МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ тепловой и атомной энергетики (ИТАЭ)
____________________________________________________________________

Направление подготовки: 141700 Ядерная энергетика и теплофизика

Профиль(и) подготовки: Техника и физика низких температур

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ"

Цикл:	профессиональный
Часть цикла:	по выбору
№ дисциплины по учебному плану:	ИТАЭ; Б3.19.1
Часов (всего) по учебному плану:	72
Трудоемкость в зачетных единицах:	2	8 семестр – 2
Лекции	30 час	8 семестр – 30
Практические занятия
Лабораторные работы	15 час	8 семестр – 15
Расчетные задания, рефераты
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)	27 час	8 семестр – 27
Экзамены
Курсовые проекты (работы)

Москва - 2010

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение проблем и техники проведения низкотемпературного эксперимента для последующего использования: при конструировании криогенных систем, эксплуатации криогенных систем и проведения экспериментальных исследований.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

• 
  самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);
  
• 
  использовать основные постулаты естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического и компьютерного моделирования в теоретических и расчетно-экспериментальных исследований (ОК-10);
  
• 
  владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);
  
• 
  применять физико-математический аппарат, теоретические, расчетные и экспериментальные методы исследований, методы математического и компьютерного моделирования в процессе профессиональной деятельности (ПК-2);
  
• 
  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);
  
• 
  использовать информацию о новых технологических процессах и новых видах технологического оборудования (ПК-17).
  

Задачами дисциплины являются

• 
  познакомить обучающихся с проблемами и техникой проведения низкотемпературного эксперимента;
  
• 
  дать информацию о низкотемпературной термометрии и стандартах низкотемпературных измерений, датчиках измерения температуры, особенностях измерения давления при криотемпературах, особенностях измерения расхода однофазных и двухфазных потоков при криотемпературах;
  
• 
  научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при конструировании криогенных систем, эксплуатации криогенных систем и проведения экспериментальных исследований.
  

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к части по выбору профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Техника и физика низких температур" направления 141700 “ Ядерная энергетика и теплофизика ”.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: " Экспериментальные методы исследования", " Физика" и учебно-производственной практике.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и дальнейшем изучении дисциплин по направлению 141700 “ Техника и физика низких температур ”, а также при конструировании криогенных систем, эксплуатации криогенных систем и проведения экспериментальных исследований.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Знать:

• 
  основные источники научно-технической информации по техники проведения низкотемпературного эксперимента (ОК-7, ПК-6);
  
• 
  типы датчиков и особенности их применения при низкотемпературных измерениях, их классификацию и маркировку (ПК-10);
  
• 
  источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по техники проведения низкотемпературного эксперимента (ПК-17).
  

Уметь:

• 
  самостоятельно разбираться в методах проведения низкотемпературных экспериментов и применять только соответствующие методики для решения поставленной задачи (ОК-7);
  
• 
  осуществлять поиск, анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые методы и датчики для проведения низкотемпературных измерений (ПК-6);
  
• 
  выбирать конструкционные материалы необходимые для изготовления основных элементов низкотемпературных экспериментальных установок в зависимости от условий их работы (ПК-10);
  
• 
  анализировать информацию о новых технологиях изготовления основных элементов низкотемпературных экспериментальных установок (ПК-17).
  

Владеть:

• 
  навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);
  
• 
  терминологией в области низкотемпературного эксперимента (ОК-2);
  
• 
  навыками поиска информации о новых методиках эксперимента и новых типах датчиков (ПК-6);
  
• 
  информацией о технических параметрах оборудования используемого при конструировании низкотемпературных экспериментальных установок (ПК-17 );
  
• 
  навыками применения полученной информации при проектировании низкотемпературных экспериментальных установок (ПК-6).
  

