1. Цель освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины является формирование у студентов
навыков, необходимых для выполнения работ, связанных с классификацией и
выбором систем отопления, вентиляции, кондиционирования, теплоснабжения
и газоснабжения промышленных и гражданских зданий.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
В соответствии с учебным планом по направлению подготовки 270800.62
Строительство дисциплина «Теплогазоснабжение с основами теплотехники»
относится к базовой (общепрофессиональной) части профессионального цикла.
Дисциплина базируется на знаниях, умениях и навыках, сформированных у студентов в процессе изучения дисциплин: «Физика», «Химия», «Инженерная графика».
Для качественного усвоения дисциплины студент должен:
Знать: основные законы движения жидкостей и газов, основные законы физики; газовые законы Шарля, Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро, Дальтона; параметры, характеризующие тепловое состояние газа, их физическую сущность и размерность, а также понятие теплоты, теплоемкости, работы, энергии; режимы движения газа и жидкости; владеть математическим аппаратом дифференциального и интегрального вычисления.
Уметь: грамотно читать чертежи и конструкторскую документацию, пользоваться персональным компьютером, графическими программами.
Дисциплина является базовой для изучения следующих дисциплин:
«Отопление», «Газоснабжение», «Теплоснабжение».
3. Компетенции обучающегося, формируемые в процессе изучения дисциплины Дисциплина «Теплогазоснабжение с основами теплотехники» направлена на формирование у студентов профессиональной компетенции: «Способность выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат » (ПК-2).
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:
- законы: первый закон термодинамики, применительно к закрытой системе и к стационарному потоку, второй закон термодинамики и его связь с методами оценки эффективности теплотехнического оборудования. Законы, связанные с состояниями и процессами различных рабочих веществ – идеального газа, газовой смеси, реального газа (пара);
- величины, характеризующие состояние термодинамической системы;
- устройство и принцип действия приборов для теплотехнических измерений и получить навыки их использования;
- термодинамические циклы (прямые и обратные, обратимые и необратимые).
Уметь:
- применять первый закон термодинамики для составления энергетического баланса теплотехнических установок;
- проводить анализ и расчет термодинамических процессов изменения состояния идеального газа, водяного пара и влажного воздуха;
- рассчитывать процессы истечения и дросселирования газов и паров;
- определять мощность привода компрессора и проводить анализ эффективности термодинамических циклов паросиловых и холодильных установок, тепловых насосов;
- читать чертежи систем отопления, вентиляции, теплоснабжения и газоснабжения, а также уметь классифицировать эти системы.
Владеть:
- методикой термодинамических расчетов идеального газа и газовых смесей;
- методикой определения параметров водяного пара и влажного воздуха путем использования диаграмм и таблиц;
- методикой определения теплоты и работы в термодинамических процессах для различных рабочих веществ;
- методикой определения термодинамического КПД и коэффициентов преобразования по заданным параметрам цикла;
- методикой определения расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха.
4. Структура и содержание дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, часов, из них аудиторных – 126 ч., самостоятельная работа – 90 ч.
Таблица 1.
Структура и содержание дисциплины.
Самосто Аудиторная Контроль Неделя семестра ятельная работа знаний работа № Тема занятия.
п/п Содержание структура курса дисциплины.
Определение предмета теплотехники как Параметры и уравнения состояния рабочего тела. Смеси идеальных газов.
Теплоемкость газов и газовых смесей.
2. Определение изобарной теплоемкости истинная теплоемкость. Формула Майера.
3. Определение изобарной теплоемкости методы определения теплоемкости (метод потока). Обработка опытных данных:
расчет изобарной массовой, молярной и объемной теплоемкости.
внутренняя энергия и формы ее передачи. Формулировка и физический смысл первого закона термодинамики.
Понятие об энергии, энтальпии, энтропии 5. Решение задач. Определение параметров состояния рабочих тел по уравнениям состояния.
7. Термодинамические процессы и их характеристики. Методики исследования Изохорные, изобарные, изотермические, термодинамические процессы.
8. Расчет термодинамических процессов газовых смесей. Рассмотрение примеров и задач по расчету изобарных и изотермических процессов идеальных 9. Расчет термодинамических процессов газовых смесей. Рассмотрение примеров и политропных процессов идеальных 10. Водяной пар – реальный газ. Влажный воздух – смесь идеальных газов. Анализ – диаграммах. h-d – диаграмма влажного 11. Расчет термодинамических процессов графической работы.
дроссельными приборами. Способы определения расхода жидкостей и газов.
