Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника»


НазваниеУчебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника»
страница10/14
Дата публикации29.03.2013
Размер1.72 Mb.
ТипУчебно-методический комплекс
userdocs.ru > Математика > Учебно-методический комплекс
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14

^ 2. Тепловой (энергетический) баланс и к.п.д. котельной установки
Тепловым балансом тепла котельного агрегата называется равенство между имеющимися количеством энергии и его распределением. Тепловой баланс работающего котла составляется на основе результатов тепловых испытаний с целью анализа эффективности работы котла и определение его к.п.д.

При тепловом расчете проектируемого агрегата (котла) тепловой баланс составляется на 1 кг твердого (жидкого) топлива или на 1м3 газообразного на основе нормативных данных для определения расхода топлива.

Уравнение теплового баланса (в кДж/кг) имеет вид :
Qнр=Qпол +Qух.г +Qхим +Qмех +Qохл +Qшл, (14.1)
где Qнр – располагаемая (внесенная в топку) теплота (низшая теплота сгорания на 1 кг топлива, кДж/кг); Qпол – тепло, полезно использованное в котельном агрегате (теплота, использованная для выработки пара или горячей воды); Qух.г +Qхим +Qмех +Qохл +Qшл – потери теплоты соответственно с уходящими газами, от химической и механической неполноты сгорания, от наружного охлаждения и потери тепла со шлаком.

Отношение полезно использованной в котле теплоты Qпол к располагаемой Qнр представляет к.п.д. котла, «брутто» ηк т.е. без учета служебного расхода пара
ηк= Qпол/ Qнр=1-(Qух.г +Qхим +Qмех +Qохл +Qшл) (14.2)

или в %
ηк=100-(qух.г +qхим +qмех +qохл +qшл) (14.3)

К.п.д. котельной установки, учитывающий расходы котла на собственные нужды (привод насосов, вентиляторов, дымососов и т.п.), составляющие около 4% называется к.п.д. нетто.

Полезный тепловой поток, в котельном агрегате
Qк=Qе=Qпол∙В (14.4)
Расход топлива В (в кг/с) при проектировании и планировании определяют из уравнения теплового баланса
В=Qе/ Qнр∙ ηк (14.5)

К.п.д. котельного агрегата определяют в эксплуатационных условиях из уравнения

ηк= Qе/(В∙Qнр) (14.6)
ηк=90…94% - для мощных котельных агрегатов и 70…80% для агрегатов малой мощности.

3. Особенности эксплуатации и охрана окружающей среды от вредных выбросов котельных установок
Эксплуатация паровых и водогрейных котлов, сосудов, работающих под давлением, и трубопроводов пара горячей воды, связан с повышенной опасностью. Для предупреждения подобных опасности организован государственный надзор «Комитет по надзору за безопасным ведением работ в промышленности (Госгортехнадзор)».

Госгортехнадзор утверждает правила устройства и безопасной эксплуатации котлов, промышленных печей, сосудов работающих под давлением и высоких температур, и трубопроводов пара и горячей воды, обязательные для всех министерств и ведомств. Эти правила принято называть « Правилами Котлонадзора», а объекты, на которые они распространяются, объектами Котлонадзора.

Важным элементом надзора за котельным агрегатом является его техническое освидетельствование в установленные сроки.

Газообразные продукты сгорания топлива принято называть дымовыми газами или газообразными выбросами теплоэнергетических установок. Имея относительно большие скорости, дымовые газы уносят в атмосферу различные примеси (состав дымовых газов см. Рис. 3.3).


Рис. 3.3
Из всех образовавшихся при горении веществ безопасными для живого организма являются лишь водяные пары, азот, углекислый газ и кислород. Остальные- окислы серы, (SOx=SO2+SO3) и азота (NOx=NO+NO2), угарный газ СО, сажа, зола, пятиокись ванадия V2O5 – является в той или иной мере токсичными веществами, вредно влияющими на органы дыхания, кожу человека и животных, растения и др.

К чрезвычайно опасным относятся пятиокись ванадия и бензапирен, который появляется в дымовых газах при сжигании любого топлива с недостатком кислорода

Высокоопасным являются двуокись азота NO2, окись углерода и серный ангидрид SO3.

Обычно, приводятся данные о предельно допустимых концентрациях (мг/м³) вредных веществ в воздухе, образующихся при сжигании органического топлива.

Обычно, концентрация вредных веществ вокруг тепловых станций ниже ПДК, что достигается применением различных конструктивных и технологических мероприятий.

Для снижения выбросов в атмосферу золовых остатков органического топлива дымовые газы очищаются в различных золоуловителях, а затем выбрасываются в атмосферу через дымовые трубы. В настоящее время используются инерционные и мокрые золоуловители, а также электрофильтры.

Для уменьшения выбросов сернистых соединений в атмосферу топлива до его сжигания в топках котлов перерабатывают, удаляя из него серу и очищают дымовые газы от окислов серы.

В основе методов снижения окислов азота положена идея правильной организации процесса горения, при котором устраняются условия их образования, например, снижают температуру в зоне горения.

