Выпускная квалификационная работа бакалавров по профилю Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей Методические указания

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

Кафедра теплофизики и экологии металлургического производства

И.А. Прибытков К.С. Шатохин С.Н. Шибалов

Выпускная квалификационная работа бакалавров по профилю «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей»

Методические указания

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета

Москва 2013

УДК 669.041 П75

Р е ц е н з е н т канд. техн. наук, проф. В.А. Муравьев

Прибытков, И.А.

П75 Выпускная квалификационная работа бакалавров по профи- лю «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей» : метод. указ. / И.А. Прибытков, К.С. Шатохин, С.Н. Шибалов. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2013. – 22 с.

В методических указаниях отражены требования, предъявляемые к выпу- скным работам, рассмотрена их структура, приведены необходимые сведения по оформлению расчетно-пояснительной записки и графической части работы.

Составлены в соответствии с Государственным образовательным стан- дартом высшего профессионального образования.

Предназначены для студентов кафедры теплофизики и экологии метал- лургического производства, выполняющих выпускную квалификационную работу бакалавров по профилю 150103 «Теплофизика, автоматизация и эко- логия промышленных печей» направления «Металлургия», а также их руко- водителей и консультантов.

♥ И.А. Прибытков, К.С. Шатохин, С.Н. Шибалов, 2013

2

СОДЕРЖАНИЕ

3

Предисловие

Кафедра теплофизики и экологии металлургического произ- водства осуществляет подготовку бакалавров по профилю № 3 «Теп- лофизика, автоматизация и экология промышленных печей» направ- ления «Металлургия». В соответствии с государственным образова- тельным стандартом подготовки бакалавров предусмотрено обяза- тельное выполнение выпускной квалификационной работы по одно- му из направлений будущей профессиональной деятельности выпу- скников.

Настоящие методические указания составлены с учетом ква- лификационных требований, предъявляемых к профессиональной деятельности выпускников. Исходя из этого, сформулированы кон- кретные цели выполнения квалификационной работы, очерчен круг ее возможной тематики, а также рассмотрены состав и содержание выпускных работ.

Для обеспечения соблюдения правил по оформлению издавае- мых в НИТУ «МИСиС» учебно-методических материалов в методи- ческие указания включены рекомендации по оформлению выпуск- ных квалификационных работ [1].

4

1 Цели выполнения выпускной квалификационной работы

Выполнение выпускной квалификационной работы является заключительным этапом обучения студента в вузе и преследует сле- дующие цели:

-углубление, систематизация и закрепление теоретических знаний и практических навыков по профилю обучения и применение этих знаний при комплексном решении практических задач техниче- ского и экологического характера в области металлургической теп- лотехники, автоматизации промышленных печей и очистки уходя- щих газов;

-развитие навыков самостоятельной творческой работы и ов- ладение методикой анализа и расчетов при решении разрабатывае- мых в выпускной работе проблем;

-повышение степени подготовленности студента к самостоя- тельной работе после окончания института.

В процессе выполнения выпускной работы студенты приобре- тают учебно-познавательные, информационные, коммуникативные и социально-трудовые компетенции.

При выполнении выпускной квалификационной работы сту- дент должен проявить творческий подход к решению поставленных перед ним задач, обеспечить прогрессивность разрабатываемых про- ектных решений или научных исследований. Студент должен уметь обосновывать целесообразность технического перевооружения, ре- конструкции или нового строительства объекта проектирования или исследования и предложенных им для этой цели конкретных инже- нерных решений. При защите работы студент должен не только обосновать эти решения, но и показать достаточный уровень знаний

вобласти изученных естественно-научных, общепрофессиональных и специальных дисциплин, умение ориентироваться в общих вопро- сах совершенствования производства, его автоматизации и защиты окружающей среды.

При изложении основных разделов выпускной квалификаци- онной работы должны быть использованы материалы курсовых про- ектов по теории тепловой работы и конструкций печей, по автомати- зации печей и газоочистных установок, материалы производственной практики, а также результаты КНИР. Все разделы работы должны быть полностью согласованы и увязаны между собой в рамках по- ставленной задачи.

5

2 Тематика выпускных квалификационных работ

Тематика выпускных квалификационных работ, как правило, может быть связана с разработкой проекта конструкции строящейся печи, проекта реконструкции существующего печного агрегата (или агрегата внепечной обработки металла) определенного технологиче- ского назначения. Тема выпускной работы бакалавра может быть также посвящена выполнению исследования по одной из актуальных проблем, соответствующих профилю № 3 бакалавриата, а само ис- следование проведено с использованием физических или математи- ческих методов.

