РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОП. 06. Теоретические основы теплотехники и гидравлики

Министерство образования Красноярского края
краевое государственное бюджетное профессиональное
образовательное учреждение
«Минусинский сельскохозяйственный колледж»












РАБОЧАЯ ПРОГРАММа УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ОП. 06. Теоретические основы теплотехники и гидравлики



























Минусинск, 2015

Одобрена цикловой комиссией
преподавателей
теплотехнических дисциплин
Протокол № __________
«_____» ____________ 20__ г.
Методист ЦК

______________И.А. Кулакова

Составлена в соответствии с федеральными государственными требованиями к результатам освоения основной профессиональной образовательной программы по специальности 13.02.02. Теплоснабжение и теплотехническое оборудование, от 2014г.

Зам. директора по учебной работе
__________________И.В.Гуменко
«_______»_______________20__ г







Согласована:

Работодатель _____________ ____________________
Подпись И.О. Фамилия

Место работы _____________________________________________

Занимаемая должность _______________________________________

«____»___________20___г.




















Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС) по специальности среднего профессионального образования (далее СПО) 13.02.02. Теплоснабжение и теплотехническое оборудование, входящей в укрупненную группу 13.00.00. Электро- и теплоэнергетика.

Организация-разработчик: краевое государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Минусинский сельскохозяйственный колледж».

Разработчик:
Дивина Евгения Валерьевна, преподаватель

Рекомендована методическим советом Минусинского сельскохозяйственного колледжа

Заключение методического совета №_______ от «____»_________20__ г.





СОДЕРЖАНИЕ




ПАСПОРТ рабочей ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

5

СТРУКТУРА и содержание УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

8

условия реализации рабочей программы учебной дисциплины

16

Контроль и оценка результатов Освоения учебной дисциплины

19



1. паспорт Рабочей ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ОП.06. Теоретические основы теплотехники и гидравлики

1.1. Область применения программы
Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС) по специальности СПО 13.02.02. Теплоснабжение и теплотехническое оборудование, входящей в укрупненную группу 13.00.00. Электро- и теплоэнергетика.
Рабочая программа учебной дисциплины может быть использована в дополнительном профессиональном образовании (в программах повышения квалификации и переподготовки) и профессиональной подготовке по специальностям, входящим в состав укрупненной группы специальностей 13.00.00. Электро- и теплоэнергетика.

1.2. Место дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: дисциплина входит в профессиональный цикл общепрофессиональных дисциплин.

1.3. Цели и задачи дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины
Обучающийся должен обладать общими компетенциями, к освоению которых готовит содержание дисциплины, включающими в себя способность:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

Обучающийся должен обладать профессиональными компетенциями, к освоению которых готовит содержание дисциплины, соответствующими основным видам профессиональной деятельности:
ПК 1.1. Осуществлять пуск и останов теплотехнического оборудования и систем тепло- и топливоснабжения (выполнять теплотехнические расчеты: термодинамических циклов тепловых двигателей и теплосиловых установок; расходов топлива, теплоты и пара на выработку энергии; коэффициентов полезного действия термодинамических циклов тепловых двигателей и теплосиловых установок; потерь теплоты через ограждающие конструкции зданий, изоляцию трубопроводов и теплотехнического оборудования; тепловых и материальных балансов, площади поверхности нагрева теплообменных аппаратов).
ПК 1.2. Управлять режимами работы теплотехнического оборудования и систем тепло- и топливоснабжения (выполнять теплотехнические расчеты: термодинамических циклов тепловых двигателей и теплосиловых установок; расходов топлива, теплоты и пара на выработку энергии; коэффициентов полезного действия термодинамических циклов тепловых двигателей и теплосиловых установок; потерь теплоты через ограждающие конструкции зданий, изоляцию трубопроводов и теплотехнического оборудования; тепловых и материальных балансов, площади поверхности нагрева теплообменных аппаратов; строить характеристики насосов и вентиляторов).
ПК 1.3. Осуществлять мероприятия по предупреждению, локализации и ликвидации аварий теплотехнического оборудования и систем тепло- и топливоснабжения (выполнять теплотехнические расчеты: термодинамических циклов тепловых двигателей и теплосиловых установок; расходов топлива, теплоты и пара на выработку энергии; коэффициентов полезного действия термодинамических циклов тепловых двигателей и теплосиловых установок; потерь теплоты через ограждающие конструкции зданий, изоляцию трубопроводов и теплотехнического оборудования; тепловых и материальных балансов, площади поверхности нагрева теплообменных аппаратов; определять параметры при гидравлическом расчете трубопроводов, воздуховодов).
ПК 3.1. Участвовать в наладке и испытаниях теплотехнического оборудования и систем тепло- и топливоснабжения (выполнять теплотехнические расчеты: термодинамических циклов тепловых двигателей и теплосиловых установок; расходов топлива, теплоты и пара на выработку энергии; коэффициентов полезного действия термодинамических циклов тепловых двигателей и теплосиловых установок; потерь теплоты через ограждающие конструкции зданий, изоляцию трубопроводов и теплотехнического оборудования; тепловых и материальных балансов, площади поверхности нагрева теплообменных аппаратов; определять параметры при гидравлическом расчете трубопроводов, воздуховодов).