Основная литеретура: 1 [гл.18, §§18.1-18.16, стр. 146-159, гл.19, §§19.3-19.4,стр.166]; 2 [Раздел 3, §3.2-3.3, стр.149-177]; 5 [ гл.25, §25.2, стр. 254-256, гл. 26, § 26.1, стр. 256-260, гл.31, §31.3, стр. 311-312].

Контрольные вопросы:

1. Из каких основных элементов состоит котельная установка?

2. Приведите уравнение теплового баланса котлоагрегата.

3. Чем отличается прямоточный котельный агрегат от барабанного?

4. Какие методы и средства существуют по очистки дымовых газов от вредных примесей?

5. Чем отличаются К.П.Д. брутто от К.П.Д. нетто?

6. Назовите основные элементы рабочего процесса котлоагрегата.

7. Расскажите о назначении и основных схемах пароперегревателей, экономайзеров, воздухоподогревателей.

8. Чем отличаются друг от друга паровой котел и котел –утилизатор?

9. Назовите основные потери теплоты в котельном агрегате?
^ ЛЕКЦИЯ №15. Основы энергосбережения
Конспект лекции

  1. Оценочные показатели энергоэффективности


Энергия наряду с трудом, капиталам и материялами является одним из важнейших факторов производства, поэтому устойчивый экономический прогресс государства, региона, отрасли народного хозяйства не может не опираться на прочный базис системы энергообеспечения.

В промышленной политике предприятий также очевидна определяющая роль энергетики. В настоящее время энергоемкость единицы внутреннего валового продукта (ВВП) в РК выше, чем

раньше. Данные результаты являются свидетельством поведения устаревшей за долгие годы промышленной политики, связанной с расхожим представлением о доступности и дешевизне энергоресурсов.

Этой же политикой руководствовалось и большинство промышленно развитых стран, но топливно-энергетические кризисы 70-х годов ΧΧ столетия заставили их кардинально изменить политику в области энергопотребления, переведя ее на рельсы качественного, эффективного использования энергии.

В странах Запада был сформулирован принцип, в соответствии с которым рост производительности труда и ВВП не должен сопровождаться ростом расхода энергии. Этот принцип осуществляется при серьезном государственном воздействии и регулировании, в том числе- установлении нормативов качества использования энергии, экономическом стимулировании внедрения энергосберегающей техники и технологии.

Под энергосбережением понимают не простую совокупность отдельных мероприятий и кампаний, а сложную большую систему процессов рационального использования энергии в единстве технологий, организации и поведения.

Основным инструментов реализации принципов энергосбережения является энергетический менеджмент- методологическая наука с практическим инструментарием для осуществления процесса управления использованием энергии, т.е. для планирования, организации внедрения. Мотивации и контроля оптимального использования всех видов и форм энергии при целесообразном удовлетворении потребностей человека (организации) и щадящем влиянии на окружающую среду.

Основной целью энергетического менеджмента является достижение энергетической эффективности производства продукции и услуг.

В результате анализа приходной и расходной частей топливно-энергетического баланса организации выявляются источники энергосбережения. Дается их количественная оценка и определяются энергосберегающие потенциалы.

Потенциал энергосбережения- это возможное снижение энергопотребления при выпуске одного и того же объема продукции при обеспечении неизменных условий (качества) за счет использования технически освоенных образцов энергосберегающей техники и технологии.

Различают следующие виды энергосберегающих потенциалов: технический, экономический, экологический и поведенческий.

Технический потенциал энергосбережения учитывает не только возможности повышения качества использования первичного источника энергии при применении более эффективной техники, но и реализацию технологических схем использования потерь энергии при преобразовании их во вторичные энергетические ресурсы.

Экономический потенциал энергосбережения определяется рентабельной частью технического потенциала, освоение которого зависит от наличия инвестиций. Величина экономического потенциала ограничивается жесткостью требований, предъявляемых к окупаемости капиталовложений в энергосбережение.

Экологический потенциал энергосбережения определяется максимально возможным снижением экологического ущерба, наносимого выбросами вредных веществ (СО2, ΝОх, SО2 и др.), излучениями. А также занимаемой ими территории благодаря выполнению энергосберегающих мероприятий.

Поведенческий потенциал энергосбережения определяется мерой осознания актуальности проблемы энергосбережения всеми лицами, принимающими и реализующими решения.

В современной России экономические и организационные условия для эффективного использования энергетических ресурсов устанавливает ряд федеральных законов. Постановлений правительства РФ, государственных стандартов и рекомендаций по стандартам.

В целях оценки эффективности использования энергетических ресурсов и снижения затрат на топливо и энергообеспечение устанавливается необходимость энергетических обследований.

Основными задачами энергоаудита и паспортизации являются:

выявление неэкономичных режимов работы энергетического и технологичес –

кого оборудования;

определение возможного потенциала энергосбережения на предприятии по

видам энергоносителей и оценка объема инвестиций на энергосберегающие

мероприятия;

разработка комплексной программы по энергосбережению с учетом динамики

развития предприятия;

составление энергетического паспорта с отражением всех основных сведений

об энергохозяйстве предприятия и оценкой эффективности использования ТЭР

по объектам предприятия.

Показатели энегетической эффективности – это абсолютная, удельная или относительная величина потребления или потерь энергетических ресурсов для продукции любого назначения или технологического процесса.

