МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет

имени Н.И. Вавилова»

СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой Декан факультета /Глухарев В.А./ _ /Трушкин В.А./ «_» _20 г. «_» 20 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЬНАЯ)

Дисциплина НАГНЕТАТЕЛИ И ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ Направление 140100.62-Теплоэнергетика и теплотехника подготовки Профиль Энергообеспечение предприятий подготовки Квалификация (степень) Бакалавр выпускника Нормативный срок 4 года обучения Форма обучения Очная Количество часов в т.ч. по семестрам Всего 1 2 3 4 5 6 7 Общая трудоемкость 4 дисциплины, ЗЕТ Общее количество часов 144 Аудиторная работа – 72 всего, в т.ч.:

лекции 36 лабораторные 18 практические 18 Самостоятельная работа 72 Количество рубежных 3 контролей Форма итогового Экз Экз контроля Курсовой проект (работа) Разработчик: доцент, Эфендиев А.М. _ (подпись) Саратов 1. Цель освоения дисциплины Целью изучения дисциплины являются формирование навыков по теоретическим основам создания, эксплуатации и использования нагнетателей и тепловых двигателей в теплоэнергетике.

2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО Дисциплина “Нагнетатели и тепловые двигатели” относится к вариативной части профессионального цикла.

Дисциплина базируется на знаниях предметов “Теоретическая механика”, “Техническая термодинамика”, “Тепломассобмен”, “Гидрогазодинамика”.

Для успешного освоения дисциплины студент должен:

Знать: Основные законы физики и химии, математики, теплотехники и термодинамики, газодинамики, терминологию, машиностроительное черчение и ЕСКД.

Уметь: Пользоваться и применять законы и правила по перечисленным дисциплинам.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в процессе изучения дисциплины По завершению освоения данной дисциплины у бакалавров должны быть формированы компетенции:

-Готовность выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и способностью привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-3);

- Готовность участвовать в сборе и анализе исходных данных для проектирования элементов оборудования и объектов деятельности в целом с использованием нормативной документации и современных методов поиска и обработки информации.(ПК-8);

В результате изучения дисциплины обучающиеся должны:

Знать: типы и назначения тепловых двигателей и нагнетателей;

принципы их действия и конструктивное исполнение; принципиальные схемы паротурбинных и газотурбинных установок ;принцип превращения тепловой энергии в механическую работу в тепловых двигателях; процессы происходящие в поршневых двигателях и их расчеты; принципы действия, и конструктивные разнообразия нагнетателей.

Уметь:

-выполнять тепловой расчет ступени паровой турбины и составить треугольники скоростей истечения пара через сопловые отверстия и межлопаточные каналы ; составить принципиальные схемы паротурбинных и газотурбинных установок и рассчитать их КПД; произвести тепловой расчет процессов, происходящих в поршневом двигателе внутреннего сгорания;

рассчитать технико-экономические параметры поршневых двигателей; снять характеристики насосов и вентиляторов при различных схемах их включения в сеть.

-навыками выбора по технико-экономическим параметрам и требуемым по месту установления характеристикам,тепловых двигателей и нагнетателей.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, часов, из них аудиторная работа – 72 ч., самостоятельная работа – 72 ч.

№ Наименование модулей и содержание модульных П/П Введение. Содержание, цель и задачи изучения Тепловые двигатели ».

Принципиальные схемы конструкции, принципы ступени, термический Общие понятия о течении жидкости, газа, пара в лопаточных каналах.

направляющих каналах.

Расширение пара в косом Преобразование энергии парового потока на в ступенях турбины.

Тепловой расчет ступени Основные показатели, характеризующие ПТУ и экономичности ГТУ.

Тепловой расчет ступени Классификация ДВС и их сельском хозяйстве.

Изучение конструкции Принципиальные схемы осуществления рабочих теплоты в механическую Расчет рабочего процесса в двигателях внутреннего Принцип работы 4-х и 2-х тактных двигателей,РПД.

Действительные циклы теоретических. Топлива, сгорания. Требования к жидким и газообразным Механические потери и необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива. Коэффициент избытка воздуха, удельные количества продуктов сгорания.

Процессы газообмена, коэффициент остаточных газов. Параметры процесса впуска, температура и давление Смесеобразование в карбюраторных и дизельных двигателях.

Фазы газораспределения.

Область применения различных машин (насосов, вентиляторов и компрессоров).

(нагнетательных)машин, подающих жидкости и нагнетателей. Совместная трубопроводной системы.

