УМКД Теплотехника / 03-РП, 250403.65, ОФ

11

Тема 1.2.3 ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

Теплопередача через однослойную и многослойную, плоскую и цилиндрическую стенки. Коэффициент теплопередачи. Термические сопротивления. Методы интенсификации теплопередачи.

1.2.4 КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН Основные понятия и определения. Уравнение Ньютона-Рихмана.

Коэффициент теплообмена.

Основы теории подобия. Основные определения. Условия подобия физических явлений. Критериальные уравнения. Определяющие критерии. Физический смысл основных критериев подобия. Понятия о математическом моделировании.

Теплоотдача при вынужденном движении жидкости. Теплообмен при движении вдоль плоской поверхности. Теплоотдача при ламинарном и турбулентном пограничном слое. Критериальные уравнения. Теплоотдача при вынужденном движении жидкости в трубах. Коэффициент теплообмена при поперечном омывании одиночной круглой трубы, пучка труб коридорно- и шахматно- расположенных. Критериальные уравнения.

Теплоотдача при свободном движении жидкости. Теплоотдача в неограниченном объеме, ламинарная и турбулентная конвекция у вертикальных поверхностей. Естественная конвекция у горизонтальных труб. Теплообмен в замкнутых объемах. Критериальные уравнения.

Тема 1.2.5 ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ. ТЕПЛОВЫЕ И МАТЕРИАЛЬНЫЕ БАЛАНСЫ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ.

Методы составления материальных и тепловых балансов различного назначения. Принципы работы ТА (кожухотрубные, смесительного типа регенеративного типа, испарители, выпарные устройства и др.).

12

РАЗДЕЛ 1.3 ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ И КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ (модуль 3)

Тема 1.3.1 ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА. КОНВЕКТИВНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА

Характеристики потребителей тепловой энергии. Тепловые нагрузки. Принципиальные тепловые схемы производственно-отопительных котельных. Котельные агрегаты, их назначение. Принципиальная схема котельной установки, ее основные элементы и компоновка. Схемы движения воды, пароводяной смеси, пара, воздуха, топлива, продуктов сгорания. Основные характеристики установок, их классификация по производительности, параметрам пара и характеру движения воды. Конвективные поверхности нагрева котельных агрегатов. Пароперегреватели, их типы. Способы регулирования температуры перегрева пара. Водяные экономайзеры и воздухоподогреватели. Их конструкции.

Тема 1.3.2 ТОПЛИВО И ЕГО ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ.

Природное топливо, его происхождение и виды. Характеристики топлива. Элементарный состав. Теплота сгорания (высшая и низшая). Содержание влаги и воды, характеристики плавления золы, выход летучих веществ, характер кокса. Приведенные зольность и влажность. Условное топливо. Характеристика основных видов ископаемых твердых топлив. Жидкое и газообразное топливо. Основные теории процессов горения топлива Горение твердого топлива, коэффициент избытка воздуха. Горение топлива в слое и во взвешенном состоянии. Топки для слоевого сжигания

13

топлива. Горелки и топки для сжигания пылевидного топлива. Способы распыления жидкого топлива. Форсунки. Горение газообразного топлива. Горелочные устройства. Теоретическая температура горения и ее определение по H,t- диаграмме.

Тема 1.3.3 ТОПКИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ. ВОДНО-ХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ

Слоевой и факельный способы сжигания топлива. Значения коэффициента избытка воздуха. Тепловое напряжение сечения топки и ее объема. Понятие о тепловом расчете топки.

Тепловой баланс котельной установки, значения отдельных потерь. КПД котельного агрегата. Определение основных тепловых потерь в котельном агрегате (потери от механической и химической неполноты сгорания, потери в окружающую среду, потери со шлаком, потери с уходящими газами). Температура уходящих газов. Точка росы. Методы повышения КПД. Определение часового расхода топлива (условного, натурального). Подготовка питательной воды для котлоагрегатов.

2 ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНАХ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

2.1 ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 Определение коэффициента теплопроводности твердых тел методом трубы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 Определение коэффициента излучения и степени черноты тела.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 Определение коэффициента теплоотдачи от горизонтальных труб различных диаметров, изготовленных из одинаковых материалов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 Исследования процесса истечения воздуха из суживающегося сопла.