Различают два основных показателя энергетической эффективности:

1. Экономичность потребления ТЭР (для продукции при ее использовании по прямому функцианальному назначению) – количественная характеристика эксплуатационных свойств изделия, отражающих его техническое совершенство, определяемое совершенством конструкции и качеством изготовления, уровнем или степенью полтребления им энергии и(или) топлива при использовании этого изделия по прямому функциональному назначению.

Показатели экономичногсти энергопотребления могут быть выражены обсолютной или удельной форме. Абсолютная форма характеризует расход ТЭР в регламентированных условиях (режимах) работы. Удельная форма характеризует отношение количества энергии или топлива, затрачиваемое машиной, механизмом на производство единицы продукции или работы (например, расход топлива на перевозку 1 т груза на 1км пути). Последний показатель является более предпочительным.

2. Энергоемкость производства продукции – объем потребления энергии и (или) топлива на основные и вспомагательные технологические процессы изготовления продукции, выполнения работ, оказание услуг на базе заданной технологической ситемы.

Показатели производственной энергоемкости изготовления продукции в абсолютной и удельной формах предназначены для внесения в стандарты, технологическую, проектную и другую документацию. Понятие «энергоемкость» может иметь различное содержание в зависимости от степени интеграции по различным аспектам рассмотрения. На уровне предприятия рассматривается производственная энергоемкость изготовления продукции (изделия).

^ 2. Вторичные энергетические ресурсы
Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) – энергетический потенциал продукции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах (установках), который не используются в самом агрегате, не может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других агрегатов.

Рациональное использование ВЭР является одним из крупнейших резервов экономии топлива, способствующим снижению топлива – и энергоемкости промышленной продукции.

По виду энергии ВЭР разделяются на три группы:

Топливные, тепловые, избыточного давления.

^ Топливные ВЭР – химическая энергия отходов технологических процессов химической и термохимической переработки углеродистого или углеводородного сырья,побочных горючих газов плавильных печей ( доменных, колошниковых шахтных печей и вагранок, конвертерных и т.д.) не используемых для дальнейшей технологической переработки древесных отходов лесозаготовок и деревообработки в лесной и деревообрабатывающей промышленности, упаренных горючих щелоков, бардяных концентратов, коры и древесных отходов в целлюлозно-бумажной промышленности и т.д.

^ Тепловые ВЭР – физическая теплота отходящих газов технологических агрегатов, физическая теплота основной, побочной, промежуточной продукции и отходов основного производства, теплота рабочих тел систем принудительного охлаждения технологических агрегатов и установок, теплота воды и пара отработанных в технологических и силовых установках.

Тепловые ВЭР газовых потоков с высокой температурой ( >выше 400°С) и средней ( 100 …400°С) обычно используются для производства пара или подогрева воды с помощью паровых и водогрейных котлов – утилизаторов.

^ ВЭР избыточного давления – потенциальная энергия газов и жидкостей, покидающих технологические агрегаты с избыточным давлением, в которой необходимо снижать перед последующей ступенью использования этих жидкостей (газов) или при выбросе их в атмосферу. За счет ВЭР избыточного давления в расширительных турбинах обычно получают электроэнергию( ГТУ с регенерацией теплоты).

В зависимости от видов и параметров рабочих тел различают четыре основных направления использования ВЭР: топливное- непосредственное использование горючих компонентов в качестве топлива; тепловое - использование теплоты, получаемой непосредственно в качестве ВЭР, или теплоты или холода, вырабатываемых за счет ВЭР в утилизационных установках; силовое - использование механической или электрической энергии, вырабатываемой в утилизационнных установках (станциях) за счет ВЭР; комбинированное – использование теплоты, электрической или механической энергии, одновременно вырабатываемых за счет ВЭР.
^ 3. Источники вторичных энергетических ресурсов (ВЭР)
Наибольшими тепловыми ВЭР располагаются предприятия черной и цветной металлургии, химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, промышленности строительных материалов, газовой промышленности, тяжелого энергетического машиностроения и некоторых других отраслей промышленности. В черной металлургии топливные ВЭР образуются за счет доменного газа; конвертерного газа мартеновских печей и газа ферросплавных печей. Использование этих газов в качестве топлива позволяет экономить топливно-энергетические ресурсы и исключить вредные выбросы токсичных оксида углерода с металлургических заводов.

Тепловые ВЭР цветной металлургии образуются за счет физической теплоты: уходящих газов обжиговых, шахтных, отражательных, рудно-термических, анодных и других печей.

Топливный ВЭР химической промышленности являются отбросные газы конвертеров (оксид - углеродная фракция); абгаз синтеза ацитилена; печной газ фосфатного производства и производства карбида кальция и др.

Топливные ВЭР нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности – горючие газы сажевого производства, абгаз в производствах мономеров для синтетических каучуков и других соединений, различные виды горючих отходов, получаемых в процессе переработки углеводородного сырья. Тепловые ВЭР – это теплота уходящих газов, а также охлаждающей воды отработанного пара, пара вторичного отбора.

Тепловые ВЭР в газовой промышленности образуются за счет физической теплоты уходящих газов компрессорных станций, трубчатых печей газопереработки и теплоты охлаждения продуктовых потоков газопереработки.

