
- •Северо-Западный государственный заочный технический университет
- •1. Информация о дисциплине «теплотехника»
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1. Содержание дисциплины по гос
- •190601.65 – Автомобили и автомобильное хозяйство.
- •150501 – Материаловедение в машиностроении.
- •150104 – Литейное производство черных и цветных металлов.
- •1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.3. Перечень видов практических занятий и контроля:
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа (136 часов)
- •Раздел 1. Техническая термодинамика (36 часов)
- •Раздел 2. Тепломассообмен (40 часов)
- •Раздел 3. Гидрогазодинамика
- •3.1. Гидростатика. Гидравлика
- •3.2. Газодинамика
- •3.3. Техническая гидрогазодинамика
- •Раздел 4. Топливо и теория горения
- •4.1. Характеристики энергетических топлив
- •4.2. Уравнения сгорания и физико-химические основы горения топлива
- •4.3. Процессы сгорания жидкого, газообразного и твердого топлива
- •5. Промышленная теплоэнергетика (10 часов)
- •5.1. Теплоснабжение населения и предприятий. Экономия энергоресурсов
- •5.2. Снижение энергопотерь и вредных выбросов в окружающую среду
- •2.2. Тематический план дисциплины «теплотехника»
- •2.2.1. Тематический план лекций для студентов заочной формы обучения
- •2.2.2. Тематический план дисциплины «Теплотехника» для студентов очно-заочной формы обучения
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины «Теплотехника»
- •Раздел 3 Гидрогазо- Динамика Раздел 4 Топливо и теория горения Раздел 5 Промышленная теплотехника Раздел 2 Тепломассообмен Раздел 1 Техническая Термодинамика
- •2.4. Временной график изучения дисциплины «Теплотехника»
- •2.5. Практический блок
- •2.5.1. Практические занятия
- •2.5.2. Лабораторный практикум
- •2.5.2.1. Лабораторные работы (очно-заочная форма обучения)
- •2.5.2.2. Лабораторные работы (заочная форма обучения)
- •2.6 Рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины «теплотехника»
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект введение
- •Раздел 1. Техническая термодинамика
- •Уравнение состояния. Первый закон термодинамики
- •1.1.1. Параметры состояния
- •1.1.2. Функции состояния. Первый закон термодинамики.
- •1.1.3. Теплоемкость газов
- •1.2. Газовые процессы. Второй закон термодинамики
- •1.2.1. Термодинамические процессы
- •1.2.2. Сжатие газа в компрессоре
- •1.2.3. Второй закон термодинамики
- •1.3. Газовые циклы тепловых машин
- •1.3.1. Цикл быстрого сгорания (карбюраторного двс)
- •1.3.2. Цикл медленного сгорания (дизеля)
- •1.3.3. Цикл газотурбинной установки
- •1.4. Реальные газы. Водяной пар
- •1.4.1. Реальные газы
- •1.4.2. Параметры воды и пара
- •1 .4.3. Циклы паротурбинных установок
- •1.4.4. Термодинамика холодильных машин
- •Раздел 2. Тепломассообмен
- •2.1. Теплопроводность
- •Основной закон теплопроводности
- •2.1.2. Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •2.1.3. Теплопроводность при стационарном режиме и граничных условиях первого рода
- •2.1.4. Теплопроводность плоской и цилиндрической стенок при стацио-нарном режиме и граничных условиях третьего рода (теплопередача)
- •2.1.5. Регулирование интенсивности теплопередачи
- •2.1.6. Нестационарная теплопроводность
- •2.2. Конвективный теплообмен (теплоотдача)
- •2.2.1. Основные понятия и определения
- •2.2. Гидродинамический и тепловой пограничные слои
- •2.2.3. Основы теории подобия
- •2.2.4. Обобщение опытных данных на основе теории подобия
- •2.2.5. Теплоотдача при свободной конвекции
- •2.2.6. Теплоотдача при вынужденном движении жидкости
- •2.2.7. Теплоотдача при кипении и конденсации
