
1
|
1
|
|
|
|
10,11
|
3.2
|
Теплопроводность.
|
7
|
3
|
2
|
|
2
|
12
|
3.3
|
Конвективный теплообмен.
|
10
|
2
|
4
|
|
4
|
13
|
3.4
|
Лучистый теплообмен.
|
6
|
2
|
|
|
4
|
14
|
3.5
|
Теплопередача, расчет теплообменных аппаратов.
|
10
|
2
|
|
2
|
6
|
|
4
|
Энерготехнологические установки.
|
|
|
|
|
|
15
|
4.1
|
Топливо.
|
8
|
2
|
|
2
|
4
|
16
|
4.2
|
Котельные установки.
|
11
|
2
|
|
2
|
7
|
17
|
4.3
|
Печи хлебопекарного и кондитерского производства.
|
9
|
2
|
|
|
7
|
Итого
|
136
|
34
|
18
|
16
|
68
|
^
№ темы
|
Всего часов
|
№ лекции
|
Тема лекции.
Вопросы, отрабатываемые на лекции.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
1
|
1
|
1
|
Введение. Цель и задачи изучения курса. Структура курса.
|
2
|
|
|
Техническая термодинамика.
|
2.1.
|
1
|
1
|
Общие понятия и определения. Предмет и методы технической термодинамики. Понятия термодинамического процесса и термодинамической системы. Тепловой двигатель, рабочее тело.
|
2.2.
|
2
|
2
|
Свойства идеальных газов. Основные параметры идеальных газов, законы и уравнения состояния идеальных газов. Смеси идеальных газов. Теплоемкость идеальных газов.
|
2.3.
|
2
|
3
|
Первый и второй закон термодинамики. Понятия внутренней энергии и работы расширения газа. Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Понятия энтальпии и энтропии. Второй закон термодинамики. Круговые процессы изменения состояния рабочего тела. Цикл Карно.
|
2.4.
|
2
|
4
|
Процессы изменения состояния идеальных газов. Изохорный, изобарный, изотермический процессы. Адиабатный и политропный процессы. Уравнения и энергетические характеристики процессов. Отображение процессов в pv- и Ts - координатах.
|
2.5.
|
2
|
5
|
Водяной пар. Общие положения. Процесс парообразования в pv -диаграмме. Определение параметров состояния водяного пара. Процесс парообразования в Тs- и hs -диаграммах.
|
2.6.
|
2
|
6
|
Процессы истечения и дросселирования газов и паров. Компрессоры. Определение располагаемой работы, скорости и расхода газа в процессе истечения. Сопло Лаваля. Дросселирование газов и паров. Термодинамические основы сжатия газов в компрессорах.
|
2.7.
|
2
|
7
|
Влажный воздух. Основные характеристики влажного воздуха. Нd - диаграмма влажного воздуха. Отображение процессов сушки в Нd - диаграмме.
|
2.8.
|
2
|
8
|
Циклы и рабочий процесс тепловых двигателей. Поршневые двигатели внутреннего сгорания. Паросиловая установка. Циклы. Термодинамический анализ.
|
2.9.
|
2
|
9
|
Циклы холодильных установок. Парокомпрессионная холодильная машина. Абсорбционная холодильная машина. Принципы работы, циклы, термодинамический анализ.
|
3
|
|
|
Основы теории теплообмена.
|
3.1.
|
1
|
10
|
Предмет и методы теории теплообмена. Основные виды переноса теплоты – теплопроводность, конвекция, излучение. Понятие теплоотдачи и теплопередачи.
|
3.2.
|
3
|
10,11
|
Теплопроводность. Понятия температурного поля и температурного градиента. Закон Фурье. Расчетные формулы стационарной теплопроводности для плоской и цилиндрической стенок.
|
3.3.
|
2
|
12
|
Конвективный теплообмен. Методы расчетного исследования конвективного теплообмена. Основы теории подобия конвективного теплообмена. Теплоотдача при свободной и вынужденной конвекции.
|
3.4.
|
2
|
13
|
Лучистый теплообмен. Основные понятия и определения. Законы теплового излучения. Теплообмен излучением между телами.
|
3.5.
|
2
|
14
|
Теплопередача. Теплопередача через плоскую и цилиндрические стенки. Принципы расчета теплообменных аппаратов. Понятия среднего и среднелогарифмического температурных напоров.
|
4
|
|
|
Энерготехнологические установки.
|
4.1.