Предприятия тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения располагают ВЭР в виде теплоты уходящих газов мартеновских, нагревательных и термических печей, вагранок, теплоты отработанного пара прессов и молотов.

Одной из важнейших задач ВЭР является по возможности полное выявление ресурсов ВЭР и экономически, а также экологически обоснованное их использование для практических целей и удовлетворения нужд бытового потребления.


Основная литература: 1[гл.21., §21.3; стр.181-182; гл.20, 21.1, стр.177-179; гл.24, §§24.2-24.3, стр.204-208];

2[гл.5.1, стр.220-238; §5.2, стр.243-247; §13.2, стр.406-417].
Контрольные вопросы:

1. Как называется отношение тепла, превращенного в полезную работу Qe ко всему теплу выделяемой при сгорании топлива Q1?

2. Какая связь между эффективным К.П.Д. и удельным расходом топлива?

3. Основные направления использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР)?

4. Источники вторичных энергетических ресурсов отрасли и их использование.
^ 2.3 Планы практических занятий

Занятие 1

Тема: Параметры состояния термодинамической системы. Уравнения состояния рабочего тела .
Задание: Решение задач на тему занятия 1.

Методические рекомендации:

1. Изучить тему занятия 1 как по лекционным материалам, так и по рекомендуемой литературе. Проработать вопросы, приведенные в конце лекционного материала.

2. Знать термодинамические параметры состояния и уравнения состояния рабочего тела.

3. Расчеты вести в системе СИ.

Основная литература: 4.1 [6-12].

Дополнительная литература: 4.5 [7-15, 20-22].

Контрольные вопросы:

  1. Назовите основные термодинамические параметры состояния системы.

  2. Напишите уравнение Клапейрона в универсальной форме.

  3. Напишите уравнение Ван-дер-Ваальса.

  4. Какая величина называется газовой постоянной?

  5. Какая величина называется универсальной газовой постоянной?


Занятие 2

Тема: Первый и второй законы термодинамики

Задание: Решение задач на тему занятия 2.

Методические указания:

1. Изучить тему занятия 2 как по лекционным материалам, так и по рекомендуемой литературе. Переработать вопросы, приведенные в конце лекционного материала.

2. Знать понятия внутренняя энергия, работа расширения и теплота; первый закон термодинамики и следствия, вытекающие из него; теплоемкость, энтальпия, энтропия; формулировку второго закона термодинамики; циклы Карно.

3. Расчеты вести в системе СИ.

Основная литература: 4.1 [12-29].

Дополнительная литература: 4.5 [17-20, 24-32, 33-39].

Контрольные вопросы:

  1. Напишите первый закон термодинамики в интегральной форме?

  2. Покажите связь между удельными теплоемкостями.

  3. Напишите формулу для определения энтальпии в изобарном процессе.

  4. Напишите формулы для определения энтропии.

  5. Напишите формулу для определения термического КПД цикла.


Занятие 3

Тема: Термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах
Задание: Решение задач на тему занятия 3.

Методические рекомендации:

1. Изучить тему занятия 3 как по лекционным материалам, так и по рекомендуемой литературе. Проработать вопросы, приведенные конце лекционного материала.

2. Знать метод исследования термодинамических процессов, основные закономерности термодинамических процессов идеальных газов в закрытых системах.

3. Расчеты вести в системе СИ.

Основная литература: 4.1 [32-36].

Дополнительная литература: 4.5 [44-55].

Контрольные вопросы:

  1. Расскажите основные положения метода исследования термодинамических процессов.

  2. Установите основную закономерность изохорного процесса по его условию протекания.

  3. Установите основные закономерности остальных термодинамических процессов исходя из их условий протекания.

  4. Объясните обобщающее значение политропного процесса.


Занятия 4

Тема: Термодинамические процессы реальных газов

Задание: Решение задач на тему занятия 4.

Методические рекомендации:

1. Изучить тему занятия 4 как по лекционным материалам, так и по рекомендуемой литературе. Проработать вопросы, приведенные в конце лекционного материала.

2. Знать процесс парообразования, определение параметров воды и пара, основные закономерности термодинамических процессов водяного пара.

3. Расчеты вести в системе СИ.

Основная литература: 4.1 [36-42].

Дополнительная литература: 4.5 [57-74].

Контрольные вопросы:

  1. Напишите формулы для определения параметров влажного насыщенного пара.

  2. Напишите формулу для определения изменения внутренней энергии водяного пара.

  3. Напишите формулу для определения работы в адиабатном процессе.

  4. Напишите формулу для определения работы в изотермическом процессе.


Занятие 5

Тема: Смеси идеальных газов. Влажный воздух

Задание: Решение задач на тему занятия 5.

Методические рекомендации:

1. Изучить тему занятия 5 как по лекционным материалам, так и по рекомендуемой литературе. Проработать вопросы, приведенные в конце лекционного материала.

2. Знать закон Дальтона, способы задания смеси, закон Авогадро, параметры влажного воздуха.

3. Расчеты вести в системе СИ.

Основная литература: 4.1 [42-47].

Дополнительная литература: 4.5 [26-32, 74-81].

Контрольные вопросы:

  1. Напишите формулы для определения массовой, объемной и мольной долей газовой смеси.