- •2.3. Тепловое излучение
- •2.3.1. Основные понятия и определения
- •2.3.2. Законы теплового излучения
- •2.3.3. Лучистый теплообмен между телами
- •2.3.4. Излучение газов и паров
- •2.3.5. Процессы сложного теплообмена
- •2.4. Тепловой расчет теплообменных аппаратов
- •2.4.1. Типы теплообменных аппаратов
- •2.4.2. Расчетные уравнения рекуперативных аппаратов
- •2.4.3. Тепловой расчет теплообменных аппаратов
- •2.5. Массообмен
- •Раздел 3. Гидрогазодинамика
- •3.1. Гидростатика. Гидравлика
- •3.1.1. Физические свойства жидкостей
- •3.1.3. Давление жидкости на стенки
- •3.1.5. Движение идеальной жидкости
- •3.1.6. Уравнение Бернулли
- •3.1.7. Измерение полного напора. Трубка Пито
- •3.1.8. Истечение жидкости через отверстия и насадки
- •3.1.9. Уравнение количества движения
- •3.1.10. Число Рейнольдса. Потери напора по длине трубы
- •3.1.12. Гидравлический удар в трубах
- •3.2. Газодинамика
- •3.2.1. Адиабатные соотношения. Скорость звука, число Маха.
- •3.2.2. Уравнение энергии. Критическая и максимальная скорости газа
- •3.2.3. Связь скорости газа с сечением потока. Сопло Лаваля
- •3.2.4. Параметры изоэнтропического торможения газа
- •3.2.5. Истечение газа
- •3.3. Техническая гидрогазодинамика
- •3.3.4. Влияние вязкости. Моделирование в гидрогазодинамике
- •3.3.5. Критерии подобия
- •3.3.6. Пограничный слой
- •3.3.7. Отрыв пограничного слоя
- •3.3.8. Крыло в газовом потоке
- •3.3.9. Лопаточная решетка в газовом потоке
- •3.3.10. Распыливание жидкостей
- •3.3.11. Диффузоры
- •3.2.12. Эжекторы
- •Раздел 4. Топливо и теория горения
- •4.1. Характеристики энергетических топлив
- •4.1.1. Состав и характеристики жидкого топлива
- •4.1.2. Твердые и искусственные топлива
- •4.1.3. Условное топливо. Приведенные характеристики топлива
- •4.2. Физико-химические основы теории горения топлива
- •4.2.1. Стехиометрические соотношения. Количество воздуха, необходимое для горения топлива
- •4.2.2. Объем продуктов сгорания. Уравнения полного и неполного сгорания
- •4.2.3. Физико-химические процессы воспламенения и горения топлива
- •4.3. Процессы сгорания жидкого, газообразного и твердого топлива
- •4.3.1. Сжигание жидкого топлива
- •4.3.2. Сжигание газообразного топлива
- •4.3.3. Сжигание твердого топлива
- •Раздел 5. Промышленная теплоэнергетика
- •5.1. Теплоснабжение предприятий и населенных пунктов
- •5.1.1. Системы теплоснабжения
- •5.1.2. Источники теплоснабжения
- •5.1.3. Вторичные энергоресурсы
- •5.1.4. Биотопливо и установки для его сжигания
- •5.2. Энергосбережение и снижение вредных выбросов
- •5.2.1. Энергосберегающие теплообменные установки на тепловых насосах и тепловых трубах
- •5.2.2. Выход вэр и экономия от их использования
- •5.2.3. Токсичные выбросы в окружающую среду
- •5.2.4. Снижение вредных выбросов и сбросной теплоты
- •3.3. Глоссарий (словарь терминов)
- •Библиографический список к лаблраторному практимуму
- •Лабораторная работа 1 определение теплоемкости воздуха при постоянном давлении
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Экспериментальная установка и методика опыта
- •4. Содержание отчета
- •Лабораторная работа 2 определение коэффициента теплопроводности керамического материала методом трубы
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Экспериментальная установка и методика опыта
- •Порядок выполнения работы
- •Форма 2
- •4. Содержание отчета
- •Лабораторная работа 3 теплоотдача горизонтальной и вертикальной труб при свободном движении воздуха
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Экспериментальная установка и методика опыта
- •4. Содержание отчета
- •Лабораторная работа 4