|
2
|
15
|
Топливо. Общие сведения о топливе. Технические характеристики топлива. Определение расхода воздуха на горение и количества продуктов сгорания топлива.
|
4.2.
|
2
|
16
|
Котельные установки. Общие сведения о котельных установках. Котельный агрегат и его элементы. Тепловой баланс котельного агрегата. Расчет теплообмена в топке.
|
4.3.
|
2
|
17
|
Печи хлебопекарного и кондитерского производства. Конструктивные и режимные характеристики промышленных хлебопекарных и кондитерских печей. Тепловой баланс печного агрегата и пекарной камеры. Расчет теплообмена в пекарной камере.
|
^
№ темы
|
Всего часов
|
№ занятия
|
Тема практического занятия.
Вопросы, отрабатываемые на практическом занятии.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
2.2
|
2
|
1
|
Расчеты характеристик газовых смесей. Решение задач на определение основных характеристик смесей идеальных газов.
|
2.4
|
2
|
2
|
Расчеты процессов изменения состояния идеальных газов. Решение задач на применение уравнений частных процессов изменения параметров состояния идеального газа, расчетных соотношений для энергетических характеристик процессов и графическую интерпретацию процессов для их анализа и расчета.
|
2.5
|
2
|
3
|
Расчеты процессов изменения состояния водяного пара. Решение задач на использование hs-диаграммы состояния воды и водяного пара для анализа и расчета процессов водяного пара.
|
2.7
|
2
|
4
|
Расчеты процесса сушки. Решение задач на использование hd-диаграммы влажного воздуха для анализа и расчета процессов сушки.
|
2.9
|
2
|
5
|
Расчет и анализ циклов тепловых двигателей. Решение задач на построение и анализ циклов.
|
3.5
|
2
|
6
|
Расчет теплообменных аппаратов. Решение задач на применение уравнения теплопередачи, критериальных уравнений конвективного теплообмена, выражений для среднего температурного напора, уравнений теплового баланса для теплового расчета теплообменных аппаратов.
|
4.1
|
2
|
7
|
Расчеты горения топлива. Решение задач на определение теплоты сгорания топлива, расхода топлива на горение и количества продуктов сгорания топлива различного вида и состава.
|
4.2
|
2
|
8
|
Тепловой баланс котельных агрегатов (КА). Решение задач на определение составляющих теплового баланса, к.п.д. КА и расхода топлива в КА.
|
^
№ темы
|
Всего часов
|
№ работы
|
Наименование лабораторной работы.
Вопросы, отрабатываемые на лабораторном занятии.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
2.2
|
4
|
1
|
Определение теплоемкости воздуха.
Изучаются теоретические положения, методика проведения эксперимента и методика обработки результатов эксперимента. Экспериментально определяется теплоемкость воздуха методом проточного калориметрирования. Составляется тепловой баланс калориметра, из которого определяется искомая величина изобарной объемной теплоемкости. Другие виды теплоемкостей находятся расчетным путем. Полученные значения сравниваются с табличными. Делаются выводы.
|
2.5
|
2
|
2
|
Определение теплоты парообразования.
Изучаются теоретические положения, методика проведения эксперимента и методика обработки результатов эксперимента. Экспериментально определяется удельная теплота парообразования воды методом конденсации сухого насыщенного пара в водяном калориметре. Составляется тепловой баланс калориметра, из которого определяется искомая величина удельной теплоты парообразования. Полученное значение сравнивается с табличным. Делаются выводы.
|
2.7
|
4
|
3
|
Определение параметров влажного воздуха.
Изучаются теоретические положения, методика проведения эксперимента и методика обработки результатов эксперимента. С помощью психрометра определяются температуры сухого, мокрого термометров и относительная влажность воздуха в помещении. По барометру определяют атмосферное давление. Другие характеристики влажного воздуха определяются расчетным путем на основе термодинамической теории.
|
3.3
|
4
|
4
|
Теплоотдача горизонтальной трубы при свободном движении воздуха.
Изучаются теоретические положения, методика проведения эксперимента и методика обработки результатов эксперимента. Экспериментально определяется коэффициент конвективной теплоотдачи при свободном движении воздуха около горизонтальной нагретой трубы. Полученное экспериментальное значение сравнивается с расчетным значением коэффициента теплоотдачи, определенным из критериальных уравнений конвективной теплоотдачи. Делаются выводы.
|
3.2
|
2
|
8
|
Определение коэффициента теплопроводности методом цилиндрического слоя.