  2. Напишите формулу для определения теплоемкостей газовой смеси.

  3. Напишите формулу для определения влагосодержания воздуха.

  4. Напишите формулу для определения теплоемкости влажного воздуха.

Занятие 6

Тема: Теория теплообмена (теплообмен теплопроводностью, конвективный теплообмен, теплообмен излучением).

Задание: Решение задач на тему занятия 6.

Методические рекомендации:

1. Изучить тему занятия 6 как по лекционным материалам, так и по рекомендуемой литературе. Проработать вопросы, приведенные в конце лекционного материала.

2. Знать основные законы теплопроводности, конвективного теплообмена, теплообмена излучением, коэффициенты теплопроводности, теплоотдачи, перенос теплоты теплопроводностью при стационарном режиме, теплоотдача при вынужденном движении теплоносителя, теплоотдача при естественной конвекции.

Основная литература: 4.1 [72-79, 79-99, 103-107].

Дополнительная литература: 4.5 [148-151, 162-169, 196-234].

Контрольные вопросы:

  1. Напишите формулы для определения теплового потока через плоскую стенку.

  2. Напишите формулу для определения теплового потока через цилиндрическую и шаровую стенки.

  3. Напишите формулу для определения чисел подобия.

  4. Напишите формулу для определения числа Нуссельта при теплоотдаче при вынужденном движении теплоносителя.


Занятие 7

Тема: Теплопередача (сложный теплообмен)

Задание: Решение задач на тему занятия 7.

Методические рекомендации:

1. Изучить тему занятия 7 как по лекционным материалам, так и по рекомендуемой литературе. Проработать вопросы, приведенные в конце лекционного материала.

2. Знать метод определения теплового потока при теплопередаче, коэффициент теплопередачи, интенсификацию теплопередачи, тепловую изоляцию.

3. Расчеты вести в системе СИ.

Основная литература: 4.1 [112-118].

Дополнительная литература: 4.5 [169-175].

Контрольные вопросы:

  1. Напишите формулы для определения температур на поверхностях стенки.

  2. Напишите формулу для определения коэффициента теплопередачи плоской стенки.

  3. Напишите формулу для определения коэффициента теплопередачи ребристой стенки.

  4. Напишите формулу для определения критического диаметра изоляции.

Занятие 8

Тема: Тепловые балансы и характеристики теплообменных аппаратов и парогенераторов
Задание: Решение задач на тему занятия 8.

Методические рекомендации:

1. Изучить тему занятия 8 как по лекционным материалам, так и по рекомендуемой литературе. Проработать вопросы, приведенные в конце лекционного материала.

2. Знать уравнения теплового баланса теплообменных аппаратов , технико-экономические показатели котельных установок и парогенераторов .

3. Расчеты вести в системе СИ.

Основная литература: 4.1 [123-129, 201-208].

Дополнительная литература: 4.5 [241-247, 109-115].

Контрольные вопросы:

  1. Назовите виды теплообменных аппаратов.

  2. Напишите уравнение теплового баланса теплообменного аппарата.

  3. Напишите уравнение теплового баланса котельных установок.


^ 2.4. Планы лабораторных заданий
Лабораторная работа №1: «Определение газовой постоянной воздуха»
Задание:

1. Экспериментально найти значение газовой постоянной воздуха.

2. Сравнить экспериментальное значение газовой постоянной воздуха с его литературным значением.

3. Определить погрешность эксперимента.

4. Составить и защитить отчет по выполненной работе.
Основная литература: 1[стр. 8-9]; 6[стр.6-12].

Дополнительная литература: 14 [стр.22-27]
Контрольные вопросы:

1. Чем отличается индивидуальная газовая и универсальная газовая постоянная, связь между ними, их размерности?

2. Что такое абсолютное, барометрическое, избыточное и вакуумометрическое давления? Какими приборами они измеряются? Какое из давлений является параметром состояния и почему?

3. Что такое термический параметр состояния? Какие параметры приняты в технической термодинамике за основные и почему?

4. Какие уравнения состояния идеального газа вы знаете, размерности величин, входящих в эти уравнения?

5. Что такое рабочее тело, термодинамическая система, равновесное и неравновесное состояние, равновесное и неравновесное термодинамические процессы, обратимые и необратимые процессы?

6. Чем отличается идеальный газ от реального? Дать их определение.

7. Дайте формулировку и напишите первого закона термодинамики в дифференциальном и интегральном видах.

8. Укажите погрешность измерения, какой величины оставляет максимальную долю погрешности определения газовой постоянной?
^ 2. Лабораторная работа №2 «Изотермическое сжатие воздуха»
Задание:

1. Получить экспериментальную зависимость объема газа от давления в изотермическом процессе V=f(P) при T =idem.

2. Сравнить экспериментальную изотерму (кривую) с теоретической.

3. Рассчитать теоретическую работу изотермического сжатия в процессе двумя заданными состояниями.

4. Определить показатель политропного процесса.

5. Рассчитать изменения энтропии в процессе между двумя заданными состояниями.

6. Вычислить относительную величину между значениями работы сжатия и давления, рассчитанную по экспериментальной и расчетной кривой.

