РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине

«Теория и методика расчета холодильных систем

и установок» (П. М.2.02.01)

для направления подготовки магистратуры

141200.68 – Холодильная, криогенная техника и системы

жизнеобеспечения

2

3

1. Цели и задачи освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Теория и методика расчета холодильных систем и установок» » является формирование и конкретизация теоретических знаний в области холодильной техники путем овладения теорией и основными методами расчета и проектирования компрессорного и теплообменного оборудования холодильных систем и установок, работающих в диапазоне температур кипения от плюс 5оС до минус 120оС.

Основные задачи дисциплины:

1) подготовка выпускников к оценке рациональных областей применения компрессорных и теплообменных систем различных типов;

2) получение навыков анализа и синтеза теплообменных аппаратов холодильных систем и установок;

3) изучение основных принципов расчетов на прочность машин и аппаратов холодильной техники;

4) изучение основ проектирования холодильных систем и установок.

2. Место дисциплины Дисциплина «Теория и методика расчета холодильных систем и установок» входит вариативную часть профессионального цикла.

Дисциплины, изучаемые одновременно: «Перспективы и направления развития и применения низкотемпературных систем и установок».

Последующие дисциплины: «Машины и аппараты холодильных систем и установок», «Научно-производственная практика», «Педагогическая практика», «Научноисследовательская работа».

3. Требования к уровню подготовки магистра, завершившего изучение данной дисциплины 3.1. В результате освоения дисциплины «Теория и методика расчета холодильных систем и установок» должны быть сформированы следующие компетенции:

применять физико-математический аппарат, теоретические, расчетные и экспериментальные методы исследования, методы математического и компьютерного моделирования в процессе профессиональной деятельности (ПК-2);

самостоятельно выполнять научные исследования в области холодильной, криогенной техники и систем жизнеобеспечения для различных отраслей промышленности, топливно-энергетического комплекса, транспорта и строительства; решать сложные научно-технические задачи, которые для своего изучения требуют разработки и применения математических и компьютерных моделей, применения программных систем мультидисциплинарного анализа (ПК-5);

самостоятельно овладевать современными языками программирования и разрабатывать оригинальные пакеты прикладных программ и проводить с их помощью тепловые расчеты машин и аппаратов, а так же на динамику и прочность, устойчивость, надежность, для специализированных задач холодильной, криогенной техники и систем жизнеобеспечения (ПК-6);

разрабатывать и оптимизировать современные наукоемкие технологии в различных областях приложения холодильной, криогенной техники и систем жизнеобеспечения с учетом экономических и экологических требований (ПК-10);

самостоятельно адаптировать и внедрять современные наукоемкие компьютерные технологии холодильной, криогенной техники и систем жизнеобеспечения с элементами мультидисциплинарного анализа для решения сложных научно-технических задач создания техники нового поколения низкотемпературных машин, установок, агрегатов, оборудовании, приборов и аппаратуры (ПК-11);

формулировать технические задания и применять программные системы компьютерного проектирования в процессе конструирования деталей низкотемпературных машин и установок с учетом обеспечения их максимальной производительности, а так же прочности, долговечности, надежности и износостойкости, готовить необходимый комплект технической документации с соответствии с Единой системой конструкторской документации (ЕСКД) (ПК-12);

проектировать низкотемпературные машины и установки с учетом требований обеспечения их максимальной производительности, а так же прочности, устойчивости, долговечности и безопасности, обеспечения надежности и износостойкости узлов и деталей машин (ПК-13);

разрабатывать технико-экономические обоснования проектируемых низкотемпературных машин и установок, составлять техническую документацию на проекты, их элементы и сборочные единицы (ПК-14);

находить рациональные решения при создании конкурентноспособной продукции с учетом требований их максимальной производительности, прочности, жесткости, устойчивости, долговечности, износостойкости, качества, стоимости, сроков исполнения и безопасности жизнедеятельности (ПК-16);

обладать готовностью к постоянному совершенствованию профессиональной деятельности, принимаемых решений и разработок в направлении повышения безопасности (ПК-17);

- владеть полным комплексом правовых и нормативных актов в сфере безопасности, относящихся к виду и объекту профессиональной деятельности (ПК-18);

обладать способностью и готовностью проводить научно-технические экспертизы расчетных и экспериментальных работ в области холодильной, криогенной техники и систем жизнеобеспечения, выполненных в сторонних организациях (ПК-24).