Способ действия и конструктивное центробежных насосов и автономной и совместной (осевых) вентиляторов.

действительный напоры, колесом. Уравнение автономной и совместной (осевых) вентиляторов.

Уравнение энергии потока в рабочем колесе машины. Мощность и Исследование работы центробежных и осевых Исследование работы параллельной схемах 36 Итого Примечание:

Условные обозначения:

Виды аудиторной работы: Л – лекция, ЛЗ – лабораторное занятие, ПЗ – практическое занятие, С – семинарское занятие.

Формы проведения занятий: В – лекция-визуализация, П – проблемная лекция/занятие, ПК – лекция-пресс-конференция (занятие пресс-конференция), Б – бинарная лекция, Т – лекция/занятие, проводимое в традиционной форме, М – моделирование, ДИ – деловая игра, КС – круглый стол, МШ – мозговой штурм, МК – метод кейсов.

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, Т – тестирование, КЛ – конспект лекции, Р – реферат, ЗР – защита курсовой работы, ЗП – защита курсового проекта, Э – экзамен, З – зачет.

Для успешной реализации образовательного процесса по дисциплине “ТДН” и обеспечения е эффективности используются как традиционные педагогические технологии по лекциям, лабораторно- практическим занятиям,так и в методы активного обучения :лекция визуализация мультимедийными сопровождением,проблемные лекции и конференции по отдельным разделам курса. Удельный вес занятий, проводимых с использованием активных и интерактивных методов обучения, в целом по дисциплине составляет 22,2% (по ФГОС не менее 20%).

6. Оценочные средства для проведения входного, рубежного 1. Уравнение Клапейрона-Менделеева 2. Параметры состояния тела 3. Изобарный процесс(график) 4. Изохорный процесс(график) 5. Изотермический процесс(график) 6. Адиабатный процесс(график) 7. Политрофный процесс(график) 8. Циклы тепловых двигателей 11.Показатель адиабаты К= 12.Соотношение Ср/Сv= 13.Первый закон термодинамики 14.Второй закон термодинамики 15.Количество теплоты Q, Дж=кал (дать определение).

16. Удельное количество теплоты q, Дж/кг=ккал/кг (дать 17. Теплоемкость системы С, Дж/кг= ккал/кг (дать определение).

18. Энтропия системы S, Дж/К (дать определение).

19. Удельная теплоемкость с, Дж/(кг•К) (дать определение).

20. Тепловой поток q, Вт=ккал/час (дать определение).

21. Удельная газовая постоянная R, Дж/(кг•К) (дать определение).

22. Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2•К) (дать определение).

23. Теплопроводность, Вт/(м•К) (дать определение).

24.Температуропроводность a, м2/с (дать определение).

25.Плотность теплового потока Вт/м2= (дать определение).

26.Коэффициент теплопередачи K, (дать определение).

27..Единицы мощности 1Вт= 28.Тепловой поток 1 Вт= (дать определение).

Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях 1. Цели и задачи изучения курса ТДиН.

2. Содержание курса ТДиН.

3. Тепловые двигатели, их типы и назначение.

4. Машины для подачи жидкостей и газов, их классификация.

5. Принципы действия паровых турбин.

6. Одно-, двух- и трехступенчатые, одно- и двухвенечные, активные и реактивные турбины.

7. Принципиальная схема многоступенчатой турбины и его работа.

8. Осевые и радиальные турбины.

9. Паротурбинные установки: схема установки и идеальный цикл Ренкина. Работа цикла.

10.КПД паротрубинной установки.

11.Течение жидкости (пара, газа) в лопаточных каналах, скорость пара.

12.Расширение пара в сопловых и направляющих каналах, скорость пара.

13.Критическая скорость и критическое отношение давлений при истечении пара из сопла.

14.Суживающееся сопло, расширение пара в косом разрезе.

15.Направления скорости потока на выходе из лопаточных каналов.

16.Расход пара через сопло.

17.Преобразование энергии парового потока на рабочих лопатках. На лопатках активной ступени (схема, значение C1, W1,, ).

18.Абсолютная и относительная скорости и их углы 2, 2 – потока пара на выходе из лопаточных каналов.

19.Потери кинетической энергии на рабочих лопатах и выходной скоростью.

20.Потери в ступенях турбины: внутренние и внешние.

21.Понятие о КПД промежуточной ступени турбины.

22.Определение размеров лопаток турбины.

23.Размеры рабочих лопаток.

24.Схемы газотурбинных установок, их преимущества и недостатки.