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 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)
				лк.	пр.	лаб.	сам.
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Низкотемпературная термометрия. Стандартизация низкотемпературных измерений	4	8	2			2	Тест на знание терминологии
2	Особенности реализации реперных точек шкалы МПТШ-68	4	8	2			2	Тест на знание терминологии
3	Металлические термометры: особенности выбора материала	4	8	2			2	Тест на знание терминологии
4	Полупроводниковые термометры сопротивления.	4	8	2			2	Тест на знание терминологии
5	Особенности измерения низких температур термопарами.	6	8	2		2	2	Допуск и сдача лабораторной работы
6	Неметаллические термометры: особенности выбора материала	4	8	2			2	Тест на знание терминологии
7	Градуировка термометров сопротивления и термопар. Погрешности определения температуры.	6	8	4			2	Тест на знание терминологии
8	Особенности измерения давления при криотемпературах.	4	8	2			2	Тест на знание терминологии
9	Измерение расходных характеристик однофазных и двухфазных потоков при криотемпературах	7	8	2		3	2	Допуск и сдача лабораторной работы
10	Криостаты. Конструирование низкотемпературных установок	3	8	2			1	Тест на знание терминологии
11	Определение теплоемкости и температуропроводности твердых материалов методом регулярного режима.	10	8	4		4	2	Допуск и сдача лабораторной работы
12	Экспериментальное определение вязкости жидкости	6	8	2		2	2	Допуск и сдача лабораторной работы
13	Измерение теплопроводности методом динамического калориметра.	8	8	2		4	2	Допуск и сдача лабораторной работы
	Зачет	2	8	--	--	--	2
	Итого:	72		30		15	27

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции:

1. Низкотемпературная термометрия. Стандартизация низкотемпературных измерений

Низкотемпературная термометрия. Стандартизация низкотемпературных измерений, государственные первичные эталоны единицы температуры в интервале от 1,5 до 273,15К.

Термодинамическое понятие температуры. Основные газовые законы и их использование при измерении низких температур. Понятие температурной шкалы, реперных точек, вторичных и первичных измерительных приборов.
2. Особенности реализации реперных точек шкалы МПТШ-68

Особенности реализации реперных точек шкалы МПТШ-68 методом конденсационного термометра. Особенности измерения температуры в интервале от 1,5 до 273,15К. Реперные низкотемпературные точки. Градуировочные характеристики. Первичные и вторичные измерительные приборы.

3. Металлические термометры: особенности выбора материала

Металлические термометры: особенности выбора материала, термометры с магнитными примесями чувствительного элемента. Виды используемых материалов. Виды термометров. Градуировочные характеристики. Ошибки измерения. Методика использования. Преимущества и недостатки.

4. Полупроводниковые термометры сопротивления.

Полупроводниковые термометры сопротивления. Виды используемых материалов. Виды термометров. Градуировочные характеристики. Ошибки измерения. Методика использования. Преимущества и недостатки.

5. Особенности измерения низких температур термопарами.

Основные законы термоэлектричества. Особенности измерения низких температур термопарами. Виды используемых материалов. Виды термометров. Градуировочные характеристики. Ошибки измерения. Методика использования. Преимущества и недостатки.

6. Неметаллические термометры: особенности выбора материала

Неметаллические термометры: особенности выбора материала. Виды используемых материалов. Виды термометров. Градуировочные характеристики. Ошибки измерения. Методика использования. Преимущества и недостатки.

7. Градуировка термометров сопротивления и термопар. Погрешности определения температуры.

Градуировка термометров сопротивления и термопар. Погрешности определения температуры. Компенсация температуры свободных спаев. Регулирование температуры.

8. Особенности измерения давления при криотемпературах

Особенности измерения давления при криотемпературах. Термоакустические колебания в импульсных линиях и их влияние на метрологические характеристики датчиков давления. Тензорезистивный метод измерения давления, датчики давления нового типа.

9. Измерение расходных характеристик однофазных и двухфазных потоков при криотемпературах

Измерение расходных характеристик однофазных и двухфазных потоков при криотемпературах. Методы измерения объемного расхода, особенности градуирования датчиков расхода при помощи сильфонного насоса. Измерение объемного весового паросодержания методом высочастотного резонатора.

10. Криостаты. Конструирование низкотемпературных установок

Криостаты. Конструирование низкотемпературных установок. Стеклянные и металлические сосуды Дъюара. Понижение температуры криожидкости, пленка гелия-II. Некоторые особенности использования жидкого гелия. Измерение уровня жидкости.