Обучающийся должен обладать дополнительными компетенциями, к освоению которых готовит содержание дисциплины, соответствующими основным видам профессиональной деятельности
ДК 1. Выполнять профессионально ориентированные работы в специализированной лаборатории.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь:
выполнять теплотехнические расчеты: термодинамических циклов тепловых двигателей и теплосиловых установок; расходов топлива, теплоты и пара на выработку энергии; коэффициентов полезного действия термодинамических циклов тепловых двигателей и теплосиловых установок; потерь теплоты через ограждающие конструкции зданий, изоляцию трубопроводов и теплотехнического оборудования; тепловых и материальных балансов, площади поверхности нагрева теплообменных аппаратов;
определять параметры при гидравлическом расчете трубопроводов, воздуховодов;
строить характеристики насосов и вентиляторов.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать:
параметры состояния термодинамической системы, единицы измерения и соотношения между ними;
основные законы термодинамики, процессы изменения состояния идеальных газов, водяного пара и воды;
циклы тепловых двигателей и теплосиловых установок;
основные законы теплопередачи;
физические свойства жидкостей и газов;
законы гидростатики и гидродинамики;
основные задачи и порядок гидравлического расчета трубопроводов;
виды, устройство и характеристики насосов и вентиляторов.

1.4. Количество часов на освоение программы дисциплины:
максимальной учебной нагрузки обучающегося 254 часа, в том числе:
обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 168 часов;
самостоятельной работы обучающегося 86 часов.
2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы
Объем часов

Максимальная учебная нагрузка (всего)
254

Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
168

в том числе:


практические занятия
22

лабораторные работы
8

Самостоятельная работа обучающегося (всего)
86

в том числе:


подготовка сообщения
12

реферат
56

конспект
18

Промежуточная аттестация
2 курс 3 семестр в форме дифференцированного зачета (комплексного).



2.2. Тематический план и содержание учебной дисциплины «Теоретические основы теплотехники и гидравлики»

Наименование разделов и тем
Содержание учебного материала, лабораторных и практических работ, самостоятельная работа обучающихся
Объем часов
Уровень освоения

1
2
3
4

Введение
Содержание учебного материала
2



Значение дисциплины в подготовке специалистов, ее связь с другими дисциплинами. Энергетика и ее значение в народном хозяйстве России.

1

Раздел 1.
Основы технической термодинамики

88


Тема 1.1.
Параметры состояния термодинамической системы
Содержание учебного материала
10



1
Основные термодинамические параметры состояния рабочего тела: температура, давление, удельный объем и плотность. Единицы измерения и соотношения между ними.

1


2
Характеристики идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Газовая постоянная, ее физический смысл. Закон Авогадро.