25.Циклы ГТУ (термодинамический и действительный).

26.Термический КПД термодинамического цикла ГТУ.

27.Внутренняя полезная работа ГТУ.

28.ГТУ со сгоранием при Р=const.

29.ГТУ со сгоранием при V=const.

30.Внутренние и внешние потери ГТУ.

31.Внутренние КПД ГТУ и анализ влияний различных параметров на 32.Коэффициент полезной работы турбины.

33.Внутренняя мощность ГТУ.

34.Удельный расход воздуха ГТУ.

35.Удельный расход тепла и топлива ГТУ.

36.Механический КПД ГТУ.

37.Эффективный КПД ГТУ.

38.Эффективная мощность и удельный эффективный расход топлива ГТУ.

39.Способы повышения экономичности ГТУ.

40.Краткий обзор конструктивного устройства газовых турбин и ГТУ, их отличия от паровых.

41.Камеры сгорания ГТУ.

42.Компрессоры ГТУ.

43.Теплообменные аппараты ГТУ.

Коэффициент полезной работы турбины.

Внутренняя мощность турбины.

Удельный расход воздуха и тепла турбины.

Механический и эффективный КПД турбины.

Эффективная мощность турбины.

Эффективный расход топлива турбины.

Способы повышения эффективности ГТУ.

Устройство газовой турбины.

Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях 1. Классификация двигателей внутреннего сгорания, применение ДВС (в том числе и в сельском хозяйстве).

2. Принципиальные схемы осуществления рабочих процессов в ДВС.

3. Основные обозначения, принятые в курсе ДВС (привести схему двигателя и индикаторной диаграммы).

4. Принципы работы 4хтактного дизеля.

5. Принципы работы 4хтактного карбюраторного двигателя.

6. Тактность двигателя назначения тактов, рабочий цикл, продолжительности тактов и циклов.

7. Пути повышения мощности ДВС.

8. Нарисуйте теоретический цикл и индикаторную диаграмму кар.

9. Теоретический цикл двигателя с сообщением теплоты при V=const и карбюраторного двигателя (действительного) их сравнение.

10. Теоретический цикл двигателя с сообщением теплоты при P=const и V=const, и дизельного двигателя (действительного), их отличия.

11. Индикаторная диаграмма на PV координатах.

12. Индикаторная диаграмма на РФ (развернутая).

13. Виды топлив, применяемых для ДВС, требования к ним.

14. Наиболее важные свойства топлив; детонационная стойкость (04) и склонность к самовоспламенению Ц4).

15. Жидкие топлива, газовые топлива, спирты.

16. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива.

17. Коэффициент избытка воздуха и удельное количество свежего заряда.

18. Теплота сгорания топлива и потери теплоты от неполноты сгорания 19. Действительное количество воздуха, участвующего в сгорании 1 кг топлива, суммарное количество свежей смеси.

20. Общее количество продуктов сгорания.

21. Расчет параметров впуска.

22. Коэффициент остаточных газов.

23. Коэффициент наполнения двигателя.

24. Параметры сжатия, их расчет.

25. Уравнение сгорания, его составляющие.

26. Определение внутренней энергии продуктов сгорания в конце сжатия.

27. Решение уравнения сгорания карбюраторного двигателя.

28. Расчет параметров расширения и выпуска.

29. Расчет среднего индикаторного давления двигателя (значения параметров Ра,,, 1, 2).

30. Основные показатели цикла, механические потери.

31. Среднее индикаторное давление и индикаторный КПД.

32. Среднее эффективное давление и эффективный КПД.

33. Удельный индикаторный и эффективный расход топлива.

34. Расчет рабочего объема двигателя.

35. Основные размеры двигателя и соотношения.

36. Литровая мощность, литровая масса и поршневая мощность.

37. Разница в тепловом расчете карбюраторных и дизельных двигателей.

38. Степень сжатия (карбюраторных и дизельных двигателей).

39. Смесеобразование в карбюраторных двигателях, его влияние на показатели, его влияние на показатели двигателя.

40.Смесеобразование в дизелях, основные факторы, влияющие на него.

41. Показатели адиобатных и политропных процессов к1 и к2, n1 иn2.

Теоретический цикл д. в.с. с сообщением тепла при V=const.

Теоретический цикл д. в.с. с сообщением тепла при P=const и V=const.

Основные параметры цикла с сообщением тепла при V=const.

Основные параметры цикла с сообщением тепла при V=const и P=const Внешняя скоростная характеристика двигателя.