3.2. В результате освоения дисциплины магистрант должен продемонстрировать освоение указанными компетенциями по дескрипторам «знания, умения, владения», соответствующие тематическим модулям дисциплины, и применимые в их последующем обучении и профессиональной деятельности:

- Знать:

З.1. Основные методики расчета компрессоров различных типов холодильных установок;

З.2 Основные методики расчета и проектирования основного и вспомогательного оборудования холодильных систем и установок;

- Уметь:

У1. Рассчитывать процессы, протекающие в машинах и аппаратах холодильных систем и установок;

У.2 Применять существующие общие методики расчета и проектирования компрессорного и теплообменного оборудования холодильной техники к конкретным конструктивным особенности холодильных систем и установок;

У3. Применять технико-экономический анализ при проектировании того или иного типа машин и аппаратов холодильных систем и установок при проектировании технологических схем.

- Владеть:

В.1. навыками анализа и синтеза перспективных схем холодильных систем и установок;

В.2. навыками участия в организации и проведении инновационного образовательного процесса.

3.3. Проектируемые результаты и признаки формирования компетенций.

Компетентностная модель дисциплины Проектируемые результаты освоения дисциплины «ТиМРХСиУ» и инди- Технологии Индекс ком- Средства и техкаторы формирования компетенций формирования петенции нологии оценки компетенции Знания Умения (У) Навыки (В) (З) ПК-2 З.1 – З.2 У.1 – У.3 В.1-В.2 Курсовая рабо- 6.1.1- 6.1. та, экзамен, ПК-5 З.1 – З.2 У.1 – У.3 В.1-В.2 Курсовая рабо- 6.1.1- 6.1. та, экзамен, ПК-6 З.1 – З.2 У.1 – У.3 В.1-В.2 Курсовая рабо- 6.1.1- 6.1. та, экзамен, ПК-10 З.1 – З.2 У.1 – У.3 В.1-В.2 Курсовая рабо- 6.1.1- 6.1. ПК-11 З.1 – З.2 У.1 – У.3 В.1-В.2 Курсовая рабо- 6.1.1- 6.1. ПК-12 З.1 – З.2 У.1 – У.3 В.1-В.2 Курсовая рабо- 6.1.1- 6.1. ПК-13 З.1 – З.2 У.1 – У.3 В.1-В.2 Курсовая рабо- 6.1.1- 6.1. ПК-14 З.1 – З.2 У.1 – У.3 В.1-В.2 Курсовая рабо- 6.1.1- 6.1. ПК-16 З.1 – З.2 У.1 – У.3 В.1-В.2 Курсовая рабо- 6.1.1- 6.1. ПК-17 З.1 – З.2 У.1 – У.3 В.1-В.2 Курсовая рабо- 6.1.1- 6.1. ПК-18 З.1 – З.2 У.1 – У.3 В.1-В.2 Курсовая рабо- 6.1.1- 6.1. ПК-24 З.1 – З.2 У.1 – У.3 В.1-В.2 Курсовая рабо- 6.1.1- 6.1. 4. Объем дисциплины и виды учебной работы в часах и зачтных единицах Очная форма обучения Вид аттестации за семестр (зачет, Экз., Экз Экз.

дифференцированный зачет, экза- Экз мен) 5. Содержание разделов дисциплины по модулям и видам учебных занятий:

5.1. Содержание дисциплины по модулям 1. Общие положения по проектированию холодильных систем и установок.

2. Холодильное оборудование машинных отделений.

3. Теплообменные аппараты и вспомогательное оборудование.

4. Планировка холодильных предприятий.

5. Изоляция охлаждаемых помещений.

6. Способы охлаждения помещений.

7. Подбор оборудования для машинных отделений.

8. Проектирование машинных отделений.