Изучаются теоретические положения, методика проведения эксперимента и методика обработки результатов эксперимента. Экспериментально определяют коэффициент теплопроводности кольцевого слоя изоляционного материала, обогреваемого изнутри. Рассчитывают плотность теплового потока на внешней поверхности изоляционного материала по формулам для цилиндрической и плоской стенок. Рассчитывают критический диаметр слоя изоляции. Делаются выводы.
|
2.4
|
2
|
9
|
Определение показателя адиабаты воздуха.
Изучаются теоретические положения, методика проведения эксперимента и методика обработки результатов эксперимента. Экспериментально определяется показатель адиабаты воздуха методом выпуска части воздуха из сосуда с повышенным давлением. Полученное значение сравнивается со значением показателя адиабаты воздуха рассчитанным на основе табличных данных. Делаются выводы.
|
^
№ темы
|
Всего часов
|
Вопросы для самостоятельного изучения (задания).
|
Литература
|
1
|
2
|
3
|
4
|
2.2-2.4
|
10
|
Изучение теоретических положений и решение задач по заданию преподавателя на газовые смеси, процессы изменения состояния идеального газа, 1 закон термодинамики.
|
[1,2]
[5]
|
2.5
|
4
|
Изучение теоретических положений и решение задач на процессы изменения состояния водяного пара.
|
[1,2]
[5,7]
|
2.7
|
4
|
Изучение теоретических положений и решение задач на процессы сушки.
|
[1,2]
[5]
|
2.6,
2.8
|
16
|
Изучение теоретических положений и решение задач на расчет и анализ циклов и рабочих процессов тепловых двигателей, холодильных машин и компрессоров.
|
[1,2]
[5]
|
3.1-3.5
|
16
|
Изучение теоретических положений и решение задач на расчет теплообмена и теплообменных аппаратов.
|
[1,2]
[6]
|
4.1
|
4
|
Изучение теоретических положений и решение задач на определение характеристик топлива, расхода воздуха на горение и количества продуктов сгорания.
|
[1,2]
[4]
|
4.2,
4.3
|
14
|
Изучение теоретических положений и решение задач на составление тепловых балансов печей и котельных агрегатов и расчет теплообмена в них.
|
[1,2,3]
[4]
|
^
9. Курсовая работа - нет
10. Расчетно-графическая работа - нет
11. Контрольная работа
Контрольная работа выполняется студентами заочной формы обучения и включает в себя шесть задач, выполняемых студентами по вариантам. Задачи составлены с таким расчетом, чтобы студенты могли применить теоретические знания по основным разделам курса. Контрольная работа выполняется за счет СРС и ее трудоемкость составляет 30 часов.
^
Предмет и задачи термодинамики. Основные понятия и определения.
Основные параметры состояния газов.
Уравнения состояния идеальных газов.
Способы задания состава газовых смесей. Пересчёт состава смеси.
Расчёт основных свойств газовых смесей - , R, , pi ,c.
Теплоёмкость. Виды теплоёмкостей. Определение количества теплоты через теплоёмкость.
Изобарная и изохорная теплоёмкости. Уравнение Майера.
Внутренняя энергия, работа расширения газа.
Первый закон термодинамики.
Энтальпия.
Энтропия.
Изохорный процесс изменения состояния идеальных газов.
Изобарный процесс изменения состояния идеальных газов.
Изотермический процесс изменения состояния идеальных газов.
Адиабатный процесс изменения состояния идеальных газов.
Политропный процесс изменения состояния идеальных газов.
Второй закон термодинамики применительно к тепловым машинам.
Прямой и обратный термодинамические циклы. Понятия термического К.П.Д. и холодильного коэффициента.
Водяной пар. Общие положения.
pv – диаграмма водяного пара.
Ts – диаграмма водяного пара.
hs – диаграмма водяного пара.
Паросиловая установка. Цикл Ренкина. Термический К.П.Д.
Паросиловая установка. Цикл с промежуточным перегревом. Термический К.П.Д.
Использование hs - диаграммы для анализа и расчёта паросиловых установок.
Цикл ДВС с подводом теплоты по изохоре. Термический К.П.Д.
Цикл ДВС с подводом теплоты по изобаре. Термический К.П.Д.
Цикл ДВС со смешанным подводом теплоты. Термический К.П.Д.
Газотурбинные установки. Цикл, термический К.П.Д.