газов. Знакомство с конструкцией Рейнольдса. Экспериментальная часть.
13. Истечение газа и пара. Особенности дросселирования газа и пара. Понятие термодинамического потока. Основные уравнения потока газа. Критические параметры. Эффект Джоуля-Томсона.
дроссельными приборами. Обработка опытных данных: определение массового и объемного расходов, скорости в трубопроводе и в проходном сечении дроссельного прибора.
15. Решение задач. Расчет скорости и расхода при истечении газа и пара. Расчет термодинамических процессов водяного 16. Термодинамический анализ процесса сжатия газа в поршневом компрессоре.
Многоступенчатое сжатие. Индикаторная диаграмма.
17. Расчет термодинамических процессов водяного пара.
расчету изобарных и изотермических процессов водяного пара.
18. Расчет термодинамических процессов водяного пара.
процессов водяного пара.
19. Второй закон термодинамики. Цикл Формулировка и физический смысл прямых и обратных циклах. Анализ Прямого цикла Карно в p- и T-s – диаграммах.
20. Расчет термодинамических процессов графической работы.
21. Решение задач. Определение параметров влажного воздуха по h-d – диаграмме.
Ренкина. Схемы и принцип работы паросиловых установок. Анализ Цикла Ренкина в p- и T-s – диаграммах.
Понятие теплофикации и сложных циклов.
23. Испытание парокомпрессорной холодильной установки.
холодильной установки.
24. Испытание парокомпрессорной холодильной установки.
холодильной установки от идеального.
установки и определение ее основных характеристик. Обработка опытных данных.
25. Циклы холодильных установок.
Тепловые насосы.
парокомпрессорных, пароэжекторных, абсорбционных холодильных установок и тепловых насосов.
26. Расчет циклов холодильных установок в h-lgP - диаграмме.
Ознакомление и работа с h-lgPдиаграммами для различных хладагентов 27. Расчет циклов холодильных установок в h-lgP - диаграмме.
установок по h-lgP- диаграммам.
1. Краткий исторический обзор развития понятия, определения, термины.
Микроклимат помещения. Оптимальные и допустимые условия.
теплопроводности.
теплопроводности. Закон Фурье.
теплопроводности.
Понятие теплового потока и градиента температуры. Знакомство с методами Экспериментальная часть: определение коэффициента теплопроводности песка методом трубы.
4. Тепловлажностный и воздушный режим здания.
Зимний и летний воздушно- тепловой теплопоступления.
теплопроводности.
Обработка опытных данных 6. Нормативно-техническая документация систем отопления.
Основные СНиП систем отопления.
предъявляемые к системам отопления.
Преимущества и недостатки Виды и свойства теплоносителей.
8. Нормативно-техническая документация систем отопления.
Основные ГОСТ систем отопления.
9. Нормативно-техническая документация систем отопления.
Основные СанПиН систем отопления.
10. Системы отопления. Отопительные приборы. Требования, предъявляемые к отопительным приборам. Классификация достоинства и недостатки.
11. Схемы и элементы систем отопления и вентиляции.
Чертежи и схемы инженерных систем.
теплоотдачи. Конвективный теплообмен и теплоотдача. Понятие теплового потока.
Закон Ньютона-Рихмана.
13. Системы отопления. Печное отопление.
эксплуатации отопительных печей.
теплоотдачи. Знакомство с основами теории теплового подобия и критериями часть: определение конвективного экспериментальным методом.
теплоотдачи.
теоретическим методом.
16. Системы вентиляции, функциональное устройство.
вентиляции. Общеобменная и местная, естественная и механическая вентиляция.
теплопередачи.
теплопередачи.
теплопередачи. Зависимости характера изменения температуры рабочих жидкостей прямоток, противоток, перекрестный и смешанный ток. Экспериментальная часть:
определение коэффициента теплопередачи лабораторной установки при различных схемах включения.
Классификация, конструктивные элементы.
Центральные кондиционеры, чиллеры, фанкойлы, автономные кондиционеры, оконные кондиционеры, сплит-системы.
20. Определение коэффициента теплопередачи.
Обработка опытных данных.
21. Нормативно-техническая кондиционирования и вентиляции.
технологического проектирования, ГОСТы систем вентиляции.
22. Системы теплоснабжения.
конструктивные элементы и перспективы теплоснабжения. Принцип действия ТЭЦ.
Правила прокладки тепловых сетей.
23. Нормативно-техническая кондиционирования и вентиляции.
технологического проектирования, ГОСТы систем кондиционирования.
