Министерство транспорта Российской Федерации
Шифр дисциплины; СД. Ф. 03
СУДОВЫЕ КОТЕЛЬНЫЕ
И
ПАРОПРОИЗВОДЯЩИЕ УСТАНОВКИ
Рабочая программа по специальности 240500
«Эксплуатация судовых энергетических установок»
Новосибирск, 2005
Рабочая программа составлена доцентом Г.Л. Егоровым на основании Государственного образовательного стандарта профессионального высшего образования: государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности 240500 «Эксплуатация судовых энергетических установок».
Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры термодинамики и судовых энергетических установок НГАВТ 17.10.2001.
Зав. кафедрой В.Д. Сисин Программа согласована:
Зав. кафедрой СДВС С.А. Калашников Декан заочного обучения А.А. Ратничкин Рабочая программа одобрена советом судомеханического факультета 01.03.02. пр. 07/02.
Председатель совета СМФ Д.Л. Дёзин
1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Курс «Судовые котельные и паропроизводящие установки» является специальным, одним из базовых при подготовке инженеров механиков по специальности 240500 « Эксплуатация судовых энергетических установок».Изучение курса базируется на механико-математических и теплотехнических дисциплинах: высшая математика, теоретические основы теплотехники, химия, гидро и газодинамика, строительная механика, материаловедение и др.
Задача изучение курса – освоение основных законов горения топлива, переноса теплоты, теплообмена, усвоение основных результатов теоретических и экспериментальных исследований, изучение современных конструкций котельных агрегатов, вопросов их эксплуатации и техники безопасности.
2 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
После изучения дисциплины, обучаемый должен:иметь представление:
-- об устройстве котлов и процессах происходящих в них;
-- о методах расчётов автономных и утилизационных котлов;
-- об основных требованиях и методах технической эксплуатации котельных установок;
знать и уметь использовать:
-- систему проектной, конструкторской документации;
-- проведение теплотехнических испытаний котлов;
-- анализ режима работы котла, пути повышения экономичности котлоагрегата;
иметь навыки:
-- выполнение расчётов по газовой и пароводяной стороне котла, теплопередаче, прочности элементов котла;
-- в определении последовательности действий в различных ситуациях эксплуатации котельных установок.
3 ОБЪЁМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Очное обучение (О) Заочное Виды учебной работы обучение (З) Всего Семестры Всего часов часов (курс – 4 ) 7ОБЩАЯ ТРУДОЁМКОСТЬ
ДИСЦИПЛИНЫ 120/120 86/82 34/38 Аудиторные занятия 89/90 75/72 14/18 Лекции 45/36 45/45 Лабораторные работы (ЛР) 30/36 30/36 Практические занятия по курсовому проектированию 14/18 14/ Самостоятельная работа 31/30 11/10 20/20 Расчётно-графическая Вид итогового контроля Примечания 1 Знаменатель в таблице относится к ускоренной подготовке.2 При ускоренной подготовке, изучение курса и экзамен осуществляется на 6 семестре, курсовая работа, защита курсовой работы в 7 семестре.
4 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Разделы, темы дисциплины и виды занятийО ЗОЗО З О З
Раздел 1. Котельная установка судна Тема 1.1 Введение.Типы, назначение судовых котлов и паропроизводящих установок. Судовые потребители пара 2/ Раздел 2 Принцип действия и рабочие процессы котлов и парогенераторов Тема 2.1 Процессы, происходящие в топке котла, процессы теплообмена, роль отдельных элементов поверхности нагрева котла. Представление Тема 2.2 Котельное топливо. Классификация, характеристики Тема 2.3 Основы теории и материального баланса процесса горения органического Раздел 3 Тепловой и эксергический балансы котла Тема 3.1 Тепловой и Тема 3.2 Нагрузочные характеристики котла.
