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