7. Определить максимальную относительную погрешность эксперимента.

8. Составить и защитить отчет по выполненной работе.
Основная литература: [стр. 31-32]; 6 [стр. 12-18].

Дополнительная литература: 14[стр.85-86].
Контрольные вопросы:

1. Какой процесс называется изотермическим? Соотношение между параметрами в изотермическом процессе?

2. Что называется равновесным состоянием и равновесным процессом?

3. Почему изменение внутренней энергии и энтальпии идеального газа в изотермическом процессе равны нулю?

4. Чему равна теплоемкость изотермического процесса?

5. Вывести формулы работы изменения объема в изотермическом процессе?

6. Как реализуется изотермический процесс в настоящей работе?

7. Каково взаимное расположение изотермы и адиабаты на P, V-диаграмме, проведенной из одной точки при сжатии и расширении газа?

8. Докажите, что в изотермическом процессе работа, совершаемая идеальным газом, равна количеству тепла, подведенного в данном процессе.

9. Сформулировать цель настоящей работы.
^ 3. Лабораторная работа №3 «Адиабатное расширение воздуха»
Задание:

1. Получить, экспериментальную зависимость объема газа от давления V=f (р) в адиабатном процессе.

2. Сравнить, экспериментальную адиабату (кривую) с теоретической.

3. Определить показатель адиабаты К и сравнить его с литературным значением Клит=1,41.

4. Рассчитать экспериментальную работу адиабатного расширения воздуха.

5. Рассчитать экспериментальную располагаемую работу процесса.

6. Определить максимальную относительную погрешность определения основных величин.

7. Составить и защитить отчет по выполненной работе.
Основная литература: 1 [стр. 32-33]; 6 [стр. 19-25].

Дополнительная литература: 14[стр.86-88].
Контрольные вопросы:

1. Какой процесс называется адиабатическим?

2. Как создается адиабатный процесс в данной работе?

3. За счет чего совершается работа в процессе адиабатного расширения?

4. Почему энтропия в адиабатном процессе не меняется?

5. Вывести одну из расчетных формул работы расширения для адиабатического процесса?

6. Напишите уравнение адиабатического процесса в Р, V и Т, S – диаграммах.

7. Получите соотношение между параметрами Р, V, Т и V, Р и Т в адиабатическом процессе.

8. Напишите уравнение первого закона термодинамики для адиабатического процесса.

9. Напишите аналитическое выражение второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов и циклов.

10. Охарактеризовать источники погрешностей в эксперименте.
^ 4. Лабораторная работа №4 «Определение теплоемкости твердых тел»
Задание:

1. Ознакомиться с работой прибора. «Измеритель теплоемкости ИТ – с – 400»

2. Определить температурную зависимость удельной массовой теплоемкости твердого механически обработанного материала в пределах интервала температуры от 20 до 150°C.

3. Обработать результаты эксперимента.

4. Построить зависимость удельной теплоемкости испытуемого образца от температуры Ср= ƒ (tобр)

5. Определить погрешность эксперимента.

6. Составить и защитить отчет по выполненной работе.

Основная литература: [стр. 15-17]; 7 [стр. 6-15].

Дополнительная литература: 14[стр.63-72].

Контрольные вопросы:

1. Что называется теплоемкостью?

2. Что такое полная и удельная теплоемкость?

3. Виды удельных теплоемкостей и связь между ними.

4. Какие факторы влияют на теплоемкость?

5. В чем сущность метода динамического С – калориметра?

6. Рассказать методику эксперимента и обработки экспериментальных данных.

7. Что такое время запаздывания температуры на тепломере τт и метод ее определения?

8. Что такое «постоянная» измерителя τт' ?

9. Что такое тепловая проводимость тепломера Кт и метод его определения?
^ 5. Лабораторная работа №5 «Определение теплопроводности твердых тел»
Задание:

1. Ознакомиться с работой прибора «Измеритель теплопроводности ИТ – λ – 400.

2. Определить температурную зависимость коэффициента теплопроводности твердого механически обработанного материала в пределах интервала температурой от 25 до 150ºС

3. Обработать результаты эксперимента.

4. Построить график зависимости коэффициента теплопроводности испытуемого образца от средней температуры образца tобр.

5. Определить погрешность эксперимента.

6. Составить и защитить отчет по выполненной работе.
Основная литература: 1[стр. 70-72]; 7 [стр. 15-28].

Дополнительная литература: 14[стр.310-311].

Контрольные вопросы:

1. Что такое коэффициент теплопроводности?

2. Какие факторы влияют на коэффициент теплопроводности?

3. Что такое температурное поле и градиент температуры?

4. Какое практическое значение имеет экспериментальное определение коэффициента теплопроводности вещества?

5. Сравните интервалы изменения коэффициента теплопроводности различных веществ.

6. Рассказать методику эксперимента и обработку экспериментальных данных.

7. Что такое средняя температура образца и способ ее вычисления?

8. В чем сущность метода динамического λ- калориметра?

9. Что такое тепловая проводимость тепломера Кт и контактного теплового сопротивления Rk и методы их определения?

10. Что является постоянным прибором?