Дросселирование газов и паров. Расширение с совершением внешней полезной работы.
Парокомпрессионная холодильная машина. Цикл в Ts - диаграмме, холодильный коэффициент.
Парокомпрессионная холодильная машина. Цикл в lgP-h - диаграмме. Определение основных характеристик работы машины.
Абсорбционная холодильная установка. Холодильный коэффициент.
Основные характеристики влажного воздуха.
hd – диаграмма влажного воздуха
Исследование процесса сушки в hd - диаграмме.
Теплообмен. Основные понятия и определения. Закон Фурье для теплопроводности.
Расчетные формулы стационарной теплопроводности для плоской стенки однородной и многослойной.
Расчетные формулы стационарной теплопроводности для цилиндрической стенки однородной и многослойной.
Теплопередача через плоскую стенку однородную и многослойную.
Теплопередача через цилиндрическую стенку однородную и многослойную. Критический диаметр. Принципы выбора изоляции.
Конвективный теплообмен. Основные понятия. Уравнение Ньютона-Рихмана.
Критерии и уравнения подобия конвективного теплообмена.
Теплоотдача при свободной и вынужденной конвекции.
Теплоотдача при кипении и конденсации.
Лучистый теплообмен. Основные понятия, законы и расчетные формулы.
Расчет теплообменных аппаратов. Определение среднего температурного напора.
Топливо. Общие сведения. Состав топлива.
Теплота сгорания топлива.
Расчёт горения топлива.
Котельные агрегаты. Общие сведения. Конструктивная схема паравого котельного агрегата с естественной циркуляцией.
Тепловой баланс котельного агрегата.
Промышленные хлебопекарные печи. Классификация. Основные конструкции.
Тепловой баланс пекарной камеры и печного агрегата.
^ Основная:
Нащекин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: ВШ, 1981.
Баскаков В.В. Общая теплотехника. – М.: Энергоиздат,1982.
Маклюков И.И., Маклюков В.И. Промышленные печи хлебопекарного и кондитерского производства. –М.: Лег. И пищ.пром., 1983.
Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике. М.: ВШ,1986.
Рабинович. Сборник задач по технической термодинамике.
Краснощеков . Сборник задач по теплопередаче.
Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник.- М.: Энергоатомиздат, 1984.
Седелкин В.М., Белов А.Я. Теплотехника: методические указания к лабораторным работам 1-3.- Саратов: СПИ, 1989.
Седелкин В.М., Белов А.Я. Теплотехника: методические указания к лабораторным работам 4,5.- Саратов: СПИ, 1989.
Седелкин В.М., Белов А.Я. Теплотехника: методические указания к лабораторным работам 8, 9.- Саратов: СПИ, 1989.
Дополнительная:
Сушкин В.В. и др. Теплотехника. – М.: Энергоиздат, 1975.
Теплотехника / Под ред. Г.А.Матвеева. – М.: ВШ, 1981.
Кириллин В.А. и др. Техническая термодинамика. – М.: Энергоатомиздат, 1983.
Андрющенко А.И. Основы технической термодинамики реальных процессов. – М.: ВШ, 1975.
Андрющенко А.И. Основы термодинамики циклов энергетических установок. – М.: ВШ, 1977.
Исаченко В.А. и др. Теплопередача. – М.: Энергия, 1981.
Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. – М.: Энергия, 1977.
Основы практической теории горения / Под ред. В.В.Померанцева. – Л., 1986.
Щеголев М.М. и др. Котельные установки. – М.: Стройиздат, 1972.
Тепловой расчет котельных агрегатов: Нормативный метод. – М.: Госэнергоиздат, 1973.
Расчет и проектирование печей хлебопекарного и кондитерского производства / А.А.Михилев и др. – М., 1979.
Сигал М.Н. и др. Конвейерные хлебопекарные печи. – М., 1981.
Гинзбург А.С. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности. – М.: Агропромиздат, 1985.
^ Рабочую программу составили ______________________ проф. В.М.Седелкин ______________________доц. О.Ю.Кулешов 15. Дополнения и изменения в рабочей программеРабочая программа пересмотрена на заседании кафедры «_____» _____________200_ года, протокол №______ Зав. кафедрой ________________Седелкин В.М. Внесенные изменения утверждены на заседании УМКС/УМКН «_____» _____________200_ года, протокол №______ Председатель УМКС/УМКН ______________________Седелкин В.М.
Добавить документ в свой блог или на сайт
|