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Зкспериментальная установка и методика опыта
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •Лабораторная работа 5 определение влажности и зольности топлива
- •1. Цель работы
- •2. Определение влажности топлива
- •2.1. Основные теоретические положения
- •2.2. Описание лабораторной установки
- •2.3. Порядок выполнения работы
- •Форма 5а
- •2.4. Содержание отчета
- •3. Определение зольности топлива
- •3.1. Основные теоретические положения
- •Зольность топлива в расчете на сухую массу пересчитывают по формуле %:
- •3.2. Описание лабораторной установки
- •3.3. Порядок выполнения работы
- •3.4. Содержание отчета
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1.2. Методические указания к выполнению контрольной работы
- •Тема 1.1. Уравнение состояния газа. Первый закон термодинамики
- •Тема 1.4. Циклы компрессоров и тепловых двигателей. Циклы холодильных машин (Зад 2,3,4)
- •Тема 2.2 Теплопроводность через стенки
- •Тема 2.3. Теплообмен при конвекции и фазовых превращениях
- •Тема 2.4. Теплообмен излучением. Расчеты теплообменных аппаратов
- •Тема 3.2. Режимы течения газовых потоков
- •Тема 4.2. Уравнение сгорания и физико–химические основы горения топлива.
- •4.2. Тренировочные и контрольные тесты Тренировочные тесты
- •Тренировочные тесты по разделу 1
- •Тренировочные тесты по разделу 2
- •Тренировочные тесты по разделу 3
- •Тренировочные тесты по разделу 4
- •Тренировочные тесты по разделу 5
- •Правильные ответы на тренировочные тесты
- •Контрольные тесты по разделу 2
- •Контрольные тесты по разделу 3
- •Контрольные тесты по разделу 4
- •Контрольные тесты по разделу 5
- •Оглавление
- •Павлов Евгений Павлович
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д.5
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Северо-Западный государственный заочный технический университет
Кафедра теплотехники и теплоэнергетики
ТЕПЛОТЕХНИКА
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
Институт организации перевозок и транспортных средств
Специальности:
190601.65 – автомобили и автомобильное хозяйство
190205.65 – подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование
Машиностроительно-технологический институт
Специальности:
150501.65 – материаловедение в машиностроении
150104.65 – литейное производство черных и цветных металлов
Санкт – Петербург
Издательство СЗТУ
2008
Утверждено редакционно-издательским советом университета
УДК 536 (076); 536.24; 621.783.22
Теплотехника: учебно-методический комплекс / сост. В.Г. Лабейш, Е.П. Павлов. - СПб.: Изд-во СЗТУ, 2008. – 209 с.
Учебно-методический комплекс разработан в соответствии с госу-дарственными образовательными стандартами высшего профессионального образования.
В дисциплине «Теплотехника» рассматриваются основные законы техни-ческой термодинамики, теории тепломассообмена, гидрогазодинамики и теории горения топлива, использование этих законов для расчета тепловых процессов в теплоэнергетических установках и устройствах, применяемых при эксплуатации автомобильного транспорта и дорожно-строительных машин, при термической обработке металлов и в металлургическом производстве.
Издательством осуществлено литературное и техническое редактирование рукописи.
Рассмотрено на заседании кафедры теплотехники и теплоэнергетики 07.04.2008 г., одобрено методической комиссией энергетического инстита 14.04.2008 г.
Рецензенты: кафедра теплотехники и теплоэнергетики СЗТУ (зав. каф. З.Ф. Каримов, д-р техн. наук, проф.); А.П. Бельский, д-р техн. наук, проф., зав. Каф. Теплоэнергетики С-Петербургского технологического университета растительных полимеров.
