Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«Утверждаю»

Проректор по УМР

_ Л.О. Штриплинг

«» 20 год

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Механическое оборудование технических систем»

(П. C.3.01.03) для направления подготовки специалистов 140107.65«Тепло- и электрообеспечение специальных технических систем и объектов»

Омск, 2013 г.

Разработана в соответствии с ФГОС ВПО, ООП по направлению подготовки специалитета 140107.65 «Тепло- и электрообеспечение специальных технических систем и объектов».

Программу составил: к.т.н., доц. А.В. Приходченко Обсуждена на заседании выпускающей кафедры «Теплоэнергетика»

от «»2013 г. № Зав. кафедрой «Теплоэнергетика» _ А.Г. Михайлов «»201 г.

Согласовано:

Руководитель ООП _ В.Н.Горюнов «»201 г.

Ответственный за методическое обеспечение ООП _ Д.Г. Сафонов «_»201г.

1. Цели и задачи дисциплины Дисциплина «Механическое оборудование технических систем » является одним из важнейших элементов при подготовке студентов в области тепло- и электрообеспечения.

Цель дисциплины состоит в изучении принципов действия, характеристик и конструкции преобразователей тепловой и механической энергии: компрессоров, нагнетателей, насосов, тепловых двигателей, детандеров, паровых и газовых турбин.

2. Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина «Механическое оборудование технических систем» является одной из важнейших при подготовке студентов в области теплоэнергетики.

Предшествующие дисциплины: «Общая энергетика», «Специальные сооружения и объекты»;

Последующие дисциплины: «Тепломеханическая часть электростанций специальных объектов», «Автоматизация технических систем специальных объектов».

3. Требования к результатам освоения курса 3.1. В результате освоения дисциплины «Механическое оборудование технических систем»

должны быть сформированы следующие компетенции:

способностью применять методы анализа вариантов, разработки и поиска компромиссных решений (ПК-16);

способностью выбирать серийное энергетическое оборудование (ПК-18);

способностью проектировать системы тепло- и электроснабжения специальных объектов (ПК-19);

3.2. В результате освоения дисциплины студент должен демонстрировать 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 конструктивные особенности и технические характеристики механического оборудования теплоэнергетических и технологических установок.

- Уметь:

У.1. Провести анализ влияния работы механического оборудования на эффективность установки в целом, оптимизацию механического оборудования теплоэнергетических и технологических установок.

У.2. Использовать требуемый метод расчета и оптимизации конструкции механического аппарата, технологической схемы и их режимов работы.

- Владеть:

В.1. Теоретическими основами рабочих процессов протекающих в механических оборудованиях.

В.2.Численным и инженерным методам расчета механических оборудованиях, современными программными средствами.

3.3. Проектируемые результаты и признаки формирования компетенций.

Проектируемые результаты освоения Индекс компетенции Технологии формирования компетенции:

1. Информационно-развивающие технологии.

2. Развивающие проблемно-ориентированные технологии.

3. Личностно ориентированные технологии обучения.

4. Деловые игры.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы в часах и в зачетных единицах Очная форма обучения Всего аудиторных занятий:

Самостоятельная работа:

Самостоятельное изучение материала Курсовой проект (работа) Расчетно-графическая работа Всего по дисциплине дифференцированный зачет, экзамен) 5. Содержание дисциплины по модулям и видам учебных занятий 5.1 Содержание дисциплины по модулям Введение. Процессы преобразователей тепловой и механической энергии.

Нагнетатели объемного действия.

Нагнетатели кинетического действия.

Расширительные турбомашины.

Двигатели внутреннего сгорания.