Тема выпускной квалификационной работы должна отличаться новизной и актуальностью. Исходя из особенностей современного периода развития промышленности в большинстве случаев предпоч- тение должно быть отдано темам, посвященным проектированию печей или исследованию их работы, направленным на решение задач энергосбережения, защиты окружающей среды и повышения качест- ва продукции.

Темы выбираются на основе действительного или ожидаемого технического перевооружения, реконструкции или нового строи- тельства металлургического агрегата, совершенствования системы автоматического управления, вытекающей из реальной потребности внутреннего и мирового рынка металлопродукции при уменьшении нагрузки на окружающую среду и снижении энергопотребления.

3 Задание на выполнение выпускной квалификационной работы

Задание содержит тему и расшифровку основных условий и показателей теплотехнической и экологической частей выпускной работы, а также уточнение подходов к разработке схемы автоматиза- ции печи. В задании приводится перечень подлежащих разработке конкретных вопросов (в том числе с применением компьютерных методов анализа), графических материалов с указанием обязатель- ных чертежей, а также перечень ключевых направлений для разра- ботки основных разделов выпускной квалификационной работы с указанием источников информации.

Задание составляется руководителем работы совместно с кон- сультантами по всем основным разделам (теплотехника, автоматиза- ция и защита окружающей среды).

6

Предполагаемую тему выпускной квалификационной работы целесообразно сообщать студентам в начале седьмого семестра с тем, чтобы они имели возможность при изучении общепрофессио- нальных и специальных курсов, а также при выполнении курсовых проектов и КНИР более обстоятельно рассмотреть вопросы, связан- ные с предстоящим выполнением выпускной работы.

4 Состав и содержание выпускных квалификационных работ

Состав, содержание и объем выпускной квалификационной ра- боты зависят от выбранной темы, но во всех случаях расчетно- пояснительная записка должна включать следующие разделы, кото- рые вместе с графической частью должны отразить комплекс про- ектных решений и исследований, отвечающих задачам, поставлен- ным в задании:

-введение;

-технология производства, место и назначение теплотехниче- ского оборудования в этом производстве;

-теплотехнические расчеты и определение основных конст- руктивных параметров разрабатываемого агрегата, а в случае выпол- нения выпускной исследовательской работы – ее методика, результа- ты исследования, их обработка и выводы;

-защита окружающей среды;

-автоматизация печи (газоочистной установки);

-заключение;

-список использованных источников;

-графическая часть.

5 Расчетно-пояснительная записка

Расчетно-пояснительная записка должна в краткой и четкой форме раскрывать творческий замысел выпускной работы, содержать обоснование принимаемых проектных и исследовательских решений, используемых методов расчетов и исследований, а также анализ их результатов с соответствующими выводами и сопоставлением рас- четных параметров с подобными показателями лучшего отечествен- ного и зарубежного оборудования аналогичных типов. Эти данные должны при необходимости сопровождаться чертежами и графиками.

7

Содержание разделов расчетно-пояснительной записки приво- дится ниже.

Во введении должна быть обоснована актуальность темы вы- пускной работы и ее соответствие современному уровню развития металлургического производства, включая повышение качества и расширение номенклатуры готовой продукции, уменьшение энерго- емкости и материалоемкости производства, улучшение условий тру- да, создание непрерывных, безотходных или малоотходных произ- водственных процессов и их автоматизацию.

Вобщем случае этот раздел должен содержать краткую харак- теристику цеха (или его отделения) предприятия, в составе которого намечается строительство, реконструкция или исследование объекта проектирования с учетом номенклатуры продукции, сырьевых и топ- ливных источников с характеристикой сырья.

Вконце введения формулируются конкретные цели и задачи выпускной работы, вытекающие из задания на проектирование и об- щих направлений развития производства металлов и сплавов. По- ставленные цели и задачи должны базироваться на результатах, по- лученных при прохождении производственных практик, выполнении КНИР, специальных курсовых проектов и работ, содержать анализ различных вариантов возможных инженерных решений.