Нагрузочная характеристика двигателя.

Наддув двигателей внутреннего сгорания.

Тепловой баланс двигателей внутреннего сгорания.

Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях 1. Классификация машин для подачи жидкостей газов по конструкции.

2. Типы насосов, применяемые в теплоэнергетических установках.

3. Насосы, применяемые в сельском хозяйстве (их назначение).

4. Области применения вентиляторов и компрессорных машин в промышленности и сельском хозяйстве.

5. Параметры машин подающих жидкости и газы (нагнетателей).

6. Подачи нагнетательной машины и факторы, влияющие на ее величину.

7. Давление, развиваемое насосом и его определение по ГОСТ.

8. Напор и давление, их связь по ГОСТ. Полный напор, статический напор.

9. Удельная полезная работа нагнетательных машин.

10.Мощность нагнетателей.

11.КПД нагнетателей.

12.Совместная работа насоса и трубопроводной сети (первое условие связи).

13.Совместная работа насоса и трубопроводной сети (второе условие связи).

14.Составление характеристик насоса и сети на основе управления сохранения энергии (привести характеристики).

15.Способ действия и конструктивное выполнение центробежных насосов и вентиляторов.

16.Схемы рабочих колес центробежных насосов и вентиляторов (типы рабочих лопаток).

17.Расчет энергии потока (от входа в межлопатные каналы до выхода из них).

18.Подвод и отвод (элементы центробежной машины) их назначение и конструкции.

19.Задача теории центробежных насосов, вентиляторов и компрессоров.

(Постановка задачи, упрощение расчета, принятые допущения, применение к потоку уравнения моментов количества движения).

20.Теоретический момент, передаваемый потоку с вала колеса и определение его через конструктивные размеры колеса.

21.Мощность, передаваемая потоку межлопасных каналах и выражение ее через удельную работу.

22.Связь удельной работы с напором.

23.Определение теоретического давления.

24.Основные уравнения теоретический параметров центробежной машины Nт, Mт, hт, Hт.

25.Расчет энергии потока в рабочем колесе машины.

26.Гидравлические потери и гидравлический КПД насоса, объемный КПД 27.Полезная и внутренние мощности насоса, внутренний КПД.

28.Общий механический КПД, полный КПД и мощность на валу насоса.

29.Характеристики центробежных машин при n=const и n const (теоретические характеристики).

30.Действительные характеристики насосов при 900 и 900.

1. Конструкции центробежных насосов.

2. Маркировка и применение центробежных насосов.

3. Конструкционное исполнение центробежных и осевых вентиляторов.

4. Центробежные компрессоры и их конструктивные формы.

5. Поршневые и роторные компрессоры.

6. Объемные насосы, их конструктивные формы.

7. Струйные насосы, их применение.

1. Абсолютная и относительная скорости и их углы 1, 2- потока пара на выходе из лопаточных каналов. Потери кинетической энергии на рабочих лопатах и выходкой скоростью.

2. Внутренние и внешние потери ГТУ. Внутренние КПД ГТУ и анализ влияния различных параметров на него.

3. Гидравлические потери и гидравлический КПД насоса, Объемный КПД насоса.

4. ГТУ со сгоранием при P=const. ГТУ со сгоранием при V=comst 5. Давление, развиваемое насосом и его определение по ГОСТ.Напор и давление, их связь по ГОСТ. Полный напор, статический напор.

6. Действительные характеристики насосов ври > 90° и < 90° 7. Жидкие топлива, газовые топлива, спирты.

8. Задача теории центробежных насосов, вентиляторов и компрессоров.

(Постановка задачи, упрощение расчета, принятые допущения, применение к потоку уравнения моментов количества движения).

9. Индикаторная диаграмма в PV координатах. Индикаторная диаграмма на РФ координатах(развернутая).

10.Камеры сгорания ГТУ.

11.Классификация двигателей внутреннего сгорания, применение ДВС (в том числе и в с/х) 12.Классификация машин для подачи жидкостей газов по конструкции.

Типы насосов, применяемые в теплоэнергетических установках. Насосы, применяемые в сельском хозяйстве (их назначение).

13.Коэффициент наполнения двигателя. Параметры сжатия, их расчет.

14.Коэффициент полезной работы турбины. Внутренняя мощность ГТУ.

15.Краткий обзор конструктивного устройства газовых турбин и гту, их отличия паровых.

16.Критическая скорость и критическое отношение давлений при истечении пара из сопла. Виды топлив применяемых для ДВС, требования к ним.