1


3
Газовая смесь, ее состав. Способы задания газовой смеси. Закон Дальтона. Определение плотности, объема и давления газовой смеси. Соотношение между массовыми и объемными долями смеси.

2


4
Теплоемкость и количество теплоты. Массовая, объемная и мольная теплоемкость, изобарная и изохорная теплоемкости, соотношение между ними.

2


5
Теплоемкость газовой смеси.

2


Самостоятельная работа обучающихся
6



Виды давления, связь между ними. Подготовка сообщения.
Приборы для измерения давления. Реферат.
Обратимые и необратимые процессы. Подготовка сообщения.



Тема 1.2.
Основные законы термодинамики.
Процессы изменения состояния идеальных газов
Содержание учебного материала
10



1
Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия рабочего тела. Второй закон термодинамики. Коэффициент полезного действия. Круговые термодинамические процессы. Определение работы, изменения внутренней энергии и количества теплоты.

1


2
Энтальпия и энтропия как параметры состояния рабочего тела. PV – диаграмма, ее применение. TS – диаграмма. Графическое изображение термодинамических процессов.

2


3
Термодинамическое исследование изобарного, изохорного, изотермического процессов.

2


4
Определение основных параметров процессов, их графическое изображение.

2


5
Адиабатный процесс, его характеристика и применение. Политропные процессы. Анализ основных термодинамических процессов

2


Самостоятельная работа обучающихся
6



Применение первого и второго закона термодинамики. Реферат.
Закон сохранения и превращения тепловой и механической энергии. Реферат.



Тема 1.3.
Водяной пар и его свойства. Процессы изменения состояния водяного пара
Содержание учебного материала
12



1
Свойства реальных газов. Водяной пар как реальный газ. Получение перегретого пара. Парообразование, кипение, конденсация.

1


2
Насыщенный водяной пар. Сухой и влажный насыщенный пар.

2


3
Перегретый пар. Степени сухости, влажности и перегрева. Пограничные кривые и критическая точка.

2


4
Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара. Соотношения для расчета параметров воды и пара.

2


5
PV, TS, hs – диаграммы для водяного пара. Теплотехнические расчеты с использованием диаграмм и таблиц термодинамических свойств воды и пара.

2


6
Определение параметров влажного насыщенного, сухого и перегретого пара с помощью таблиц и диаграмм.

2


Практические занятия
4



1
Определение параметров жидкости, влажного и сухого насыщенного пара с использованием таблиц и hs – диаграммы водяного пара.




2
Определение параметров перегретого пара с использованием таблиц и hs – диаграммы водяного пара.




Самостоятельная работа обучающихся
6



Истечение водяного пара. Конспект.
Дросселирование газов и паров. Реферат.



Тема 1.4.
Циклы тепловых двигателей
Содержание учебного материала
8



1
Понятие о круговом процессе. Идеальный цикл Карно, прямой и обратный, его изображение в PV – диаграмме. Термический КПД цикла Карно.

1


2
Двигатели внутреннего сгорания. Циклы поршневых ДВС с подводом тепла при постоянном объеме.

1


3
Циклы поршневых ДВС с подводом тепла при постоянном давлении, со смешанным подводом тепла, их изображение в PV и TS – диаграмме. Термический КПД.

1



4
Газотрубные установки. Циклы ГТУ с подводом тепла при постоянном давлении и объеме, их графическое изображение.

1


Практические занятия
2



1
Расчет термодинамических циклов тепловых двигателей, определение расхода топлива, теплоты на выработку энергии и КПД термодинамических циклов тепловых двигателей.




Самостоятельная работа обучающихся
6



Регенеративный цикл ГТУ. Конспект.
Пути увеличения термического КПД циклов ГТУ. Реферат.



Тема 1.5.
Циклы теплосиловых установок
Содержание учебного материала
8



1
Схема паросиловой установки (ПСУ). Цикл Ренкина, изображение цикла в PV и TS – диаграмме. Работа, получаемая в результате совершения цикла.