9. Анализ работы холодильных систем и установок методами математического моделирования Модуль 1. Общие положения по проектированию холодильных систем и установок.

Методика определения потребности предприятий в холоде. Л,С Модуль 2. Холодильное оборудование машинных отделений.

Компрессорные агрегаты одноступенчатого сжатия. Л,С Агрегаты двухступенчатого сжатия. Расчет и подбор. Л,С Расчет компаундной схемы компрессорного цеха.. Л,С Модуль 3. Теплообменные аппараты и вспомогательное оборудование.

Конденсаторы (основные методики расчета, анализ эффектив- Л,С ности, перспективы развития конструкций).

Испарители (основные методики расчета, анализ эффективно- Л,С сти, перспективы развития конструкций).

Приборы охлаждения (основные режимы работы и методики Л,С расчета, анализ эффективности, перспективы развития конструкций).

Вспомогательное оборудование (расчет и подбор). Л,С Насосы холодильных установок (расчет и подбор). Л,С Модуль 4. Планировка холодильных предприятий.

Общий порядок проектирования промышленных предприятий. Л,С Определение основных размеров помещений холодильника Л,С Модуль 5. Изоляция охлаждаемых помещений.

Назначение и свойства изоляции охлаждаемых помещений. Л,С Увлажнение в ограждениях холодильных сооружений. Л,С Изоляция конструкций ограждений. Расчет теплопритоков че- Л,С рез ограждения.

Модуль 6. Способы охлаждения помещений.

Области применения различных способов охлаждения. Л,С Размещение охлаждающих приборов батарейного охлаждения Л,С Модуль 7. Подбор оборудования для машинных отделений.

Выбор типа и числа холодильных машин, испарителей, конден- Л,С саторов и другого оборудования.

Модуль 8. Проектирование машинных отделений.

Проектирование машинных отделений (холодильных цехов). Л,С Модуль 9. Анализ работы холодильных систем и установок методами математического моделирования Цели и методы анализа работы холодильных установок. Л,С Математическое моделирование холодильной установки. Л,С Определение оптимальных параметров проектируемой холо- Л,С дильной установки.

5.2. Содержание практических и лабораторных занятий 5.2.1. Содержание практических занятий Цель практических занятий – закрепление теоретического материала дисциплины, овладение методами решения задач.

Содержание курса практических занятий Модуль 1. Общие положения по проектированию холодильных систем и установок.

Модуль 2. Холодильное оборудование машинных отделений.

Тепловой и конструктивный расчет двухступенчатого холо- + дильного агрегата Модуль 3. Теплообменные аппараты и вспомогательное оборудование.

Тепловой и конструктивный расчет конденсаторного узла ком- + бинированного охлаждения Модуль 3. Теплообменные аппараты и вспомогательное оборудование.

Проектирование испарителя с оптимизацией температуры кипе- + ния.

Модуль 9. Анализ работы холодильных систем и установок методами математического моделирования Применение нелинейного программирования при проектирова- + нии холодильной установки.

5.2.2. Содержание лабораторных занятий Лабораторные занятия не предусмотрены учебным планом.

6. Образовательные технологии.

6.1. Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины «Теория и методика расчета холодильных систем и установок» используются следующие образовательные технологии:

6.1.1. Информационно-развивающие технологии:

- использование мультимедийного оборудования при проведении занятий;

- получение студентом необходимой учебной информации под руководством преподавателя или самостоятельно (www.omgtu.ru (https://sites.google.com/site/khktit/https://sites.google.com/site/khktit/));

- метод IT – применение компьютеров для доступа к Internet-ресурсам;

6.1.2. Деятельностные практико-ориентированные технологии:

- организация профессионально-ориентированной учебно-исследовательской работы;

- контекстное обучение – мотивация студентов к усвоению знаний путем выстраивания отношений между конкретным знанием и его применением;

6.1.3. Развивающие проблемно-ориентированные технологии:

- «проблемное обучение» («проблемные» лекции) – стимулирование студентов самостоятельно «добывать» знания, необходимые для решения конкретно поставленной задачи;

- «работа в команде» – совместная деятельность студентов в группе под руководством лидера, направленная на решение общей поставленной задачи;

