Программа учебной дисциплины «металлургическая теплотехника» Направление: 150400 «Металлургия» icon

Программа учебной дисциплины «металлургическая теплотехника» Направление: 150400 «Металлургия»



Смотрите также:
Программа учебной дисциплины «металлургия легких металлов» Направление: 150400 «Металлургия»...
Программа учебной дисциплины «металлургия тяжелых цветных металлов» Направление: 150400...
Программа учебной дисциплины «огонь и человек» Направление: 150400 «Металлургия»...
Программа учебной дисциплины «гидравлика и аэромеханика» Направление: 150400 «Металлургия»...
Программа учебной дисциплины «введение в специальность» Направление: 150400 «Металлургия»...
Программа учебной дисциплины «организация эксперимента» Направление: 150400 «Металлургия»...
Программа учебной дисциплины «Информационные технологии в металлургии» Направление: 150400...
Программа учебной дисциплины «коррозия и защита металлов» Направление: 150400 «Металлургия»...
Программа учебной дисциплины «очистка газов в металлургии» Направление: 150400 «Металлургия»...
Программа учебной дисциплины «основы печных технологий» Направление: 150400 «Металлургия»...
Программа учебной дисциплины «теория электрометаллургических процессов» Направление: 150400...
Программа учебной дисциплины «моделирование процессов и объектов в металлургии» Направление:...



скачать
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»


Утверждаю

_____________________

Руководитель ООП

по направлению 150400

зав.кафедрой металлургии

проф. В.М. Сизяков




^ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ


«МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА»


Направление: 150400 «Металлургия»

Профиль: «Металлургия цветных металлов»


^ Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

Составитель: доц. Г.В. Коновалов


САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012


^ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА


Составитель: доц. В.Г.КОНОВАЛОВ

Кафедра металлургии


1. Цели и задачи дисциплины:

Цель дисциплины – дать студентам основы знаний в области теплотехники металлургического производства.

Задачи дисциплины – дать знание студентам в области тепловых процессов при производстве и обработке металлов, представленных комплексом энергетических и конструктивных характеристик.


^ 2. Место дисциплины в структуре ООП:

Учебная дисциплина «Металлургическая теплотехника» является дисциплиной базовой части ФГОС третьего уровня высшего профессионального образования (бакалавриата).

Для освоения учебного материала данной дисциплины необходимы знания по математике, физике, общей и физической химии, информатике (Б.2), тепломассообмену (Б.3). Необходимо уметь пользоваться компьютером, работать с информацией из различных источников; уметь пользоваться высокотемпературными установками лаборатории; иметь знания по технике безопасности при работе в пирометаллургической лаборатории.


^ 3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Изучение дисциплины «Металлургическая теплотехника» направлено на формирование у студентов следующих компетенций: ОК-1, 4, 6, 10-13, ПК-1, 2, 4, 10-12, 18-22.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать: сущность тепловых процессов при производстве и обработке металлов; закономерности технической термодинамики, механики жидкостей и газов, тепло- и массообмена, теплогенерации; свойства огнеупорных и теплоизоляционных материалов, способы и устройства для использования вторичных энергоресурсов, экологические аспекты сжигания топлива и утилизации вторичных энергоресурсов; конструкции печей, используемых в основных переделах черной и цветной металлургии.

уметь: использовать полученные при прохождении дисциплины знания для анализа теплотехнических характеристик тепловых агрегатов металлургии; производить расчет основных процессов технической термодинамики, механики жидкостей и газов, тепло- и массообмена; выбирать для конкретных задач виды топлива и устройства для его сжигания, огнеупорные и теплоизоляционные материалы, устройства для использования вторичных энергоресурсов.

владеть: навыками расчета и проектирования металлургических печей различного технологического назначения.


^ 4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц.


Вид учебной работы

Всего часов

Семестр

4

5

^ Аудиторные занятия (всего)

95

51

44

В том числе:










Лекции

35

17

18

Практические занятия (ПЗ)

25

17

8

Семинары (С)










Лабораторные работы (ЛР)

35

17

18

^ Самостоятельная работа (всего)

121

61

60

В том числе:

-




-

Курсовой проект (работа)










Расчетно-графические работы

16

8

8

Реферат

35

20

15

^ Другие виды самостоятельной работы













70

35

35

Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)




экзамен

зачет

Общая трудоемкость час

зач. ед.

216

112

104

6








^ 5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины


№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела

1.

Введение.


Место и роль тепловых процессов в металлургическом производстве. Цели, задачи и содержание дисциплины.

2.

Элементы технической термодинамики.

Предмет технической термодинамики. Термодинамическая система. Термодинамические параметры. Первое начало термодинамики. Изобарная и изохорная теплоемкость, формула Майера. Средняя теплоемкость. Политропный газовый процесс; показатель политропы. Теплота, работа, изменение энтальпии, внутренней энергии и энтропии в газовых процессах T–S и p–v диаграммы для газов.