11. Определение теплоемкости и температуропроводности твердых материалов методом регулярного режима.

Экспериментальное исследование теплофизических свойств веществ при криотемпературах. Стационарные методы измерения теплофизических характеристик веществ. Особенности реализации стационарных методов определения теплопроводности. Метод горизонтального плоского слоя. Государственный эталон теплопроводности в диапазоне температур 2-90 К. Определение теплоeмкости методом адиабатного калориметра, особенности конструкции адиабатного калориметра.

12. Экспериментальное определение вязкости жидкости

Экспериментальное определение вязкости веществ. Гравитационный вискозиметр. Метод Стокса и ротационный метод для определения вязкости. Особенности конструкции вискозиметра Веркина-Руденко для определения вязкости жидкостей и газов при постоянной плотности в диапазоне от 80 до 300 К.

13. Измерение теплопроводности методом динамического калориметра.

Нестационарные методы определения теплофизических свойств. Определение теплоeмкости и теплопроводности методом регулярного режима I рода.
4.2.2. Практические занятия: «Практические занятия учебным планом не предусмотрены».

4.3. Лабораторные работы:
8 семестр

№1. Измерение низких температур термопарами.

№2. Измерение расходных характеристик двухфазных потоков

№3. Определение теплоемкости и температуропроводности твердых материалов методом регулярного режима.

№4. Экспериментальное определение вязкости жидкости.

№5. Измерение теплопроводности методом динамического -калориметра.

4.4. Расчетные задания: «Расчетные задания учебным планом не предусмотрены».

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы: «Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен».
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия: Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций и видео роликов. Презентации лекций содержат большое количество фотоматериалов. Студентам раздаются распечатанные информационные материалы ( таблицы, графики, схемы и рисунки поясняющие текст лекций).

Самостоятельная работа: Самостоятельная работа включает подробное изучение дополнительной литературы, подготовку к тестам. Использование интернета для поиска информации о новых методах и датчиках для низкотемпературного эксперимента. Подготовку к зачету. Подготовку и сдачу лабораторных работ.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, допуск и сдача лабораторных работ.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется по результату тестов и сданных лабораторных работ.

В приложение к диплому за 8 семестр вносится зачёт с оценкой.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Орлова М. Г. и др. "Низкотемпературная термометрия". М.:Энергоатомиздат,1987г.

2. Платунов Е. С. и др. "Теплофизические измерения и приборы". Л.: Машиностроение",1986г.

3. Розанов Л. М. "Вакуумная техника", М. :"Высшая школа",1990г.

4. Новицкий Г. В. и др. "Оценка погрешностей результатов измерений", Л.:Энергоатомиздат,1991г.

5. Справочник по физико-техническим основам криогеники. Под ред. М.П. Малкова. М.:Энергоатомиздат, 1985г.

6. Рогельберг И.Л., Бейлин В.М. Сплавы для термопар. Справочное издание. М.: Металлургия, 1983

б) дополнительная литература:

1. М.Ю. Колосов, ред. А.С. Куликов. Определение теплоемкости и температуропроводности твердых материалов методом регулярного режима. М.: МЭИ, 1986, 8 с.

2. В.В. Чурбанов, ред. А.С. Куликов. Экспериментальное определение вязкости жидкости М.: МЭИ, 1986, 9с.

3. А.С. Куликов, М.М. Аминов, ред. Ю.И. Крохин. Измерение теплопроводности методом динамического -калориметра. М.: МЭИ, 1984, 12с.

4. Т.А. Алексеев, ред Ю.И. Крохин. Электромоделирование процесса нестационарной теплолпроводности. М.: МЭИ, 1984, 12с.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций.

Для проведения лабораторных работ необходимо наличие аудитории и специальных экспериментальных стендов.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 141700 «Ядерная энергетика и теплофизика» и профилю «Техника и физика низких температур».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Бухаров А.В.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Низких температур

д.т.н., профессор Дмитриев А.С.