11. Для чего приводят градуировку измерителя (прибора) теплопроводности?
^ 6. Лабораторная работа №6 «Определение коэффициента теплоотдачи

при свободной конвекции»
Задание:

1. Ознакомиться с работой экспериментальной установки.

2. Ознакомиться с методикой проведения эксперимента.

3. Определить опытным путем температуры гладкой стальной трубки по длине в четырех местах.

4. Определить температуру наружного воздуха.

5. Определить коэффициент теплоотдачи αк'из уравнения Ньютона – Рихмана и по критериальным уравнениям подобия конвективного теплообмена αк''

6. Сравнить полученные значения αк'и αк'', сделать выводы.

7. Составить и защитить отчет по выполненной работе.

Основная литература: 1[стр. 86-87]; 9 [стр. 21-27].

Дополнительная литература: 14[стр.372-374].

Контрольные вопросы:

1. Что характеризует коэффициент теплоотдачи, напишите определяющую, формулу и разъясните его физический смыл?

2. Какие физические процессы могут считаться подобными?

3. Опишите устно картину передачи тепла от стенки к среде в условиях конвективного теплообмена.

4. Назовите существенные преимущества, которые дают теория подобия в применении к конвективному теплообмену.

5. Разъясните физический смысл критериев Рейнольдса Re, Прандтля Рr, Грасгофа Gr и Нуссельта Nu.

6. Закон Ньютона – Рихмана.

7. Почему для определения коэффициента теплоотдачи применяют теорию подобия?

8. Какое уравнение называется уравнением подобия?

9. Какие факторы влияют на коэффициент теплоотдачи?

^ 2.5 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя (СРСП)

2.4.1 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя в аудитории (СРСП (ауд.)) -15 часов

Задания:

Содержанием и заданием СРСП (ауд.) является тестовые или экспресс-опросы по темам и их контрольным вопросам, а также решение задач по модулям и темам. Для закрепления теоретических знаний, полученных на лекционных и лабораторных занятиях, в СРСП (ауд.) предусмотрено проведение тестовых или экспресс-опросов по темам и решение практических задач. К решению задач задания следует приступать только после изучения соответствующей темы курса. Перед выполнением заданий ознакомиться с ходом решения аналогичных задач по рекомендуемой литературе.

Требования, предъявляемые на СРСП (ауд.):

- знание теории и понимание физической сущности рассматриваемых вопросов (тем) дисциплины;

- умение применить основные теоретические положения курса к решению практических задач.

Занятие 1.

1. Тестовый или экспресс – опрос по теме 1. 1. и контрольным вопросам по данной теме.

2. Решение задач на «Параметры состояния термодинамической системы и уравнение состояния рабочего тела».

Занятие 2.

1. Тестовый или экспресс-опрос по теме 1.2 и контрольным вопросам по данной теме.

2 Решение задач на «Теплоемкость, внутренняя энергия и энтальпия рабочего тела. Первый закон термодинамики».

Занятие 3.

1. Тестовый или экспресс-опрос по теме 1.3 и контрольным вопросам по данной теме.

2 Решение задач на «Второй закон термодинамики».

Занятие 4.

1. Тестовый или экспресс-опрос по теме 1.3 и контрольным вопросам по данной теме.

2. Решение задач на «Второй закон термодинамики и цикл Карно».

Занятие 5.

1. Тестовый или экспресс-опрос по теме 1.4 и контрольным вопросам по данной теме.

2. Решение задач по определению параметров состояния водяного пара расчетным путем и с помощью таблиц и диаграммы h, S водяного пара.

Занятие 6.

1. Тестовый или экспресс-опрос по теме 1.5 и контрольным вопросам по данной теме.

2. Решение задач на «Истечение газов и паров»

Занятие 7

1. Тестовый или экспресс- опрос по теме 1.6 и контрольным вопросам по данной теме.

2. Решение задач на «Термодинамические циклы тепловых двигателей».

Занятие 8

1. Рубежный контроль 1 по модулю №1 «Техническая термодинамика»-с учетом лабораторных работ №№1,2,3,семестровых заданий №№1,2 и контрольных вопросов по модулю №1, контрольных работ №№1,2.

Занятие 9

1.Тестовый или экспресс опрос по теме 2.1 и контрольным вопросам по данной теме.

2. Решение задач на «Теплопроводность при стационарном режиме».

Занятие 10

1. Тестовый или экспресс – опрос по теме 2.2 и контрольным вопросам по данной теме.

2. Решение задач на «Конвективный теплообмен».

Занятие 11

1. Тестовый или экспресс – опрос по теме 2.3 и контрольным вопросам по данной теме.

2. Решения задач на «Теплопередача».

Занятие 12

1. Тестовый или экспресс- опрос по теме 2.4 и контрольным вопросам по данной теме.

2. Решение задач на «Расчет теплообменных аппаратов».

Занятие 13

1. Тестовый или экспресс – опрос по модулю №2 «Теплопередача» и контрольным вопросам по модулю№2.

2. Тестовый или экспресс- опрос по теме 3.1 и контрольным вопросам по данной теме.

Занятие 14

1. Тестовый или экспресс – опрос по теме 3.2 и контрольным вопросам по данной теме.

2. Решение задач по модулю №3.