Тройная точка воды. Процесс преобразования в p–v и T–S диаграммах. Энтальпия водяного пара. Свойства влажных газов. Основные характеристики влажного газа. i–d диаграмма влажного воздуха.

Второе начало термодинамики. Круговые процессы. К.п.д. цикла, обратимые и необратимые процессы; цикл Карно; его к.п.д. Обобщенный и эквивалентный циклы Карно. Средняя термодинамическая температура. Математическое выражение для второго начало термодинамики для обратных циклов. Второе начало термодинамики для необратимых процессов. Понятие об эксергии. Циклы термодинамических установок

3.

Элементы механики жидкостей и газов.

Основные механические свойства жидкостей и газов. Гидростатическое давление в точке. Измерение давления и Закон Паскаля. Понятие о напорах. Геодезический и пьезометрический напоры. Скорость частицы жидкости. Элементарная струйка и поток. Расход жидкости. Средняя скорость в сечении потока. Уравнение сплошности. Энергия движущейся жидкости. Уравнение энергии для потока несжимаемой жидкости и газа. режимы течения. Число Рейнольдса. Понятие о гидравлическом подобии потоков. Потери напора при движении жидкостей и газов. Формулы Пуазейля, Дарси-Вейсбаха. Коэффициент трения. Местные потери напора. Истечение жидкостей и газов.

4.

Основные положения тепло- и массообмена.

Виды теплообмена, их механизм. Температурное поле, градиент температуры. Стационарные и нестационарные процессы теплообмена. Основные характеристики теплопередачи.

Теплопроводность. Постулат Фурье. Коэффициент теплопроводности. Дифференциальное уравнение теплопроводности Фурье. Решение уравнения дифференциального одномерного стационарного теплового потока. Решение задач теплопроводности для многослойной плоской стенки с учетом температурной зависимости коэффициента теплопроводности. Теплопередача от газа к газу (жидкости к жидкости) через стенку. Коэффициенты теплообмена. Лимитирующие стадии теплопередачи. Теплопроводность и теплопередача в цилиндрической стенке. Критический диаметр теплоизоляции. Общий вид решения уравнения Фурье для нестационарной теплопроводности. Краевые и граничные условия. Критерий Био и Фурье, безразмерная температура. Решение задач нестационарной теплопроводности для тел простой формы. Регулярный тепловой режим.

Конвективный теплообмен. Его механизм. Связь тепловых и гидродинамических явлений при конвективном теплообмене. Коэффициент конвективного теплообмена; факторы, его определяющие. Принципы теоретического описания конвекции. Понятие о теории подобия и моделирования. Критерий гидромеханического и теплового подобия. Общий вид критериальных уравнений конвективного теплообмена. Критериальные уравнения для наиболее общих случаев естественной и вынужденной конвекции. Процесс кипения жидкости, его механизм, температурные характеристики. Процесс кипения и структура парожидкостного потока в парогенерирующей трубе. Коэффициент теплоотдачи при кипении. Пузырьковое и пленочное кипение. Кризисы теплообмена 1-го и 2-го рода.

Лучистый теплообмен. Общие данные об электромагнитном излучении. Излучательная, отражательная, поглощающая, пропускательная способность. Законы Планка, Стефана–Больцмана, Вина, Кирхгофа, Ламберта, Кеплера. Приведенный коэффициент излучения. Излучение газов. Лучистый теплообмен в газовом пространстве пламенных печей. Сложный теплообмен.

Массообмен. Общие сведения. Первый закон Фика. Коэффициент диффузии. Коэффициент массоотдачи. Второй закон Фика. Критерий подобия массообменных процессов и критериальные уравнения.

5.

Основы теплогенерации.

Топливо. Его классификация, состав и свойства. Характеристики природного газа, мазута, каменного угля, доменного и других газов. Реакция горения. Материальный баланс горения топлива. Температура горения топлива. Способы сжигания топлива. Основы конструкции топливосжигающих устройств.

Общие сведения по электронагреву. Электронагрев сопротивлением. Основные зависимости. Нагревательные элементы. Индукционный нагрев, его виды. Основные закономерности. Основы конструкции индукционных печей. Дуговой электронагрев. Основные закономерности. Типы дуговых электропечей. Смешанный электронагрев. Основные закономерности. Общие сведения о плазменном, электронно-лучевом и других видах электронагрева.

6.

Огнеупорные и теплоизоляционные материалы.

Назначение и роль огнеупорных и теплоизоляционных материалов. Классификация огнеупоров. Их состав и основные свойства. Сырье для производства огнеупоров и основы технологии производства. Служба огнеупоров в металлургических печах. Общие сведения о теплоизоляционных материалах и их применении.

7.

Способы и устройства использования вторичных энергоресурсов.

Вторичные энергоресурсы металлургии и направления их использования. Схемы устройства рекуператоров, регенераторов и котлов–утилизаторов. Основные параметры и условия применения. Использование теплоты охлаждающих теплоносителей. Испарительная система охлаждения печей и другие энергосберегающие системы охлаждения. Схемы использования теплоты расплавов и растворов. Использование вторичных энергоресурсов и термический к.п.д. металлургического передела.