теплоснабжения.
назначение, классификация, правила устройства.
25. Системы газоснабжения.
Назначение, классификация и тенденции развития систем газоснабжения. Правила газопроводов в жилые здания и прокладка внутри зданий.
теплоснабжения.
Оборудование тепловых пунктов.
газоснабжения.
газорегуляторные установки.
Примечание:
Условные обозначения:
Виды аудиторной работы: Л – лекция, ЛЗ – лабораторное занятие, ПЗ – практическое занятие.
Формы проведения занятий: В – лекция-визуализация, Т – лекция/занятие, проводимое в традиционной форме, М – моделирование.
Виды контроля: ВК – входной контроль, ТК – текущий контроль, РК – рубежный контроль, ТР – творческий рейтинг, ВыхК – выходной контроль.
Форма контроля: УО – устный опрос, ПО – письменный опрос, КЛ – конспект лекции, Р – реферат, Э – экзамен, З – зачет.
Для успешной реализации образовательного процесса по дисциплине «Теплогазоснабжение с основами теплотехники» и повышения его эффективности используются как традиционные педагогические технологии, так и методы активного обучения: лекция-визуализация, лабораторные работы профессиональной направленности, моделирование.
Удельный вес занятий, проводимых с использованием активных и интерактивных методов обучения, в целом по дисциплине составляет 54 % аудиторных занятий (в ФГОС не менее 20 %).
6. Оценочные средства для проведения входного, рубежного 1. Что называется идеальным газом?
2. Что называется реальным газом?
3. Что называется параметрами состояния газа?
4. Как обозначаются основные параметры состояния, укажите их размерность.
5. Назовите приборы, которыми можно измерять параметры состояния.
6. Чем отличается международная шкала температур от абсолютной шкалы?
7. Какое давление измеряют: манометром, барометром, вакуумметром?
8. Чему равен один Паскаль?
9. Чему равен 1 мм водяного столба, в Паскалях?
10. Чему равен 1 мм ртутного столба, в Паскалях?
11. Физическая сущность закона Бойля-Мариотта и его аналитическое выражение его.
12. Физическая сущность закона Шарля и его аналитическое выражение.
13. Физическая сущность закона Гей-Люссака и его аналитическое выражение.
14. Что такое нормальные физические условия и чему равны в этом случае давление и температура?
15. Что такое газовая постоянная и универсальная газовая постоянная, какова их размерность?
16. Что называют плотностью вещества?
17. Что такое удельный объем?
18. Что называют температурой?
19. Что называют теплотой?
20. Что такое энергия?
21. Что такое кинетическая энергия?
22. Что такое потенциальная энергия?
23. Что такое мощность?
24. Что такое работа газа?
Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях 1. Определение теплотехники как науки. Понятие термодинамической системы, энергии, рабочего тела, идеального и реального газа.
2. Основные термодинамические параметры состояния рабочего тела и их размерность.
3. Понятие идеального газа. Уравнения состояния идеального газа.
Физический смысл индивидуальной газовой постоянной. Универсальная газовая постоянная и ее физический смысл.
4. Газовые смеси. Основные расчетные зависимости. Закон Дальтона.
Парциальное давление.
5. Первый закон термодинамики. Формулировки и математические выражения. Внутренняя энергия, энтальпия и энтропия.
6. Теплота и работа как формы передачи энергии, p- и T-s – диаграммы.
7. Теплоемкость. Определение, математическое выражение теплоемкости. Теплоемкость изобарного и изохорного процессов.
8. Массовая, объемная, молярная теплоемкости и связь между ними.
Уравнение Майера, его физический смысл.
9. Постоянная, переменная, истинная и средняя теплоемкость газов.
10. Изохорный процесс, его расчет и анализ в p- и T-s – координатах.
Схема распределения теплоты.
11. Изобарный процесс, его расчет и анализ в p- и T-s – координатах.
Схема распределения теплоты.
12. Изотермический процесс, его расчет и анализ в p- и T-s – координатах. Схема распределения теплоты.
13. Адиабатный процесс, его расчет и анализ в p- и T-s – координатах.
Схема распределения теплоты.
14. Политропные процессы, расчет и анализ в p- и T-s – координатах.
Схема распределения теплоты (варианты).
Вопросы для самостоятельного обучения 2. Цикл Тринклера.
Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях 1. Водяной пар. Процесс парообразования в p- и T-s – координатах.
Насыщенный пар. Влажный насыщенный пар, сухой насыщенный пар, перегретый пар.
