Рабочая программа учебной дисциплины энергетические машины и теплообменные аппараты цикл

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ И МЕХАНИКИ (ЭнМИ)
___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 141100 Энергетическое машиностроение

Профиль подготовки: Котлы, камеры сгорания и парогенераторы АЭС

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

Цикл:	профессиональный
Часть цикла:	По выбору
№ дисциплины по учебному плану:	ЭнМИ; Б3.18.1.1	ЭнМИ; Б3.18.1.1-3
Часов (всего) по учебному плану:	108
Трудоемкость в зачетных единицах:	3	6 семестр(7 КП )
Лекции	30 час	6 семестр
Практические занятия	15 час	6 семестр
Лабораторные работы	0 час	Не предусмотрено
Расчетные задания, рефераты	18 час самостоят. работы	6 семестр
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)	63 час
Экзамен	36 час	6 семестр
Курсовые проекты (работы)	72 часа	7 семестр
Аудиторные занятия	0 час	7 семестр
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)	63 часа	7 семестр
Зачёт	2 часа	6 семестр

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение теории и методики расчетов тепловых процессов в энергетических машинах и теплообменных аппаратах (ЭнМ и ТА), принципов их конструирования и особенностей эксплуатации.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

Обобщать, анализировать, воспринимать информацию, ставить цели и выбирать пути ее достижения (ОК-1)

самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-12);
анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);
принимать и обосновывать конкретные технические решения при создании объектов энергетического машиностроения (ПК-10);
демонстрировать знание теоретических основ рабочих процессов в энергетических машинах, аппаратах и установках (ПК-12);
использовать информацию о новых технологических процессах и новых видах технологического оборудования (ПК-17)
Способность и готовность проводить анализ работы объектов профессиональной деятельности (ПК-19).

Задачами дисциплины являются:

познакомить студентов с основными типами ЭнМ и ТА.
дать представление о физических процессах в ЭнМ и ТА.
научить выполнять тепловые и гидравлические расчеты ЭнМ и ТА.
научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при последующем конструировании ЭнМ и ТА.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части по выбору профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Котлы, камеры сгорания и парогенераторы АЭС" направления 141100 Энергетическое машиностроение.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Термодинамика", "Механика жидкости и газа", "Энергетические машины и установки".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин "Паротурбинные установки" и "Парогазовые установки", а также программы магистерской подготовки по направлению «Энергомашиностроение».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по ЭнМ и ТА (ОК-7, ПК-6);
теоретические основы рабочих процессов в элементах ЭнМ и ТА (ПК-12)
технологию изготовления основных элементов ЭнМ и ТА (ПК-10);
источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по технологии изготовления основных элементов ЭнМ и ТА (ПК-17).

Уметь:

самостоятельно разбираться в нормативных методиках расчета и применять их для решения поставленной задачи (ОК-7);
использовать программы расчетов характеристик тепловых схем и элементов ЭнМ и ТА (ПК-1);
осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и изучать отечественный и зарубежный опыт по конструированию и эксплуатации ЭнМ и ТА (ПК-6);
выбирать материалы для изготовления основных элементов ЭнМ и ТА в зависимости от условий работы (ПК-10);

анализировать работу ЭнМ и ТА (ПК-19).

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);
терминологией в области ЭнМ и ТА (ОК-2);
навыками поиска информации о ЭнМ и ТА (ПК-6);
информацией о технических параметрах ЭнМ и ТА для использования при конструировании (ПК-17);
навыками применения полученной информации при проектировании элементов тепловых схем энергетических установок (ПК-6).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

№ п/п	Раздел дисциплины. Форма промежуточной аттестации (по семестрам)	Всего часов на раздел	Семестр	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)				Формы текущего контроля успеваемости (по разделам)
№ п/п		Всего часов на раздел	Семестр	лк	пр	лаб	сам.	Формы текущего контроля успеваемости (по разделам)
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Схемы и циклы ТЭС с конденсационными турбинами	2	6	3	2	-	-
2	Ступень турбины	8	6	4	3	-	2	Тест
3	Многоступенчатые турбины	32	6	4	2	-	18	Выполнение типового расчета
4	Переменный режим работы турбины	2	6	4	2	-	-
5	Другие типы турбин	4	6	2	2	-	2	Тест
6	Конденсаторы	2	6	3	2	-	-
7	Система маслоснабжения и автоматического регулирования	6	6	3	-	-	-
8	Развёрнутые схемы энергетических установок	2	2	2	-	-	2	Тест
9	Конденсаторы, ПВД, ПНД, деаэраторы, СПП, маслоохладители и т.д.	12	4	5	2	-	-
	Курсовой проект						72
	Типовой расчёт						18
	Зачет	2	6	-	-	-	1	Защита типового расчета
	Экзамен	36	6	-	-	-	36	устный
	Итого:	108		30	15	-	63

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции:

Схемы и циклы ТЭС с конденсационными турбинами:

Турбинная установка. Ступень турбины. Тепловой цикл турбинной установки ТЭС и АЭС. . Влияние параметров пара на кпд . Комбинированная выработка тепла и электроэнергии. Регенеративный подогрев питательной воды. Типы паровых турбин.

Ступень турбины:

Конструктивное выполнение ступени турбины. Тепловой процесс турбинной ступени. Преобразование энергии. Треугольники скоростей. Степень реактивности. КПД аксиальной ступени. Геометрические и газодинамические характеристики решеток.

Определение основных размеров ступени. Ступени скорости. Тепловой процесс и кпд турбины со ступенями скорости. Дополнительные потери энергии в ступени. Внутренний относительный кпд ступени. Парциальный подвод пара. Методика определения основных размеров ступени. Выбор основных характеристик. Уплотнения.