Раздел 4 Теплообмен в котлах Тема 4.1 Теплообмен Раздел 5 Циркуляция, парообразование, накипеобразование, коррозия Тема 5.1 Процессы циркуляция в котле Тема 5.2 Показатели товка. Чистота пара Раздел 6 Газодинамические процессы в котлах и их характеристики ние газового тракта Тема 6.2 Газодинамические характеристики газового тракта, выбор тягодутьевого Раздел 7 Конструкция котлов, их систем и элементов Тема 7.1 Материалы, Тема 7.2 Требования классификационных Раздел 8 Правила технической эксплуатации, техника безопасности и противопожарные мероприятия при эксплуатации котлов Тема 8.2 Техника 4.2 Содержание разделов и тем дисциплины
СЕДЬМОЙ СЕМЕСТР
Раздел 1. Котельная установка судна Тема 1.1 Введение. Типы, назначение судовых котлов и паропроизводящих установок. Судовые потребители пара Назначение главных и вспомогательных котельных установок, автономные и утилизационные котлы. Потребители пара на судне.Тема 1.2 Классификация котлов и парогенераторов Классификация котлов по конструктивным признакам, роду топлива, организации поверхности нагрева, газодинамического тракта и др.
Эксплуатационные и динамические, конструктивные показатели котельной установки и парогенераторов.
Раздел 2 Принцип действия и рабочие процессы котлов и парогенераторов Тема 2.1 Процессы, происходящие в топке котла, процессы теплообмена, роль отдельных элементов поверхности нагрева котла.
Представление о химических процессах котловой воды Рассматривается принцип действия котла, роль отдельных элементов сгорания топлива и получение пара.
Рассматриваются вопросы накипеобразования.
Тема 2.2 Котельное топливо. Классификация, характеристики топлив. Водо-топливные эмульсии Рассматриваются различные виды топлив и физико-химические характеристики топлива.
Влияние водо-топливной эмульсии на качество сгорания топлива и тепловой баланс котла.
Тема 2.3 Основы теории и материального баланса процесса горения органического топлива Уравнение горение топлива. Теоретическое и действительное количество воздуха, необходимое для сжигания топлива. Объём продук тов сгорания диаграмма J – t.
Раздел 3 Тепловой и эксергический балансы котла Тема 3.1 Тепловой и эксергический балансы котла Тепловые потери в котле, полезная теплота, КПД котла. Балансы тепловой по газовой стороне и водяной.
Тема 3.2 Нагрузочные характеристики котла. Испытание котла Определение коэффициента избытка воздуха по газовому анализу. Влияние коэффициента избытка воздуха на КПД котла.
Раздел 4 Теплообмен в котлах Тема 4.1 Теплообмен в топке Лучистый теплообмен, определение размеров топки, адиабатная температура сгорания топлива. Температура топки, температура газов на выходе из топки.
Тема 4.2 Конвективный теплообмен Теплопередача в парообразующих пучках. Расчёт пучков, определение их конструктивных размеров.
Теплообмен в пароперегревателях, расчёт пароперегревателя. Теплообмен в экономайзерах их расчёт.
Тема 4.3 Расчёт котлов Схемы расчёта водотрубного, газотрубного и утилизационного котлов.
Раздел 5 Циркуляция, парообразование, накипеобразование, коррозия Тема 5.1 Процессы парообразования и циркуляция в котле Факторы, определяющие циркуляцию воды в котле. Расчёт гид равлических сопротивлений циркуляционного контура.
Тема 5.2 Показатели качества воды, накипеобразование, коррозия Показатели и требования, предъявляемые к питательной котловой воде. Процесс накипеобразования. Продувка котлов. Коррозия поверхностей нагрева.
Тема 5.3 Водоподготовка. Чистота пара Методы до котловой и внутри котловой водоподготовки. Пути повышения чистоты пара.
Раздел 6 Газодинамические процессы в котлах и их характеристики Тема 6.1 Сопротивление газового тракта Расчёт сопротивлений газового тракта. Самотяга.