1


2
Термический КПД цикла Ренкина, его определение с использованием hs – диаграммы. Способы повышения термического КПД цикла паросиловой установки.

1


3
Цикл с вторичным перегревом пара. Регенеративный цикл паросиловых установок, принципиальная схема, графическое изображение. Определение термического КПД цикла с одним и несколькими регенеративными отборами пара. Удельный расход пара и теплоты.

1


4
Теплофикационный цикл паросиловых установок. Графическое изображение цикла, определение коэффициента использования тепла.

2


Практические занятия
4



1
Расчет термодинамических циклов теплосиловых установок, определение расхода топлива и пара на выработку энергии.




2
Определение коэффициента полезного действия, удельного расхода пара и теплоты паросиловой установки.




Самостоятельная работа обучающихся
6



Бинарный и парогазовый циклы теплосиловых установок. Конспект.
Схема парогазовой установки с МГД – генератором, КПД цикла. Реферат.



Раздел 2.
Основные законы теплопередачи

60


Тема 2.1.
Основные положения теории теплообмена.
Теплопроводность
Содержание учебного материала
8



1
Основные способы передачи теплоты. Понятие о температурном поле и градиенте. Теплопроводность, конвективный теплообмен, излучение.

1


2
Передача теплоты теплопроводностью через плоскую однослойную стенку. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности, его физический смысл. Плотность Теплового потока, тепловая проводимость и термическое сопротивление, их определения.

1


3
Передача теплоты теплопроводностью через многослойную плоскую стенку. Определение температур на поверхностях стенки и в месте соприкосновения слоев. Эквивалентный коэффициент теплопроводности.

2


4
Передача теплоты теплопроводностью через однослойную и многослойную цилиндрическую стенку. Плотность теплового потока.

2


Самостоятельная работа обучающихся
4



Теплопроводность через шаровую и ребристую поверхность. Реферат.



Тема 2.2.
Конвективный теплообмен. Теплопередача.
Содержание учебного материала
8



1
Основные положения конвективного теплообмена. Теплоотдача между плоской стенкой и жидкостью. Закон Ньютона – Рихмана.

1


2
Коэффициент теплоотдачи, его физический смысл. Термическое сопротивление при теплоотдаче. Плотность теплового потока. Фактры влияющие на коэффициент теплоотдачи. Теплоотдача к цилиндрической стенке.

2


3
Теплопередача через однослойную и многослойную плоскую стенку. Коэффициент теплопередачи, его физический смысл. Термическое сопротивление теплопередачи.

2


4
Теплопередача через однослойную и многослойную цилиндрическую стенку. Основные характеристики процесса.

2


Практические занятия
2



1
Определение потерь теплоты через ограждающие конструкции зданий, изоляцию трубопроводов и теплотехнического оборудования.




Самостоятельная работа обучающихся
4



Критериальные уравнения и обобщенные математические зависимости в процессах конвективного теплообмена. Реферат.



Тема 2.3.
Основы теории подобия и моделирования.
Содержание учебного материала
8



1
Основы теории подобия. Подобие физических процессов. Константы подобия и их физический смысл.

1


2
Свободное и вынужденное движение жидкости. Теплоотдача при продольном обтекании гладких труб в ламинарном и турбулентном режиме.

1


3
Шахматное и коридорное расположение труб в пучках. Критериальные уравнения. Поперечное обтекание труб.

1


4
Условия возникновения конденсации. Пленочная и капельная конденсация. Условия возникновения кипения, режимы кипения. Критериальные уравнения.

2


Самостоятельная работа обучающихся
4



Определение коэффициента теплоотдачи при вынужденном движении жидкости в трубе. Подготовка сообщения.



Тема 2.4.
Основные законы теплового излучения
Содержание учебного материала
6



1
Свойства теплового излучения. Поглощательная, отражательная и пропускная способность тел. Законы Планка, Стефана – Больцмана, Ламберта, Кирхгофа.

1


2