Модуль 1. Введение. Процессы преобразователей тепловой и механической энергии Место и роль нагнетателей и тепловых двигателей в системах теплоЛ энергоснабжения промышленных предприятий; типы коммуникаций в системах промтеплоэнергетики; классификация нагнетателей и тепловых двигателей;

Анализ влияния начальных условий, охлаждения и подвода тепла, сжимаемости и типа рабочего тела на работу сжатия и расширения; опредеЛ ление мощности машины, понятие о КПД нагнетателя и теплового двигателя;

Модуль 2. Нагнетатели и расширители объемного действия Классификация и область применения нагнетателей объемного действия и поршневых детандеров; предельная степень повышения давления в ступени, Распределение давления между ступенями, КПД компрессора;

схемы поршневых компрессоров; нормализованные базы Принцип работы поршневого детандера; холодопроизводительность, Л КПД и отводимая мощность поршневого детандера;

Принцип работы и область применения нагнетателей кинетического действия; понятие удельной работы, напора и давления; газодинамические основы расчета турбомашин;

Теоретическая характеристика нагнетателя; общая классификация потерь в нагнетателях; учет потерь и переход к действительной характеристике;

Центробежные и осевые компрессоры; области применения; основные способы изменения характеристики компрессора; Сопоставление показателей и обоснование преимущественных зон применения центробежных Л и осевых компрессоров;

Модуль 4. Расширительные турбомашины.

Типы паровых турбин; стандартные параметры пара; виды потерь в проЛ точной части турбины; баланс энергии и структура КПД турбинной ступени Анализ потерь в характерных сечениях турбины; работа турбинной ступени в переменном режиме; понятие о диаграмме переменных режимов Л паровой турбины Основы регулирования мощности паровых турбин; принципиальные схемы паротурбинных установок;

Газовые турбины. Особенности работы высокотемпературных ступеней газовой турбины; работа газовой турбины в составе энергетических и Л приводных газотурбинных установок;

Область применения, классификация и особенности работы турбодетан- С деров; характеристика турбодетандера;

Принцип работы, классификация и область применения двигателей внутреннего сгорания, основные показатели работы двигателей.

Газотурбинные двигатели: конструкция, характеристики и основы расЛ Поршневые двигатели: конструкция, характеристики и основы расчета. С Примечание: Л – материал излагается на лекции; С – материал, вынесенный на самостоятельное изучение студентами. Формы обучения: О- очная.

5.2.Содержание практических и лабораторных занятий 5.2.1 Содержание практических занятий Модуль 1. Введение. Процессы преобразователей тепловой и механической энергии Практическое занятие №1. Расчет основных процессов преобразователей тепловой энергии Практическое занятие №2. Расчет и построение графических зависимостей КПД и мощности от внешних факторов и начальных параметров процессов.

Модуль 2. Нагнетатели и расширители объемного действия Практическое занятие №1. Тепловой расчет поршневого компрессора. + Практическое занятие №2. Тепловой расчет поршневого детандера. + Практическое занятие №2. Расчет центробежного насоса (прододжение). + Практическое занятие №4 Расчет осевого дымососа (продолжение). + Практическое занятие №5. Расчет центробежного нагнетателя. + Практическое занятие №6. Расчет центробежного нагнетателя (продолжение). + Модуль 4. Расширительные турбомашины Практическое занятие №2 Расчет ступени паровой турбины (продолжение) + Практическое занятие №4 Расчет ступени газовой турбины (продолжение). + Модуль 5. Двигатели внутреннего сгорания.

Практическое занятие №2 Расчет проточной части ГТД (продолжение) + Практическое занятие №3Расчет проточной части ГТД (продолжение) + Примечание: 1) выполнение данного занятия для конкретной формы обучения указывается знаком «+/-»;

5.2.2 Содержание лабораторных работ Модуль 1. Введение. Процессы преобразователей тепловой и механической энергии Лабораторная работа №1. Определение параметров воздуха в процессе сжа- + тия в поршневом компрессоре.

Лабораторная работа №2. Определение параметров воздуха в процессе повышения давления в центробежном нагнетателе Модуль 2. Нагнетатели и расширители объемного действия Лабораторная работа №1. Построение индикаторной диаграммы поршневого компрессора.

Лабораторная работа №2. Определение изотермического КПД поршневого компрессора Модуль 3. Нагнетатели кинетического действия Лабораторная работа №1. Изучение конструкции центробежного нагнетателя. + Лабораторная работа №2. Снятие внешних характеристик центробежного нагнетателя.

Лабораторная работа №3. Изучение конструкции осевого компрессора. + Лабораторная работа №1. Изучение конструкции газовой турбины. + Модуль 5. Двигатели внутреннего сгорания.

Лабораторная работа №1. Изучение конструкции газотурбинного двигателя. + Примечание: 1) выполнение данной лабораторной работы для конкретной формы обучения указывается знаком «+/-»;

6. Образовательные технологии 6.1. Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины «Механическое оборудование технических систем» используются следующие образовательные технологии:

6.1.1. Информационно-развивающие технологии:

- использование мультимедийного оборудования при проведении занятий;

- получение студентом необходимой учебной информации под руководством преподавателя.

- метод IT - использование в учебном процессе виртуальных лабораторных работ; применение для всех видов контроля –электронного тестового комплекса (СДО «Прометей», SunRav).

6.1.2. Развивающие проблемно-ориентированные технологии.

- проблемные лекции;

- Case-study;

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

- «междисциплинарное обучение» - использование знаний из разных областей, группируемых и концентрируемых в контексте конкретно решаемой задачи;

- контекстное обучение;

- обучение на основе опыта;

- междисциплинарное обучение.

6.1.3. Личностно ориентированные технологии обучения.

- консультации;

- «индивидуальное обучение» - выстраивание для студента собственной образовательной траектории с учетом интереса и предпочтения студента;

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

- подготовка к олимпиадам и к докладам на студенческих конференциях.

6.2. Методы активизации учебного процесса Индивидуальное обучение Междисциплинарное Опережающая самостоятельная работа Интерактивные формы обучения 6.3.

Семестр, мо- Применяемые технологии интерактивного обуче- Кол-во 6 семестр Лекции. Проблемное обучение 6 семестр Лекции. Проблемное обучение 6 семестр Лекции. Проблемное обучение 6 семестр Лекции. Проблемное обучение Объем часов, запланированный на проведение занятий в интерактивной форме, согласуется с руководителем ООП.

7. Самостоятельная работа студентов Самостоятельная работа направлена на закрепление и углубление полученных теоретических и практических знаний, развитие навыков практической работы.

7.1. Объем СРС и распределение по видам учебных работ в часах 1. Работа с лекционным материалом, самостоятельное изучение отдельных тем дисциплины; поиск и обзор литературы и электронных источников; чтение и изучение учебника и учебных пособий.

Обоснование трудоемкости (в часах) на выполнение СРС: объем и распределение часов на выполнение СРС произведено на основании опроса студентов.

7.2. Темы курсовых работ(не предусмотрено) 7.3. Расчетно–графическая работа по модулям Не предусмотрено.

7.4. Домашнее задание 1. Нагнетатели объемного действия.(2 задачи).

2. Нагнетатели кинетического действия.(3 эадачи).

3. Расширительные турбомашины.(1 задача).

8. Методическое обеспечение системы оценки качества освоения программы дисциплины К промежуточной аттестации студентов по дисциплине «Механическое оборудование технических систем» могут привлекаться в качестве внешних экспертов: представители работодателей, преподаватели последующих дисциплин (Тепломеханическая часть электростанций специальных объектов, эксплуатация энергетических систем специальных объектов), представители выпускающих кафедр.

8.1. Фонды оценочных средств Фонд оценочных средств позволяет оценить знания, умения и уровень приобретенных компетенций.

Фонд оценочных средств по дисциплине «Механическое оборудование технических систем»

включает:

реферат;

- доклад;

- сообщение:

- собеседование;

- экзаменационные билеты;

- экзаменационные вопросы;

- варианты домашнего задания;

- тестовый комплекс;

- задания для проведения занятий в интерактивной форме.

Оценка качества освоения программы дисциплины «Механическое оборудование технических систем» 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 Дайте определение теплового двигателя.

Какова роль нагнетателей и тепловых двигателей в системах теплоэнергоснабжения промышленных предприятий?

Назовите типы коммуникаций в системах теплоэнергоснабжения.

Дайте определение КПД теплового двигателя.

Перечислите факторы, влияющие на КПД теплового двигателя..

В чем отличие двигателей внутреннего и внешнего сгорания?

Какие термодинамические процессы реализуются в тепловом двигателе.

Перечислите известные Вам циклы тепловых двигателей.

Какие основополагающие уравнения термодинамики положены в основу расчета нагнетателей и тепловых двигателей?

1. Назовите основные конструктивные схемы поршневых компрессоров.

Перечислите основные элементы схем..

Что такое относительное мертвое пространство поршневого компрессора?

Объемная, массовая, приведенная производительность компрессора?

Какие допущения вводятся при рассмотрении теоретического процесса поршневого компрессора?.

Что такое индикаторная диаграмма поршневого компрессора?

Какие потери учитываются при рассмотрении действительного процесса поршневого компрессора?

Что такое коэффициент наполнения, коэффициент стабильности, объемный коэффициент компрессора?

Как определяется индикаторная мощность компрессора?

Как определяются относительные потери на всасывании и нагнетании поршневого компрессора?

Каковы условия перехода на многоступенчатое сжатие и его преимущества?

11.

Что такое оптимальная степень повышения давления и чем она обусловлена?

12.

Что такое коэффициент утечек, коэффициент производительности поршневого компрессора?

Перечислите основные параметры поршневого компрессора.

14.

. Перечислите основные конструктивные размеры поршневого компрессора 15.

.В чем состоит смысл динамического расчета механизма движения поршневого компрессора?

Опишите конструкцию мембранного компрессора.

17.

Назовите наиболее распространенные конструкции роторных нагнетателей.

18.

Опишите конструкцию компрессора с качающимся поршнем.

19.

Опишите конструкцию ротационно-пластинчатого компрессора.

20.

Опишите конструкцию жидкостно-кольцевого компрессора.

21.

Опишите конструкцию компрессора типа Рутс.

22.

Опишите конструкцию винтового компрессора 23.

Дайте описание рабочего процесса винтового компрессора.

24.

Из каких фаз состоит рабочий цикл винтового компрессора?

25.

Какие основные характеристики винтового зацепления компрессора?

26.

Назовите внутренние и внешние потери винтового компрессора.

27.

Каково назначение эксцентриситета между ротором и статором у ротационнопластинчатого компрессора?

Какова роль разгрузочных колец у ротационно-пластинчатого компрессора?

29.

Какие основные потери в ротационно-пластинчатом компрессоре?

30.

Каковы преимущества и недостатки маслозаполненных винтовых компрессоров?

31.

1.Опишите принцип действия насосов и вентиляторов центробежного типа.

2. Опишите схему насоса и вентилятора центробежного типа?

3. Какие геометрические размеры характеризуют центробежную ступень?

4. Что такое радиальная решетка профилей?

5. Назовите геометрические характеристики радиальной решетки профилей.

6. Что такое ступень турбокомпрессора?

7. Каково влияние углов входной и выходной кромок лопастей на характеристики ступени?

8. Изобразите теоретические характеристики центробежных турбомашин.

9. Каково назначение рабочего колеса?

10.Каково назначение диффузора?

11.Почему выходное устройство выполняется в виде улитки?

12. Что такое коэффициент напора и гидравлический КПД?

13. Что такое давление, развиваемое вентилятором?

14. Что такое самотяга?

15.Что такое сеть и ее характеристика?

16. Изобразите принципиальную схему осевого насоса и вентилятора.

17.Что такое плоская решетка профилей ?

18. Как связаны треугольники скоростей с профилем решетки профилей?

19. Что такое кавитация?

20. Как определяются характеристики при последовательном и параллельном соединении насосов и вентиляторов?

21. Каковы особенности конструкции и расчета дымососов?

1.Раскажите о преобразовании энергии в турбинной ступени.

2. Как связаны треугольники скоростей с решеткой профилей турбинной ступени?

3. Какие геометрические соотношения характеризуют турбинную ступень?

4. Что такое относительный лопаточный КПД ступени?

5. Что такое степень реактивности?

6. Что такое ступень турбины?

7. Перечислите основные потери в турбинной ступени.

8. Каковы особенности расширения потока в сопле с косым срезом?.

9. Каково назначение рабочего колеса турбины?

10.Назовите отличительные особенности двухвенечной ступени.

11.Перечислите основные особенности газовых турбин.

12. Что такое низкотемпературная турбина?

13. Какими параметрами оценивается эффективность турбодетандера?

1.Раскажите об устройстве дизельного двигателя.

2. Расскажите об устройстве карбюраторного двигателя.

3. Расскажите об устройстве газотурбинного двигателя.

4. Какие параметры влияют на эффективность работы ДВС?

5. Какими параметрами оценивается эффективность работы ДВС?

6. Какие параметры влияют на эффективность работы ГТУ?

7. Какими параметрами оценивается эффективность работы ГТУ?

8. Каково назначение регенеративного теплообменника в ГТУ?

9. Каково назначение регенеративных отборов в ПТУ?

10.Почему коэффициент избытка воздуха в камерах сгорания ГТУ намного превышает единицу?

11.Перечислите основные элементы камер сгорания ГТУ.

9. Ресурсное обеспечение дисциплины 9.1. Материально-техническое обеспечение дисциплины 9.1.1. Специализированные лабораторное оборудование 9.1.2. Технические средства обучения и контроля 9.1.2.1. В курсе лекций используются компьютер и мультимедийное оборудование для получения изображения на экране.

9.1.2.2. Лабораторные работы выполняются с использованием компьютеров.

9.2. Учебно-методическое и информационное обеспечение 9.2.1. Основная литература 1. Теплообменное оборудование и системы охлаждения компрессорных, холодильных и технологических установок : Учеб. пособие для вузов / И. А. Январев, В. Л. Юша, В. П. Парфенов и др. -Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005.-392 с. (гриф) 2. Галдин В.Д. Тепловые электрические станции. Схемы, оборудование, компоновка [Электронный ресурс] : учеб. Электрон. изд. локального распространения: учеб. пособие / В.Д.Галдин.- Электрон. текст. дан.(26,9 Мб).- Омск: изд-во ОмГТУ, 9.2.2. Дополнительная литература 1. Галдин В.Д.. Основы теории и расчет теплохладоэнергетических агрегатов: Учеб. пособие / В.Д. Галдин, В.И. Гриценко.-Омск: Изд-во СИБАДИ, 2008.-116с. гриф. УМО 2. Тепломассообменное оборудование промышленных предприятий : сб. задач для самостоят. и индивидуал. работы студентов / ОмГТУ; сост.: М. А. Таран, В. В. Лупенцов. -Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008.-79 c.

3. Теплотехника [Текст] : учеб. пособие / В. В. Рындин, В. В. Шалай ; ОмГТУ. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2012. - 460 с. (ЭБС).

9.2.3. Периодическая литература 1. «Промышленная теплоэнергетика», 2001-2013.

2. «Электрические станции», 1985- 3. «Теплоэнергетика», 1989-2013.

4. «Тепло и массообмен», 1992-2013.

9.2.4. Информационные ресурсы 1. Научная электронная библиотека elibrary.ru 2. ЭБС «Арбуз».

3. Патенты России.

4. Интегрум.

5. Стандарты СНГ и России.

6. Elsevier Engineering.