Тема 6.2 Газодинамическая характеристика газового тракта, выбор тяго-дутьевого вентилятора Использование газодинамической характеристики котла и характеристики вентилятора при его выборе.
Раздел 7 Конструкция котлов, их систем и элементов Тема 7.1 Материалы, применяемые в котлостроении, трубопроводы, арматура Механические характеристики материалов, допускаемые напряжения. Расчёт на прочность основных элементов котла, трубопроводов. Выбор арматуры.
Тема 7.2 Требования классификационных обществ Основные требования, предъявляемые к котлам. Периодичность освидетельствования котлов, объём работ в освидетельствованиях.
Раздел 8 Правила технической эксплуатации, техника безопасности и противопожарные мероприятия при эксплуатации котлов Тема 8.1 Режим работы котлов. Требования правил технической эксплуатации Содержание требований правил технической эксплуатации, их учёт при различных условиях эксплуатации котлов (подготовка к навигации, розжиг котла, подъём пара, выбор режима работы, наблюдение в работе, снижение давления в аварийных ситуациях). Техническое обслуживание котлов.
Тема 8.2 Техника безопасности и противопожарные мероприятия Обязанности машинной команды по обеспечению безаварийной работы котла. Требования по безопасным приемам при обслуживании котла.
Меры снижающие пожарную опасность. Средства пожаротушения в котельных отделениях.
5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
№ раздела (темы) Наименование лабораторных работ Раздел 7 Конструкция котлов, их систем и элементов Тема 1.2 Классифи- Классификация и конструкция котлов.кация котлов и паро- По плакатам и натурному образцу изучение генераторов конструкции газотрубных и водотрубных котТема 7.1 Материалы, лов, их систем и элементов применяемые в котлостроении, трубопроводы, арматура Тема 2.2 Котельное т Характеристики топлива.
топливо. Классифи- На лабораторных установках определение хакация, характеристи- рактеристик жидкого топлива.
ки топлив. Водо- ЛР № 1 – определение плотности топлива.
топливные эмульсии ЛР № 2 – определение температуры вспышки.
Тема 2.3 Основы тео- Количество воздуха для 1 кг топлива продукрии и материального тов сгорания 1 кг топлива.
баланса процесса Построение диаграммы J – t.
горения органическо- Цель – закрепление теоретического материала го топлива путём выполнения РГР.
РГР № 2 – теплосодержание продуктов сгорания 1 кг топлива, построение диаграммы J – t.
Раздел Тема 3.1 Тепловой и эксергический балан- Тепловой баланс котла, КПД котла.
сы котла Цель – закрепление теоретического материала.
Тема 3.2 Нагрузоч- РГР № 3 – тепловой баланс котла.
ные характеристики Испытание котлов.
котла. Испытание Цель – выполнение лабораторных работ, оскотла воение методики испытаний.
6 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
7 КУРСОВАЯ РАБОТА
Тема 1 Вводное занятие Выдача заданий. Объяснение состава работы. График выполнения работы.Тема 2 Расчёт характери- Расчёт химического состава топлива, тестик топлива и состава плоты сгорания, объёма воздуха для сгопродуктов сгорания. рания топлива. Состав и объём продуктов Тема 3 Тепловой баланс Расчёт и построение диаграммы J – t, котла. тепловой баланс котла, определение потерь котла, КПД котла, расхода топлив.
Тема 4 Расчёт лучистого Конструирование топки.
теплообмена в топке. Расчёт температуры на выходе из топки, Тема 5 Расчёт парообра- Конструирование пучка. Построение эсзующего пучка. киза поперечного сечения котла.
Тема 6 Расчёт паропере- Конструирование и расчёт пароперегрегревателя и водяного эко- вателя и экономайзера.
номайзера.