Многоступенчатые турбины:

Многоступенчатые турбины. Схема многоступенчатой турбины. Основные преимущества многоступенчатой турбины. Возврат тепла в многоступенчатой турбине. Осевые усилия и методы уравновешивания осевой силы ротора. Основы выбора конструкции многоступенчатой турбины. Выбор размеров последней ступени. Распределение тепловых перепадов по ступеням турбин.

Переменный режим работы турбины:

Работа ступени на переменном режиме. Системы парораспределения (сопловое, дроссельное, обводное), их работа при частичных нагрузках турбины. Влияние отклонение начальных параметров пара на мощность турбины. Регулирование мощности паровой турбины.

Другие типы турбин:

Теплофикационные турбины. Турбины с противодавлением. Турбины с одним регулируемым отбором пара. Особенности этих турбин.

Конденсаторы:

Конденсационная установка. Конструкция конденсатора и эжектора. Тепловой процесс в конденсаторе. Влияние давления в конденсаторе на мощность и экономичность турбинной установки. Переохлаждение конденсата в конденсаторе.

Система маслоснабжения и автоматического регулирования:

Система маслоснабжения и автоматического регулирования. Схема системы маслоснабжения. Назначение, устройство и режимы работы системы маслоснабжения турбины. Задачи регулирования турбин, основные понятия. Принципиальная схема автоматической системы защиты турбины. Автомат безопасности, реле осевого сдвига, вакуум-реле, датчик относительного удлинения ротора.

Развёрнутые схемы энергетических установок:

Принципы построения развёрнутых схем ГТУ, ПТУ и ПГУ и обзор используемых теплообменников, камер сгорания, регенераторов, систем пылеудаления, глушителей шума и др.

Конденсаторы, ПВД, ПНД, деаэраторы, СПП, маслоохладители и т.д.:
Классификация теплообменных аппаратов по различным признакам; по принципу действия: поверхностные (рекуперативные и регенеративные) и смешивающие; по изменению агрегатного состояния; по схеме движения теплоносителей; по конструктивному оформлению (гладкие и оребрённые и т.д.); по роду теплоносителей (водоводяные, пароводяные и т.д.); по назначению (конденсаторы, маслоохладители и т.д.).

Основные требования к теплообменникам энергетических установок: теплогидравлические, эксплуатационные, конструктивные и технологические.

Основные уравнения для теплового расчета теплоэнергетических установок: уравнение теплового баланса, уравнение теплопередачи; определение коэффициентов теплопередачи. Средняя разность температур и методы ее вычисления. Расчет конечных температур. Определение температур поверхностей теплообмена.
4.2.2. Практические занятия

На практических занятиях решаются задачи по расчету тепловой схемы турбинной установки и проточной части турбины; изучаются конструкции основных узлов паровой турбины – роторов, корпусов, подшипников, систем парораспределения и др. (6 семестр)

4.3. Лабораторные работы

«Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены».

4.4. Расчетные задания

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Тема: проектирование цилиндра высокого давления энергетической паровой турбины (7 семестр).

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций. Презентации лекций содержат материалы по конструкциям и компановке энергетических машин и теплообменных аппаратов, а также графики и диаграммы.

Практические занятия включают тестирование с использованием компьютеров с установленным программным обеспечением.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются тесты, контрольные работы, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка за экзамен.

В приложение к диплому вносится оценка за 6 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

ЛИТЕРАТУРА

Щегляев А.В. Паровые турбины. М.: Энергоатомиздат. 1993 г.
Под. ред. Костюка А.Г. и Фролова В.В. Паровые и газовые турбины. М.: Энергоатомиздат. 1985 г.

Содержание программы распределено между двумя видами учебных занятий. Изучение ведется на лекциях и практических занятиях, а также во время проведения лабораторных работ на действующем оборудовании Учебно-экспериментальной ТЭЦ МЭИ. (см. содержание программы Производственное обучение на ТЭЦ МЭИ.)

А) основная литература:

Паровые и газовые турбины для электростанций: учебник для ВУЗов. Под ред. А.Г. Костюка. М.: Издательский дом МЭИ, 2008.
Назмеев Ю.Г., Лавыгин В.М. Теплообменные аппараты ТЭС. М: Энергоатомиздат, 1998.
Цанев С.В., Буров В.Д., Дорофеев С.Н. и др. Газотурбинные и парогазовые установки ТЭС. М., Издательство МЭИ, 2002.

б) дополнительная литература:

Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М: Изд-во МЭИ, 1999.
Гаряев А.Б. Утилизация теплоты вторичных энергетических ресурсов в конденсационных теплообменниках: учебное пособие. М.: Издательский дом МЭИ, 2010.
Ефимов А.Л. Расчет и интенсификация теплообмена в промышленных теплообменниках: учебное пособие. М.: Издательский дом МЭИ, 2005.
Теплообменное оборудование паротурбинных установок. Отраслевой каталог. ИНИИТЭИТЯЖМАШ ч.1 и 2. М., 1989.

7.2. Электронные образовательные ресурсы: программное обеспечение для тестирования

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: Thermoflow -программа для расчета тепловых схем энергетических установок; www.power-m.ru; www.utz.ru; www.turboatom.com.ua.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для презентации лекций, и компьютерный класс, оснащенный компьютерами с программным обеспечением для проведения тестирования.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 141100 «Энергетическое машиностроение» и профилю «Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Соколов В.С..

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ПГТ

д.т.н., профессор Грибин В.Г.