Составители: В.Г. Лабейш, д-р техн. наук, проф.; Е.П. Павлов, канд. техн. наук, доц.
Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2008
В.Г. Лабейш, Е.П. Павлов
1. Информация о дисциплине «теплотехника»
1.1. Предисловие
Дисциплина «Теплотехника» изучается студентами специальности 190601 -подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование и специальности 190205 – автомобили и автомобильное хозяйство очно-заочной и заочной форм обучения в одном семестре на 3 курсе.
Для специальности 150501 – материаловедение в машиностроении – назва-ние дисциплины – «Перенос энергии и массы, основы теплотехники и аэрогид-родинамики», изучается в 1 семестре 4 курса.
Для специальности 150104 – литейное производство черных и цветных мета-ллов – название дисциплины – «Теплофизика». Изучается в 1 семестре 3 курса.
Число учебных часов на дисциплину соответственно равно:
Специальность 190601 (150200)- 101 час
Специальность 190205 (170900) - 80 часов
Специальность 150501 (120800)- 136 часов
Специальность 150104 (110400) - 150 часов
Разделы дисциплины и соответствующие модули опорного конспекта:
Модуль 1. Техническая термодинамика -36 часов
Модуль 2. Теория тепломассообмена - 40 часов
Модуль 3. Гидрогазодинамика - 30 часов
Модуль 4. Топливо и теория горения - 20 часов
Модуль 5. Промышленная теплоэнергетика- 10 часов
Программа дисциплины составлена в расчете на специальность 150501 (136 часов учебных занятий). Темы и пункты, не обязательные для изучения специаль-ностью 190601, выделены в программе и опорном конспекте знаком *), не обяза-тельные для специальности 190205 – знаком **). Пункты, рекомендуемые сту-дентам специальности 150104, имеющей наибольшее число часов, выделены в опорном конспекте особыми указаниями.
Цель изучения дисциплины – изучение основных законов технической термодинамики, теории тепломассообмена, гидрогазодинамики и теории горения, освоение методик расчета тепловых процессов при эксплуатации автомобильного транспорта, подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и обору-дования; при производстве и термической обработке материалов и изделий в металлургии и литейном производстве.
Задачи изучения дисциплины – приобретение навыков тепловых расчетов, необходимых при проектировании и эксплуатации теплоэнергетических установок с тепловыми двигателями, устройств, применяемых в металлургическом произ-водстве и при термической обработке металлов, в литейном производстве, в нагревательных печах и устройствах принудительного охлаждения.
В результате изучения дисциплины студент должен овладеть основами знаний по дисциплине, формируемым на нескольких уровнях:
Владеть: терминологией в области теплотехники, основными источниками информации об использовании теплоты в народном хозяйстве.
Иметь представление: о перспективах развития теплотехники, проблемах экономии топлива и использовании вторичных и нетрадиционных источников энергии, экологических проблемах теплотехники.
Знать: теоретические основы теплотехники (техническую термодинамику, тепломассообмен, гидрогазодинамику, теорию горения), основные законы, управ-ляющие процессами получения и преобразования тепловой энергии, методы анализа эффективности использования теплоты, методы теплосбережения.
Уметь: производить теплотехнические расчеты промышленных энергети-ческих установок и устройств, анализировать и оптимизировать процессы теплооб-мена в технологическом оборудовании.
Владеть: методами решения современных прикладных задач с использо-ванием основных законов теоретических основ теплотехники, навыками приме-нения вычислительной техники в решении теоретических и практических проблем теплотехники.
Место дисциплины в учебном процессе. Изучение дисциплины базируется на знаниях, усвоенных в курсах «Высшая математика», «Физика», «Теоретическая механика», «Химия», «Информатика».
Знания, приобретенные при изучении дисциплины «Теплотехника», испо-льзуются студентами при изучении специальных дисциплин: «Автомобильные двигатели внутреннего сгорания», «Процессы в двигателях», «Оборудование и автоматизация тепловой обработки материалов и изделий» и других, а также в курсовом и дипломном проектировании.