- сase-study;

- обучение на основе опыта – активизация познавательной деятельности студентов за счет ассоциации их собственного опыта с предметом изучения;

- «междисциплинарное обучение» – использование знаний из разных областей, группируемых и концентрируемых в контексте конкретных задач;

6.1.4. Личностно ориентированные технологии обучения:

- консультации;

- «индивидуальное обучение» – выстраивание для студентов собственных образовательных траекторий с учетом интересов и предпочтений студента;

- «опережающая самостоятельная работа» – изучение студентами нового материала до его изложения преподавателем на лекции или других аудиторных занятиях;

- подготовка к докладам на студенческих конференциях.

Междисциплинарное обучение Опережающая самостоятельная работа 6.2. Интерактивные формы обучения (в соответствии с положением П ОмГТУ 75.03-2012. «Об использовании в образовательном процессе активных и интерактивных форм проведения учебных занятий») № Семестр, Применяемые технологии интерактивного обучения Кол-во 1 семестр Практические занятия. Case – Study. Работа в команде.

2 семестр Практические занятия. Case – Study. Работа в команде.

2 семестр СРС. Опережающая самостоятельная работа.

2 семестр Практические занятия. Case – Study 7. Самостоятельная работа студентов Самостоятельная работа направлена на закрепление и углубление полученных теоретических и практических знаний, развитие навыков практической работы.

Объем СРС и распределение по видам учебных работ в часах 7.1.

Работа с лекционным материалом, самостоятельное изучение отдельных тем дисциплины; поиск и обзор литературы и элек- 73 тронных источников; чтение и изучение учебника и учебных пособий.

Обоснование трудоемкости (в часах) на выполнение СРС: на основании опроса студентов.

7.2. Темы домашних заданий модуля Определить размер камер охлаждения мяса и хранения его в охлажденном виде 1,4, для холодильника мясокомбината емкостью А тонн мяса в смену. Режим работы мясокомбината – две смены по 8 часов. Обработку парного мяса в полутушах в количестве В кг в сутки осуществляют способом одностадийного охлаждения (заданы tb, wb, ). Заданная температура воздуха поддерживается воздухоохладителями, масса охлажденного мяса, оставленного на хранение составляет М тонн, холодильник одноэтажный, высотой 6 м. Определить размеры основных и вспомогательных помещений и составить планировку холодильника. Подобрать холодильное оборудование. Спроектировать машинное отделение По предложенной схеме ходильной установки нефтехимического предприятия и заданным исходным данным подобрать необходимое основное и вспомогательное оборудование. Спроектировать машинное и аппаратное отделение.

Разработать блок-схему и реализовать программу расчета холодильного цикла с выбором компрессора поршневого типа. Разработать пополняемую базу данных.

Разработать блок-схему и реализовать программу расчета конденсатора водяного охлаждения кожухотрубного типа. Разработать пополняемую базу данных.

Разработать блок-схему и реализовать программу расчета горизонтального испарителя кожухотрубного типа. Разработать пополняемую базу данных.

раздела Выполнить типовой расчет холодильной машины, работающей на фреоне по 4,5,6, теоретическому циклу с регенерацией. В качестве охлаждаемой среды выбрать естественный водоем с неограниченным дебитом. Выполнить подбор стандартных холодильных машин (или скомпоновать машину по отдельным стандартным элементам). Провести аналогичный расчет для холодильной машины, работающей на аммиаке. В качестве охлаждающей среды выбрать атмосферный воздух для климатических условий г. Омска.

Определить площадь теплопередаточной поверхности конденсатора и 4,5,6, произвести его конструктивный расчет, если заданы Q0, t0, tк, tw, тип компрессора (численные значения исходных данных приводятся), тип конденсатора, тип хладагента. Провести аналогичный расчет для конденсатора воздушного охлаждения для условий г. Омска.

Выполнить тепловой и конструктивный расчет горизонтального кожухотрубного испарителя затопленного типа для различных хладагентов (R22 и NH3) на предложенные исходные данные: Q0, Ts2. Определить оптимальное значение средне- логарифмической разности температур и скорости рассола техникоэкономическим методом, если известно Ts1 и (продолжительность работы холодильной машины в год).