2. Процесс парообразования в p- и T-s – координатах. Критические параметры.
3. Термодинамические параметры водяного пара и связь между ними.
4. Термодинамические процессы водяного пара в h-s – диаграмме.
5. Влажный воздух. Определение ненасыщенного и перенасыщенного влажного воздуха. Точка росы.
6. Удельное и относительное влагосодержание. Абсолютная и относительная влажность.
7. h-d диаграмма влажного воздуха и определение его параметров.
8. Понятие термодинамического потока уравнение неразрывности потока. Скорость звука, критическое давление скорость. Сопла, диффузоры.
9. Дросселирование. Сущность процесса. Эффект Джоуля-Томсона и методы его оценки. Температура инверсии.
10. Компрессоры. Назначение и классификация. Индикаторная мощность.
11. Компрессор. Схема одноступенчатого поршневого компрессора и принцип действия.
12. Анализ и сравнение в p- – диаграмме компрессоров, работающих по адиабатному, политропному и изотермическому процессам сжатия.
13. Действительная индикаторная диаграмма одноступенчатого компрессора. Показатели эффективности индикаторной диаграммы компрессора. Понятие о многоступенчатом сжатии.
Вопросы для самостоятельного обучения 1. Цикл Дизеля.
2. Сложные циклы. Сущность теплофикации и ее применение в народном хозяйстве.
Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях 1. Второй закон термодинамики, его формулировки. Равновесные и неравновесные процессы. Связь понятий равновесных процессов с понятиями обратимых и необратимых процессов.
2. Понятие о циклах. Показатели эффективности прямых и обратных циклов.
3. Цикл Карно и обратный и прямой. Термический коэффициент полезного действия. Анализ циклов в p- и T-s – диаграмме. Холодильный коэффициент.
4. Цикл и схема простейшей идеальной паросиловой установки. Анализ факторов, влияющих на к.п.д. цикла.
5. Схема паросиловой установки, работающей на перегретом паре. Цикл Ренкина.
6. Цикл (p- и T-s) и схема парокомпрессорной холодильной установки.
Холодильный коэффициент.
7. Цикл парокомпрессорной холодильной установки в h-lgр – координатах.
8. Тепловой насос. Схема, принцип действия и расчет коэффициента преобразования теплоты.
Вопросы для самостоятельного обучения 1. Абсорбционная холодильная установка. Схема, принцип действия и расчет холодильного коэффициента.
2. Пароэжекторная холодильная установка. Схема, принцип действия и расчет холодильного коэффициента.
1. Определение теплотехники как науки. Понятие термодинамической системы, энергии, рабочего тела, идеального и реального газа.
2. Основные термодинамические параметры состояния рабочего тела и их размерность.
3. Понятие идеального газа. Уравнения состояния идеального газа.
Физический смысл индивидуальной газовой постоянной. Универсальная газовая постоянная и ее физический смысл.
4. Газовые смеси. Основные расчетные зависимости. Закон Дальтона.
Парциальное давление.
5. Теплоемкость. Определение, математическое выражение теплоемкости. Теплоемкость изобарного и изохорного процессов.
6. Массовая, объемная, молярная теплоемкости и связь между ними.
Уравнение Майера, его физический смысл.
7. Постоянная, переменная, истинная и средняя теплоемкость газов.
8. Первый закон термодинамики. Формулировки и математические выражения. Внутренняя энергия, энтальпия и энтропия.
9. Теплота и работа как формы передачи энергии, p- и T-s – диаграммы.
10. Изохорный процесс, его расчет и анализ в p- и T-s – координатах.
Схема распределения теплоты.
11. Изобарный процесс, его расчет и анализ в p- и T-s – координатах.
Схема распределения теплоты.
12. Изотермический процесс, его расчет и анализ в p- и T-s – координатах. Схема распределения теплоты.
13. Адиабатный процесс, его расчет и анализ в p- и T-s – координатах.
Схема распределения теплоты.
14. Политропные процессы, расчет и анализ в p- и T-s – координатах.
Схема распределения теплоты (варианты).
15. Водяной пар. Процесс парообразования в p- и T-s – координатах.
Насыщенный пар. Влажный насыщенный пар, сухой насыщенный пар, перегретый пар.
16. Процесс парообразования в p- и T-s – координатах. Критические параметры.
17. Термодинамические параметры водяного пара и связь между ними.
18. Термодинамические процессы водяного пара в h-s – диаграмме.
19. Влажный воздух. Определение ненасыщенного и перенасыщенного влажного воздуха. Точка росы.
«