Вразделе «Технология производства» рассматриваются во- просы, связанные с динамикой технологических процессов, проте- кающих в рабочем пространстве печи, включающих нагрев, сушку или плавление. Здесь приводятся сведения о качественных характе- ристиках исходных материалов с учетом требований соответствую- щих стандартов и технических регламентов; схема производствен- ных процессов подготовки, подачи, загрузки и распределения исход- ных материалов. Описывается технология процесса переработки ис- ходных материалов в продукцию или дополнительной обработки го- товой продукции с необходимыми техническими расчетами и харак- теристикой потребительских качеств продукции; степень интенси- фикации и уровень автоматизации управления технологическими процессами и контролем качества продукция в потоке. Описываются теплотехнические факторы управления скоростью осуществления технологических процессов в рассматриваемом агрегате, возможно- сти снижения потребления топлива или электроэнергии, объемов от- ходящих газов.

Вразделе «Теплотехнические расчеты и определение ос- новных конструктивных параметров разрабатываемого агрега-

8

та» студент в соответствии с полученным заданием должен выпол- нить следующее:

-провести расчет теплогенерации с определением параметров, оказывающих влияние на процессы теплообмена в печи;

-рассчитать внешний и внутренний теплообмен в рабочем про- странстве агрегата и определить время технологического процесса;

-рассчитать размеры пространства агрегата при заданной его производительности либо его производительность при заданных размерах подлежащего тепловой обработке материала;

-разработать конкретные проектные решения для футеровки агрегата с выбором материала для ее изготовления и определения ее структуры и толщины;

-составить и решить задачи о тепловом балансе печи и опре- делить необходимый расход топлива или электроэнергии;

-определить удельный расход энергии (теплоты) и величину коэффициента полезного теплоиспользования;

-выбрать теплогенерирующие устройства (горелки, форсунки, электрические нагреватели и т.п.) и при необходимости произвести их расчет;

-выбрать теплоутилизирующие устройства (рекуператоры, ре- генераторы и т.п.) и произвести их расчет.

В аналогичном разделе выпускной исследовательской работы необходимо:

-разработать методику теплотехнического исследования;

-выбрать и рассчитать параметры работы лабораторного обо- рудования;

-выполнить имитационное моделирование;

-обработать данные натурных и вычислительных экспериментов;

-произвести оценку погрешности результатов.

В разделе «Защита окружающей среды» приводится краткое изложение поставленной инженерной задачи, описание принятых конструктивных решений и необходимые инженерные расчеты при- менительно к конкретному разрабатываемому или исследуемому аг- регату, которые могут стать основой для определения состава и рас- хода отходящих газов, выбора и последующего расчета газоотводя- щего тракта и дымовой трубы.

Проводится выбор способов и средств газоочистки, улавлива- ния и нейтрализации пыли. На основе полученных результатов вы- полняется инженерная разработка (с эскизами и схемами) мер защи- ты от наиболее опасного и вредного производственного фактора на

9

разрабатываемом агрегате, предлагаются способы утилизации отхо- дов производства и мероприятия, связанные с разработкой бессточ- ных и безотходных систем производства.

В разделе «Автоматизация печи (газоочистной установки)»

приводится изложение поставленной задачи, описание принятых конструктивных решений и необходимые инженерные расчеты. Сту- дент должен разработать систему контроля и автоматизации управ- ления протекающим в агрегате технологическим процессом или га- зоочистным оборудованием с соответствующими техническими средствами контроля и управления. Для этого строятся структурная и принципиальная схемы управления технологической операцией и выбирается аппаратура управления с обеспечением получения необ- ходимых статических и динамических характеристик объекта авто- матизации, а также приводятся обоснования выбора электрооборудо- вания, схемы электроснабжения, датчиков и электроизмерительных устройств.

Заключение кратко повторяет выводы предыдущих разделов выпускной работы, обобщает достигнутые результаты.

6 Требования к оформлению расчетно-пояснительной записки

6.1 Общие требования

Текст пишется в безличной форме. При его написании следует соблюдать следующие основные требования:

-четкость и логическую последовательность изложения;

-убедительность аргументации,

-краткость и точность формулировок, исключающих возмож- ность неоднозначного толкования;

-конкретность изложения результатов работы;

-использование только общепринятой терминологии, регла- ментированной государственными стандартами;

-текст может быть написан черной или синей пастой разбор- чивым почерком или выполнен машинописным способом, а также на компьютере, на одной стороне листа белой бумаги формата А4 через полтора межстрочных интервала (8 мм). Для текстов, выполненных на компьютере, высота букв и цифр должна быть не менее 2,5 мм

(кегль 12);

-текст следует писать (печатать), соблюдая следующие разме- ры полей: правое – 10 мм, левое – 30 мм, верхнее и нижнее – 20 мм;

10