Теоретичні основи теплотехніки
Спеціальність: Теплоенергетика
Код дисципліни: 6.144.00.O.013
Кількість кредитів: 8.00
Кафедра: Теплоенергетика, теплові та атомні електричні станції
Лектор: Доцент, к.т.н. Лис Степан Степанович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Внаслідок вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здатним продемонструвати здатність розв’язувати спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі теплоенергетики або у процесі навчання.
Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
інтегральної:
- здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі теплоенергетики або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів термодинаміки та тепломасообміну і характеризуються комплексністю та невизначеністю умов.
загальних:
- базові знання в галузі теплоенергетики, необхідні для освоєння професійно-орієнтованих дисциплін;
- здатність до застосування знань на практиці;
- здатність здійснювати пошук та аналізувати інформацію з різних джерел.
фахових:
- базові знання наукових понять, теорій і методів, необхідних для розуміння принципів роботи та функціонального призначення теплоенергетичних систем та їх обладнання.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі програмні результати навчання:
ПР1 (Знати і розуміти математику, фізику, хімію на рівні, необхідному для досягнення результатів освітньої програми)
Лекції, лабораторні та практичні заняття - інформаційно-рецептивний метод, репродуктивний метод, евристичний метод, самостійна робота – репродуктивний метод, дослідницький метод
Поточний контроль – виконання та захист практичних і лабораторних робіт, усне опитування. Екзамен – письмове опитування, тестовий контроль
ПР17 (Аргументувати і доносити судження, які відбивають інженерні рішення в сфері теплоенергетики та відповідні соціальні, екологічні та етичні проблеми до фахівців і нефахівців) Лекції та практичні заняття - інформаційно-рецептивний метод, репродуктивний метод, евристичний метод, метод проблемного викладу. Самостійна робота: репродуктивний метод
Поточний контроль – виконання та захист практичних робіт, усне та фронтальне опитування
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: пререквізити:
• Вища математика
• Фізика
• Хімія
кореквізити:
• Технічна термодинаміка
• Тепломасообмін у ядерних установках
• Турбіни АЕС
Короткий зміст навчальної програми: Розглянуті основи однієї із загально-технічних дисциплін, необхідної для розвитку виробничо-технічних, проектних, конструкторських та дослідницьких задач. Основна увага зосереджена на законах технічної термодинаміки, засвоєння закономірностей перебігу різноманітних термодинамічних процесів та особливостей реалізації термодинамічних циклів, як основи теплоенергетики.
Опис: Тема 1. Вступ. Основи теплотехніки, її місце і роль у підготовці фахівців. Зв’язок основ теплотехніки з іншими галузями знань.
Тема 2. Внутрішня енергія. Ентропія. Ентальпія. Робота і теплота як форми передачі енергії. Графічне зображення роботи і теплоти в Pv – і Ts – координатах. Ідеальний газ. Рівняння станів ідеальних газів.
Тема 3. Перший закон термодинаміки. Визначення і аналітичний вираз першого закону термодинаміки. Рівняння першого закону термодинаміки для потоку. Загальний метод дослідження термодинамічних процесів. Термодинамічний аналіз ізохорного, ізобарного, ізотермічного, адіабатного і політропного процесів.
Тема 4. Другий закон термодинаміки. Основні визначення і аналітичний вираз другого закону термодинаміки. Прямий і обернений цикли Карно.
Тема 5. Реальний газ. Властивості реальних газів. Водяна пара. Термодинамічні таблиці води і водяної пари. PV –, TS –, HS – діаграми водяної пари. Розрахунок термодинамічних процесів водяної пари з допомогою таблиць і HS – діаграми.
Тема 6. Вологе повітря. Визначення поняття “вологе повітря”. Основні величини, що характеризують стан вологого повітря. Hd – діаграма вологого повітря.
Тема 7. Термодинаміка потоку. Витікання і дроселювання газів і парів. Основні положення. Рівняння витікання. Швидкість витікання і робота, якою володіє тіло. Критичне відношення тисків. Критичний режим. Сопло Лаваля.
Тема 8. Процеси стиску газів в компресорах. Класифікація компресорів і принцип дії. Індикаторна діаграма. Термодинамічний аналіз процесів у компресорах. Повна робота, затрачена на привід компресора. Багатосхідчастий стиск. Зображення термодинамічних процесів, що відбуваються в компресорах в PV – і TS – діаграмах.
Тема 9. Цикли двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ). Принцип дії поршневих ДВЗ із підводом теплоти при сталому тиску, сталому об’ємі та змішаним підведенням теплоти.
Тема 10. Цикли газотурбінних установок (ГТУ) і паросилових установок (ПСУ). Принцип дії ГТУ. Цикли ГТУ з ізобарним підводом теплоти. Загальні відомості про цикли реактивних двигунів. Принципова схема ПСУ. Цикли холодильних машин і теплових насосів. Принципова схема і термодинамічний аналіз холодильної машини парокомпресійного типу.
Тема 11. Основні поняття і визначення теорії теплообміну. Передача теплоти теплопровідністю, конвекцією і тепловим випромінюванням. Складний теплообмін. Теплопровідність. Закон Фур’є. Коефіцієнт теплопровідності.
Тема 12. Конвективний теплообмін. Рівняння Ньютона-Ріхмана. Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією ?. Диференційне рівняння теплообміну. Основи теорії подібності. Фізичний зміст основних критеріїв подібності. Тепловіддача при русі середовища.
Тема 13. Теплообмін випромінюванням. Закони теплового випромінювання Планка, Стефана-Больцмана, Кірхгофа. Теплопередача. Теплопередача через плоску і циліндричну багатошарові стінки.
Тема 14. Основи теплового розрахунку теплообмінних апаратів. Класифікація, призначення і схеми теплообмінних апаратів. Конструкторський і перевірочний теплові розрахунки теплообмінників. Середній температурний напір.
Тема 15. Промислова теплотехніка. Види органічних палив та їх характеристики. Класифікація палив. Елементарний склад палив. Теплота згоряння. Коефіцієнт надлишку повітря.
Методи та критерії оцінювання: • письмові звіти з лабораторних робіт, звіти з практичних робіт, усне опитування, (30%)
• підсумковий контроль (70 %, контрольний захід, екзамен): письмово-усна форма (70%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Максимальна оцінка в балах:
Лабораторні заняття - 15
Практичні заняття - 15
Разом за поточний контроль - 30
Семестровий контроль (письмова компонента) - 60
Семестровий контроль (усна компонента)- 10
Разом за дисципліну - 100
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: лабораторні звіти та звіти про практику, поточний (усний і письмовий) контроль, письмовий та поєднаний з усною компонентою екзамен.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Драганов Б.Х. Теплотехніка / Б.Х. Драганов, А.А. Волинський, А.Б. Міщенко, Є.М. Письменний // «ІНКОС». – Київ, 2005. – 504 с.
2. Чепурний М.М. Технічна термодинаміка. Ч.І: Навч. посібник / М.М. Чепурний, С.Й. Ткаченко // ВДТУ. – Вінниця, 1997. – 109 с.
3. Гнатишин Я.М., Криштапович В.І. Теплотехніка : Навч. посібник. – К.: Знання, 2008. – 364 с.
4. Чепурний М.М., Ткаченко С.Й. Основи технічної термодинаміки. Вінниця, – „Поділля-2000”. – 2004. – 352с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).