8.

Основы устройства металлургических печей.

Классификация металлургических печей. Принципиальная схема конструкции печей. Основные узлы печей. Схемы устройства обжиговых, плавильных, конвертерных, рафинировочных и обеднительных печей.

9.

Экология тепловых агрегатов.

Влияние металлургического производства на окружающую среду. Характеристика отходящих газов тепловых агрегатов, их воздействие на среду. Способы утилизации и обезвреживание газов. Пылеулавливание, классификация пылеулавливающих агрегатов, основы их устройства. Схемы пылеулавливания. Способы очистки и утилизация газов от вредных газовых составляющих. Производство серной кислоты на базе печных газов.


^ 5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п

Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин

№ разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1.

Металлургия тяжелых цветных металлов




х

х

х

х













2.

Металлургия легких цветных металлов













х

х

х

х




3.

Металлургия редких металлов













х

х

х

х




4.

Металлургия благородных металлов













х




х

х




5.

Теория гидрометаллургических процессов




х

х

х
















6.

Теория пирометаллургических процессов




х







х













7.

Теория и практика теплогенерации




х

х

х

х

х

х

х




8.

Металлургическая гидроаппаратура




х

х

х

х













9.

Экология

























х


^ 5.3. Разделы дисциплин и виды занятий


№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лекц., час.

Практ.

зан.

Лаб.

зан.

Семин

СРС

Все-го

час.

1.

Введение.

1













1

2.

Элементы технической термодинамики.

4

5







12

21

3.

Элементы механики жидкостей и газов.

5




4




18

27

4.

Основные положения тепло- и массообмена.

10

5

20




35

70

5.

Основы теплогенерации.

4




8




16

28

6.

Огнеупорные и теплоизоляционные материалы.

3

5

3




10

21

7.

Способы и устройства использования вторичных энергоресурсов.

3

5







10

18

8.

Основы устройства металлургических печей.

3

5







10

18

9.

Экология тепловых агрегатов.

2










10

12


^ 6. Лабораторный практикум


№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

Трудо-емкость

(час.)

1

3

Измерение напоров в воздухопроводе

4

2

4

Исследование теплопроводности материала

4

3

4

Исследование процесса передачи тепла конвекцией

4

4

4

Исследование процесса передачи тепла излучением

4

5

4

Определение коэффициента теплоотдачи в расплавах

4

6

4

Моделирование металлургического рекуператора

4

7

5

Моделирование электрического поля электропечи

4

8

5

Определение теплотворности топлива

4

9

6

Определение теплофизических свойств огнеупоров

3



^ 7. Практические занятия (семинары) – 35 часов


8. Примерная тематика контрольных и расчетно-графических работ:




Тема



Расчет аэродинамических характеристик газоходной системы.



Расчет высоты металлургической трубы.



Расчет теплоотдачи огнеупорной кладки.



Расчет материального баланса горения топлива.



Определение температуры горения топлива



Расчет тепловых потерь в металлургической печи.



Определение теплового К.П.Д. металлургической печи



Расчет теплового баланса металлургической печи




  1. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:



а) основная литература

1. Набойченко С.С. Процессы и аппараты цветной металлургии. Учебник для вузов/ С.С. Набойченко, Н.Г. Агеев, А.П. Дорошкевич и др. Екатеренбург, УГТУ, 1997. 648 с.

2. Кобахидзе. Тепловая работа и конструкции печей цветной металлургии. Учебник для вузов. М.: МИСиС, 1994. 355 с.

б) дополнительная литература

3.Кривандин В.А. Металлургическая теплотехника. В 2-х томах. т.1. Теоретические основы. Учебник для вузов /В.А. Кривандин, В.А. Арутюнов, Б.С. Мастрюков и др., М.: Металлургия, 1986. 424 с.

4. Кривандин В.А. Металлургическая теплотехника. В 2-х томах. т.2. Конструкция и работа печей. Учебник для вузов /В.А. Кривандин, И.И. Неведомская, В.В. Кобахидзе и др. М.: Металлургия, 1986. 592 с.


в) программное обеспечение

    1. Компьютерные презентации («Металлургическое оборудование»);

2. Физические модели металлургических агрегатов;

3. Образцы огнеупоров.


г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

Операционные системы Windows, стандартные офисные программы, электронно-поисковая база по металлургии цветных металлов.


10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

1. Пирометаллургическая лаборатория (высокотемпературные, огневые установки);

2. Компьютерный класс (12 персональных компьютеров).


11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

Программа предусматривает возможность обучения в рамках традиционной поточно-групповой системы обучения. При этом обучение рекомендуется в течение двух семестров: для бакалавров — в IV и V семестрах.




Скачать 185,78 Kb.
оставить комментарий
Г.В. Коновалов
Дата21.10.2012
Размер185,78 Kb.
ТипПрограмма, 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
Документы

наверх