Определить теплопритоки в камеры холодильника, предназначенного для 4,5,6, длительного хранения яблок (или других фруктов) в регулируемой газовой среде (или без нее). Рассчитать тепловую нагрузку на компрессор и камерное оборудование, если емкость холодильника А тонн. Холодильник расположен в Омской области. Подобрать теплоизоляцию и вариант несущей строительной конструкции. Емкость каждой камеры предусмотреть не более 100т.

Определить размер камер охлаждения мяса и хранения его в охлажденном 4,5,6, виде для холодильника мясокомбината емкостью А тонн мяса в смену. Режим работы мясокомбината – две смены по 8 часов. Обработку парного мяса в полутушах в количестве В кг в сутки осуществляют способом одностадийного охлаждения (заданы tb, wb, ). Заданная температура воздуха поддерживается воздухоохладителями, масса охлажденного мяса, оставленного на хранение составляет М тонн, холодильник одноэтажный, высотой 6 м. Определить размеры основных и вспомогательных помещений и составить планировку холодильника.

Использование результатов обучения при проведении научноисследовательской работы Знания Умения Навыки Результаты обучения, используемые в НИР магистра З.1-З.2 У.1-У.3 В.1-В.2 выбор метода исследования и проведения экспериментальных исследований по теме магистерской диссертации З.1-З.2 У.1,У.3 В.1,В.2 подготовка литературного обзора 8. Методическое обеспечение системы оценки качества освоения программы дисциплины К промежуточной аттестации студентов по дисциплине «Теория и методика расчета холодильных систем и установок» могут привлекаться в качестве внешних экспертов:

представители работодателей.

8.1. Фонды оценочных средств (в соответствии с П ОмГТУ 73.05 «О фонде оценочных средств по дисциплине») Фонд оценочных средств позволяет оценить знания, умения и уровень приобретенных компетенций.

Фонд оценочных средств по дисциплине «Теория и методика расчета холодильных систем и установок» включает:

- вопросы к экзамену;

- варианты домашнего задания;

- набор вариантов курсовой работ;

- задания для проведения занятий в интерактивной форме.

Оценка качества освоения программы дисциплины «Теория и методика расчета холодильных систем и установок» включает текущий контроль успеваемости, промежуточную аттестацию (по модулям), итоговую аттестацию.

Студентам предоставлена возможность оценивания содержания, организации и качества учебного процесса.

8.2. Контрольные вопросы по дисциплине Понятие холодильной машины и холодильной установки. Классификация холодильных установок.

Требования, предъявляемые к схемам холодильных установок.

Какими свойствами должны обладать хладагенты?

Хладоносители, их назначение?

Виды теплопритоков в охлаждаемые помещения?

Типы холодильных компрессоров?

Как определить холодопроизводительность компрессора?

Как подобрать компрессор по расчетам холодильного цикла?

Что включают одно и компрессорные агрегаты одно и двухступенчатого сжатия?

Какие преимущества и недостатки безнасосных прямоточных схем?

Из каких соображений выбирают вид системы охлаждения конденсаторов?

Типы конденсаторов, их назначение?

Типы испарителей, их назначение?

Что включает вспомогательное оборудование холодильных установок?

Как определить удельную нагрузку на конденсатор?

Как определить размер охлаждаемого помещения?

Как выбрать тип и количество компрессоров, конденсаторов и испарителей при проектировании систем холодоснабжения?

Как выбирается тип холодильного агента?

По какому принципу производится расчет вспомогательного оборудования?

В каких случаях предусматривается подогрев грунта?

Назначение и типы изоляции охлаждаемых помещений?

Порядок расчета толщины теплоизоляционного слоя?

Что такое требуемый коэффициент теплопередачи изоляции?

Назначение и требования к гидроизоляции?

Как рассчитать термическое сопротивление ограждений холодильной камеры?

Способы охлаждения помещений.

Насосно-циркуляционная схема подачи хладагента; достоинства, недостатки.