Занятие 15

1. Рубежный контроль 2 по модулям №№2,3 – с учетом лабораторных работ №№4,5,6, семестровых заданий №№3,4 и контрольных вопросов по модулям №№2,3, контрольной работы №3.
Методические рекомендации к выполнению СРСП (ауд.)

При изучении дисциплины теплотехники большое внимание студенту нужно обратить на самостоятельную работу с учебниками [1, 2, 5] и конспектом лекции.

Для более полного изучения отдельных контрольных вопросов по темам целесообразно обращаться к дополнительной литературе [13, 14, 20].

Весь курс разделен на 13 тем по трем модулям, которые следует изучать последовательно, переходя к следующей теме только после полного усвоения предыдущей. В конце каждой темы приводятся контрольные вопросы и тестовые вопросы по дисциплине для самопроверки, по которым студент контролируется степень усвоения материала. После опросов по темам курса рекомендуется решить задачи и ответить на контрольные вопросы изучаемой темы. Если у студента возникают вопросы, на которые он затрудняется ответить самостоятельно, следует обратиться к преподавателю.

При изучении теоретического материала и особенности при решении задач обратить внимание на размерность встречающихся величин, так как нередко она отражает физический смысл этих величин.

В [14, 15, 16, 19] приведен необходимый объем справочных данных и решений типовых задач по отдельным темам курса.

Задачи занятия 1 посвящены параметрам и уравнению состояния идеального газа.

Задачи занятия 2 помогают практическими расчетами закрепить теоретический материал по теплоемкостям, внутренним энергиям, энтальпиям, первым законом термодинамики.

Задачи 3, 4 посвящены второму закону термодинамики. В задачах 5 (занятие 5) рассматриваются процессы с водяным паром. При расчете их необходимо уметь пользоваться таблицами водяного пара, а также h, S- диаграммам. Задачи 6 (занятие 6) посвящены истечениям и дросселированиям газов и паров. При решении задач на «термодинамические циклы тепловых двигателей», следует предварительно изобразить рассматриваемый цикл в P,V и T, S- диаграммах, а затем уже выполнить расчет.

При решении задачи на «теплопроводность при стационарном режиме» и «теплопередача» обратить внимание на правильное использование тепловых величин и их единиц и твердо усвоить их физический смысл.

Рассматривая, конвективный теплообмен и теплообменные аппараты, студент должен уметь применить соответствующие формулы для каждого случая и обратить на решение конкретных задач с помощью критериев подобия; уметь рассчитывать теплообменники при различных схемах движения теплоносителей, а также анализировать полученые результаты.

Рекомендуемая литература [1, 5, 14, 15, 16, 20].
2.4.2 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя (СПСП(оф.))-15 часов

Задания:

Содержание и задания СРСП (офис.) являются консультации по темам, семестровым заданиям, контрольным работам и прием семестровых заданий и контрольных работ. СРСП выполняет консультативную и контролирующую функцию.

Контроль за СРСП (офис.) осуществляется в форме консультации по темам, защиты семестровых заданий и контрольных письменных работ, собеседования, а также обсуждения вопросов связанных с дисциплиной. Число семестровых заданий 4, а число контрольных работ 3.

Круг вопросов, который рассматривается в курсе теплотехники, постоянно расширяется. Поэтому в СРСП (офис.) включены новые вопросы, отражающие потребности современной техники и технологии. В связи с этим, основная цель СРСП (офис.) – консультация, закрепление и дополнительное расширение знаний студентов по некоторым вопросам тем курса теплотехники. К рассмотрению задания следует приступать только после изучения соответствующей темы курса по рекомендуемой литературе и конспектам лекций.
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14

Похожие:

Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconПрограмма курса (syllabus) по дисциплине «Термодинамика и теплотехника»
Алиным Ж. К. на основании типовой программы по «Термодинамика и теплотехника» для высших профессиональных образований (бакалавриатов)...
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Основы...
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Основы экологического нормирования и экспертиза» для студентов Казнту имени К. И. Сатпаева...
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс дисциплины по дисциплине «Теория государства и права»
Учебно-методический комплекс дисциплины разработан на основании государственного образовательного стандарта и типовой учебной программы...
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс учебной дисциплины правоведение (право) По направлению
Учебно-методический комплекс рекомендован к изданию кафедрой Теории и истории государства и права
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс учебной дисциплины физическая культура для всех специальностей
Физическое воспитание. Учебно-методический комплекс. – Спб.: Спбауэ, 2007. – 84 с
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс учебной дисциплины физическая культура для всех специальностей
Физическое воспитание. Учебно-методический комплекс. – Спб.: Спбауэ, 2007. – 84 с
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс дисциплины «Всеобщая история: новейшая...
Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования...
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс учебной дисциплины речевая коммуникация...
Учебно-методический комплекс одобрен методической комиссией факультета социального управления
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс учебной дисциплины «Имиджелогия» По...
Учебно-методический комплекс рекомендован к изданию кафедрой менеджмента. Протокол от 12 марта 2007 г. №8
Учебно-методический комплекс дисциплины студента по дисциплине «Термодинамика и теплотехника» iconУчебно-методический комплекс дисциплины детская нейропсихология специальность...
Учебно-методический комплекс обсужден и утвержден на заседании кафедры клинической и специальной психологии
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница