Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Липецкий государственный технический университет»

Металлургический институт

УТВЕРЖДАЮ

Директор

Чупров В.Б.

«» _ 2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Профиль подготовки: «Теплофизические основы конструирования, эксплуатации и автоматизации промышленных печей»

Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная г. Липецк – 2011 г.

1. Цели освоения дисциплины Целями освоения дисциплины «Теплообменные аппараты в металлургии» являются:

изучение современных тенденций в конструировании и методов расчета теплообменных аппаратов;

выработка знаний, умений, навыков и компетенций, необходимых для анализа и совершенствования режимов эксплуатации теплообменных аппаратов;

выработка знаний, умений, навыков и компетенций, необходимых для техникоэкономического обоснования принятых конструктивных и технологических решений при проектировании и эксплуатации теплообменных аппаратов.

2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО Изучение дисциплины «Теплообменные аппараты в металлургии» призвано помочь студентам овладеть теорией и навыками решения основных задач, связанных с разработкой эффективных конструкций и режимов эксплуатации теплообменных аппаратов, в том числе, и с использованием компьютерных технологий.

Учебная дисциплина входит в раздел «М.1. Общенаучный цикл. Вариативная часть» ФГОС ВПО по направлению подготовки 150400.68 «Металлургия» (квалификация (степень) «магистр»), профиль подготовки «Теплофизические основы конструирования, эксплуатации и автоматизации промышленных печей».

Для изучения дисциплины необходимы компетенции, сформированные в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки 150400.62 «Металлургия» (квалификация (степень) «бакалавр»).

Изучение дисциплины необходимо как предшествующее для:

- изучения дисциплин «Проблемы энергосбережения в металлургии», «Современные материалы в печестроении», «Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами»;

- прохождения научно-исследовательской практики;

- выполнения итоговой квалификационной работы.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В результате освоения дисциплины обучающийся должен обладать следующими общепрофессиональными компетенциями:

уметь применять инновационные методы решения инженерных задач (ПК-1);

уметь использовать принципы управления качеством и процессного подхода с целью выявления объектов для улучшения (ПК-2);

уметь применять основные принципы рационального использования природных ресурсов и защиты окружающей среды (ПК-3);

уметь разрабатывать технико-экономическое обоснование инновационных решений в профессиональной деятельности (ПК-5);

уметь разрабатывать научно-техническую документацию, оформлять научно-технические отчеты, обзоры, публикации по результатам выполненных исследований (ПК-7);

уметь прогнозировать работоспособность материалов в различных условиях их эксплуатации (ПК-14);

уметь разрабатывать предложения по совершенствованию технологических процессов и оборудования (ПК-15);

уметь разрабатывать предложения по повышению эффективности использования ресурсов (ПК-21);

уметь на основе системного подхода строить модели для описания и прогнозирования явлений, осуществлять их качественный и количественный анализ с оценкой пределов применимости полученных результатов (ПК-22);

уметь планировать и проводить аналитические, имитационные и экспериментальные исследования; критически оценивать данные и делать выводы (ПК-23);

уметь применять инженерные знания для разработки и реализации проектов, удовлетворяющих заданным требованиям (ПК-26);

уметь разрабатывать технические задания на проектирование нестандартного оборудования, технологической оснастки, средств автоматизации процессов (ПК-29).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

современные тенденции в конструировании и методы расчета теплообменных аппаратов;

принципы поиска решения технической реализации технологического процесса;

технологические, эксплуатационные и энергоэкономические требования, предъявляемые к теплообменным аппаратам;

методы оценки эффективности эксплуатации теплообменных аппаратов;

методы расчета теплового и материального баланса.

Уметь:

формулировать требования, предъявляемые к проектным решениям и режимам эксплуатации теплообменных аппаратов;

прогнозировать основные параметры функционирования аппаратов;

комбинировать теплотехнические принципы и конструктивные схемы использования теплообменных аппаратов;

использовать критерии эффективности для разработки и/или выбора оптимальных конструкций и режимов эксплуатации теплообменных аппаратов;

анализировать и предлагать пути совершенствования режимов эксплуатации теплообменных аппаратов.

Владеть:

методами расчета конструктивных параметров, теплового и материального балансов основных теплообменных аппаратов и устройств;

методами оценки эффективности принятых конструктивных и технологических решений при проектировании и модернизации теплообменных аппаратов;

методами и средствами компьютерной обработки проектной и эксплуатационной информации о работе теплообменных аппаратов.

4. Структура и содержание дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

1 Методические основы реализации эффективных теплотехнических и плообменных аппаратов 1 Методические основы реализа- Основные исходные положения. Схема поиска решения ции эффективных теплотехниче- технической реализации технологического процесса (4).

ских и конструктивных схем Требования к теплотехнологическим установкам (2).

теплообменных аппаратов Прогнозирование основных параметров теплообменных 2 Критерии оценки совершенства Энергетические, энергоэкономические и экономические теплотехнологических устано- критерии совершенства тепловых схем работы теплообвок менных аппаратов (8).

3 Критерии эффективности и оп- Общие и частные критерии совершенства теплотехничетимизация теплотехнических ских принципов и конструктивных схем (4).

принципов и конструктивных Сравнительный анализ теплотехнических принципов (4).

схем теплообменных аппаратов Энергоэкономическая оптимизация (4).

5. Образовательные технологии В соответствии с требованиями ФГОС ВПО при изучении дисциплины «Теплообменные аппараты в металлургии» предусматривается использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий. При проведении практических занятий и самостоятельной работе студентов используются семинары в диалоговом режиме, компьютерные модели.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной 1) Текущий контроль При изучении дисциплины по каждому из разделов согласно таблице «Структура дисциплины» проводятся семинары в диалоговом режиме с использованием расчетных и имитационных компьютерных моделей.

Темы семинаров:

Семинар № 1. Выбор эффективной конструкции кожухотрубчатого рекуператора.

Семинар № 2. Сравнительная критериальная оценка эффективности эксплуатации металлического и керамического рекуператора.

Семинар № 3. Энергоэкономическая оптимизация конструкции высокотемпературного регенеративного теплообменника (доменного воздухонагревателя).

2) Промежуточная аттестация (контроль) Промежуточная аттестация (контроль) представляет собой экзамен, проходящий в виде презентации и защиты результатов выполнения технического задания, выданного преподавателем.

Пример технического задания.

Определить поверхность нагрева и линейные размеры трубчатого радиационноконвективного рекуператора для нагрева воздуха в количестве 2000 м3/ч от 20 оС до 350 оС. Количество продуктов сгорания, поступающих в рекуператор, составляет 1700 м3/ч, а их температура 850 оС. Для изготовления рекуператора используют стальные трубы диаметром 50 мм и толщиной стенки 5 мм.

3) Самостоятельная работа студентов в объеме 58 часов включает подготовку к практическим и семинарским занятиям (36 часов), работу с основной и дополнительной литературой и подготовку презентации к экзамену (22 часа).

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) Основная литература:

1. Современные нагревательные и термические печи (конструкции и технические характеристики): Справочник. / В.Л.Гусовский, М.Г.Ладыгичев, А.Б.Усачев – М.: «Теплотехник», 2007.

2. Современные горелочные устройства (конструкции и технические характеристики):

Справочник. / А.А.Винтовкин, М.Г.Ладыгичев, В.Л.Гусовский, А.Б.Усачев – М.: «Машиностроение», 2001.

3. Плавильные агрегаты: теплотехника, управление и экология. Справочное издание в 4-х книгах/ В.Г.Лисиенко, Я.М.Щелоков, М.Г.Ладыгичев – М.: «Теплотехник», 2006.

4. Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология. Справочное издание в 2-х книгах/ В.Г.Лисиенко, Я.М.Щелоков, М.Г.Ладыгичев – М.: «Теплотехник», 2006.

5. Топливо: рациональное сжигание, управление и технологическое использование. Справочное издание в 3-х книгах/ В.Г.Лисиенко, Я.М.Щелоков, М.Г.Ладыгичев – М.: «Теплотехник», 2006.

6. Гущин С.Н. Теплотехника и теплоэнергетика металлургического производства. – М.:

«Металлургия», 1993. – 366 с.

б) Дополнительная литература:

1. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / А.М.Бакластов, В.М.Бродянский, Б.П.Голубев и др.; под общ. ред. В.А.Григорьева и В.М.Зорина – М.: «Энергоатомиздат», 1983. – 552 с., ил. – (Теплоэнергетика и теплотехника).

2. Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки: Учебник для вузов/ И.И.Перелетов, Л.А.Бровкин, Ю.И.Розенгарт и др.; под ред. А.Д.Ключникова – М.: «Энергоатомиздат», 1989. – 336 с., ил.

3. Математические методы теплофизики: Учебник для вузов. / В.С.Швыдкий, М.Г.Ладыгичев, В.С.Шаврин – М.: «Машиностроение», 2001.

4. Расчет нагревательных и термических печей: Справ. изд. / С.Б.Василькова, М.М.Генкина, В.Л.Гусовский и др.; под общ. ред. В.М.Тымчака и В.Л.Гусовского – М.: «Металлургия», 1983. – 480 с., ил.

5. Китаев Б.И. Теплотехнические расчеты металлургических печей – М.: «Металлургия», 1970. – 528 с., ил.

в) Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1. Программа «FUTER – расчет тепловых потерь через многослойную футеровку в стационарных и нестационарных условиях» (Разработка кафедры теплофизики ЛГТУ).

2. Программа «KAUPER – тепловой расчет регенератора (доменного воздухонагревателя)»

(Разработка кафедры теплофизики ЛГТУ).

3. Программа «Расчет теплообмена при обтекании пучков труб» (Разработка кафедры теплофизики ЛГТУ).

4. Программа «Расчет материального и теплового балансов сушильного барабана» (Разработка кафедры теплофизики ЛГТУ).

5. Программа «Расчет материального и теплового балансов котлоагрегатов» (Разработка кафедры теплофизики ЛГТУ).

6. Программа «Расчет материального и теплового балансов вращающейся обжиговой печи»

(Разработка кафедры теплофизики ЛГТУ).

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Для успешного проведения занятий по дисциплине «Теплообменные аппараты в металлургии» вуз располагает необходимой материально-технической базой, обеспечивающей проведение всех видов занятий, предусмотренных данной программой, и соответствующей действующим санитарным и противопожарным правилам и нормам:

специализированными аудиториями для проведения практических занятий;

специализированным компьютерным классом для проведения семинаров с использованием расчетных и имитационных компьютерных моделей;

необходимым программным обеспечением и выходом в Интернет;

научно-технической и методической литературой.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению 150400.68 «Металлургия» (квалификация (степень) «магистр»), профиль подготовки «Теплофизические основы конструирования, эксплуатации и автоматизации промышленных печей».

Программа одобрена на заседании кафедры теплофизики «_» 2011 г., протокол № _.