17.Механический КПД ГТУ. Эффективный КПД ГТУ.

18.Мощность нагнетателей. КПД нагнетателей.

19.Мощность передаваемая потоку межлопаточных каналах и выражение ее через удельную работу.

20.Наиболее важные свойства топлив; детонационная стойкость (04) и склонность к самовоспламенению (ЦЧ).

21.Области применения вентиляторов и компрессорных машин в промышленности исельском хозяйстве.Параметры машин подающих жидкости и газы (нагнетателей).

22.Общий механический КПД, полный КПД и мощность на валу насоса.

23.Определение внутренней энергии продуктов сгорания в конце сжатия.

24.Определение размеров лопаток турбины. Размеры рабочих лопаток.

25.Определение теоретического давления.

26.Основные уравнения теоретических параметров центробежкой машины Nт, Мт, hт, Hт.

27.Паротурбинные установки: схема установки и идеальный цикл Ренкина.

Работа цикла. КПД паротурбинной установки.

28.Подачи нагнетательной машины и факторы, влияю.

29.Подвод и отвод(элементы центробежной машины) их назначение и конструкция.

30.Показатели адиабатных и политропных процессов к! и к», n1 и n2.

31.Полезная и внутренняя мощности насоса, внутренний КПД.

32.Потери в ступенях турбины: внутренние и внешние. Понятие о КПД промежуточной ступени турбины.

33.Принцип действия паровых турбин. Одно и двух и трехступенчатые одно и двухвенечные, активные и реактивные турбины.

34.Принципиальная схема многоступенчатой турбины и его работа.Осевые и радиальные турбины.

35.Принципиальные схемы осуществления рабочих процессов в ДВС.

Основные обозначения, принятые в курсе ДВС (привести схему двигателя к индикаторной диаграммы).

36.Принципы работы 4хтактного дизеля.

37.Принципы работы 4хтактного карбюраторного двигателя.

38.Разница в тепловом расчете карбюраторных и дизельных двигателей.

39.Расход пара через сопло. Преобразование энергии парового потока на рабочих лопатках., на лопатках активной ступени (схема, значение С 40.Расчет параметров впуска. Коэффициент остаточных газов.

41.Расчет рабочего объема двигателя. Основные размеры двигателя и соотношения. Литровая мощность, литровая масса и поршневая мощность.

42.Расчет среднего индикаторного давления двигателя (значения параметров Ра,,, 1, 1).Основные показатели цикла, механические потери. Среднее индикаторное давление и индикаторный КПД.

43.Расчет энергии потока (от входа в межлопаточные каналы до выхода их них).

44.Расчет энергии потока в рабочем колесе машины.

45.Расширение пара в сопловых и направляющих каналах, скорость пара.

46.Решение уравнения сгорания карбюраторного двигателя. Расчет параметров расширения к 47.Связь удельной работы с напором.

48.Смесеобразование в дизелях, основные факторы влияющие на него.

49.Смесеобразование в карбюраторных двигателях, его влияние на показатели двигателя.

50.Совместная работа насоса и трубопроводной сети (второе условие связи).

51.Совместная работа насоса и трубопроводной сети (первое условие связи).

52.Составление характеристик насоса и сети на основе управления сохранения энергии 53.Способ действия и конструктивное выполнение центробежных насосов и вентиляторов.

54.Среднее эффективное давление и эффективный КПД.

55.Степень сжатия (карбюраторных и дизельных двигателей).

56.Суживающееся сопло, расширение пара в косом срезе. Направления скорости потока навыходе из лопаточных каналов.

57.Схемы газотурбинных установок их преимущества и недостатки.

58.Схемы рабочих колес центробежных насосов и вентиляторов (типы рабочих лопаток).

59.Тактность двигателя назначения тактов, рабочий цикл, продолжительности тактов z циклов. Пути повышения мощности ДВС.

60.Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива.

Коэффициент избытка воздуха и удельное количество свежего заряда.

61.Теоретический момент, передаваемый потоку с вала колеса и определение его через конструктивные размеры колеса.

62.Теоретический цикл двигателя с сообщением теплоты при V = const и карбюраторного двигателя (действительного) их сравнение.

63.Теоретический цикл двигателя с сообщением теплоты при Р = const и V = const, и дизельного двигателя (действительного), их от 64.Тепловые двигатели, их типы и назначение, 65.Теплообменные аппараты ГТУ. Компрессоры ГТУ.

66.Теплота сгорания топлива и потери теплоты от неполноты сгорания