Тема 7 Прочностные рас- Расчёт на прочность пароводяного и вочёты, чертёж котла. дяных коллекторов, выполнение чертежа
8 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
8.1 Расчётно-графическая работа Тема 2.3 Основы теории и РГР № 1. Определение количество воздуматериального баланса ха для сгорания одного килограмма топпроцесса горения органи- лива, объём продуктов сгорания.ческого топлива РГР № 2. Расчёт и построение диаграммы Тема 3.1 Тепловой и РГР № 3. Расчёт теплового баланса котла эксергический балансы по газовой и водяной стороне.
котла 8.2 Цель, содержание и рекомендованная структура курсовой работы С целью закрепление теоретического материала, приобретение навыков проектирования котельных агрегатов, обучаемые выполняют курсовую работу по судовым котельным установкам.
Курсовая работа выполняется по индивидуальному заданию, в основу которого положен нормативный метод ЦКТИ. Определяются основные конструктивные размеры топки и конвективных поверхностей нагрева. Выполняется компоновочный чертёж котла.
Содержание курсовой работы, её структура и часы самостоятельной работы приведены в нижеследующей таблице.
2 Материальный баланс процесса тов топки.
С учётом изучения литературы.
Примечание – состав проекта газотурбинного котла имеет аналогичную структуру.
9 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
9.1 Рекомендуемая литература а) Основная литература 1 Енин В.И., Донисенко Н.И., Костылев И.И. Судовые котельные установки, - М. : Транспорт, 1993, - 217 с.2 Правила классификации и постройки морских судов. Морской Регистр судоходства. – С.П., 1995. – 442 с.
3 Правила классификации и постройки судов внутреннего плава ния Российский речной Регистр. – М. : «По Волге», 2002. – 1274 с.
б) Дополнительная литература 4 Егоров Г.Л. Определение температуры вспышки жидкого топлива. Методические указания для проведения лабораторных работ. – Новосибирск, : НГАВТ, 1998. – 5 с.
5 Егоров Г.Л. Определение вязкости жидкого топлива. Методические указания для проведения лабораторных работ. – Новосибирск, :
НГАВТ, 1998. – 5 с.
6 Дергачев А.В. Определение теплоты сгорания. Методические указания для проведения лабораторных работ. – Новосибирск, :
НИИВТ, 1898. – 11 с.
7 Егоров Г.Л. Анализ продуктов сгорания топлива. Методические указания для проведения лабораторных работ. – Новосибирск, :
НИИВТ, 1998. – 8 с.
8 Егоров Г.Л. Испытание водогрейного котла КОАВ-63. Методические указания для проведения лабораторных работ. – Новосибирск, :
НГАВТ, 1998. – 6 с.
9 Андриевский В.Г. Тепловой расчёт судового вспомогательного котла. Методические указания. – Новосибирск, : НИИВТ, 1993. – 56 с.
10 Андриевский В.Г., Фролов В.М. Выполнение чертежей в курсовых и дипломных проектах. Методические указания. – Новосибирск,: НГИИТ, 1991. – 46 с.
9.2 Средства обеспечения освоения дисциплины Действующий вспомогательный водогрейный котёл, учебные плакаты, компьютерный вариант методических указаний.
10 МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
Лаборатория топлива и смазки оснащена лабораторными установками для анализа топлива (теплота сгорания, вязкость, температура вспышки, плотность), для определения состава уходящих газов (газоанализатор).Лаборатория вспомогательных механизмов с действующим натурным автоматизированным водогрейным котлом и стендами по испытанию насосов и вентиляторов.
11 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО
ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
При изложении лекционного материала теоретические разделы тесно увязывать с практикой проектирования, строительства и эксплуатации котлов.12 ФОРМЫ КОНТРОЛЯ Экзамен на 7 семестре при условии выполнения учебного плана (выполнение и защита лабораторных и расчётно-графических работ).
Защита курсовой работы на 8 семестре, оценивается с учётом сроков и качества выполнения и знаний предмета (теоретического материала).