14

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 Изучение процесса адиабатного истечения газа через сужающее сопло при имитационном моделировании.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№6 Определение теплопроводности твердых материалов методом пластины при имитационном моделировании процесса теплообмена.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7 Исследование теплоотдачи при естественной конвекции около горизонтального цилиндра методом имитационного моделирования процесса теплообмена.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8 Исследование теплоотдачи при естественной конвекции около вертикального цилиндра в атмосфере различных газов методом имитационного моделирования процесса теплообмена.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9 Исследование теплоотдачи при вынужденном движении воздуха в трубе методом имитационного моделирования процесса теплообмена.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10 Определение коэффициента излучения электропроводящих материалов калориметрическим методом при имитационном моделировании процесса теплообмена.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11 Исследование работы теплообменного аппарата при имитационном моделировании.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12 Измерение температуры.

2.2 ТЕМАТИКА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ На практических занятиях студенты решают задачи по следующим

темам:

1.Первый и второй законы термодинамики.

2.Реальные газы и пары, их свойства, термодинамические процессы.

3.Термодинамика потока.

4.Теплопроводность.

5.Теплопередача.

6.Конвективный теплообмен.

7.Теплоснабжение предприятий промышленности. Принципиальная схема котельного агрегата. Конвективные поверхности нагрева.

8.Топливо и его технические характеристики. Основы теории и расчет процессов горения.

9.Топки и технические характеристики котельных агрегатов.

Задания и порядок их выполнения приведен в методических указаниях

[7].

15

3 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Основная литература

1.Луканин, В.Н. Теплотехника [Текст]: учеб. для студентов вузов / В. Н. Луканин. - М.: Изд-во “ Высшая школа”, 2008. - 671 с.

2.Мазур, Л.С. Техническая термодинамика и теплотехника [Текст]: учеб. для вузов / Л. С. Мазур. - М.: Изд-во “ ГЭОТАР”, 2003. - 350 с.

3.Ерофеев, В.Л. Теплотехника [Текст]: учеб. для вузов / Ерофеев В.Л., Пряхин П.Д., Семенов А.С.. - М.: Изд-во “ Академкнига”, 2008. - 488 с.

4.Архаров, А.М. Теплотехника [Текст]: учеб. для вузов / А.М. Архаров. - М.: МГТУ им. Баумана, 2004. - 712 с.

5.Теплотехника. Расчет принципиальной тепловой схемы производственно- отопительной котельной промышленного предприятия [Текст]: учеб. пособие по курсовому проектированию для студ. спец. 260200, 260300, 170400 всех форм обучения / Н. В. Дзыга, Л. Д. Ахрямкина, Н. М. Владимирова, Н. А. Греб. - Красноярск: СибГТУ, 2006. - 48 с.

6.Видин, Ю. В. Теплотехника [Текст]: учеб. пособие / Ю. В. Видин, В. В. Колосов, А. К. Федюкович. - Красноярск: КГТУ, 2004. - 88 с.

7.Техническая термодинамика: сборник задач и заданий из расчетно- графической работы с примерами решений для студентов очной и заочной форм обучения специальностей 250401, 220301, 250403, 150405, 280101, 240406, 240100, 240701, 240702, 240403, 240502, 240401, 240801, 260601/ Н.П. Толкачева, В.Я. Толкачев, Л.Д. Ахрямкина. – Красноярск:

СибГТУ, 2011. – 88 с.

Дополнительная литература

1.Теплотехника. Основы теплообмена. Котельные установки. Тепловые двигатели [Текст]: метод. указания к вып. контрольных заданий для студ.

16

спец. 250401, 250403... заочной формы обучения / [сост. С. В. Мансуров, А. А. Орлов]. - Красноярск: СибГТУ, 2008. - 48 с.

2.Брдлик П.М. и др. Теплотехника и теплоснабжение предприятий лесной и деревообрабатывающей промышленности М.: Высшая школа, 1988.-456 с.

3.Нащекин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М: Высшая школа, 1985. -468 с.

4.Алабовский А.Н., Недужий И.А. Техническая термодинамика и теплопередача. Киев: 1990,-225 с.

5.Техническая термодинамика./Под. ред.В.П. Крутова. - М.: Высшая школа, 1991 .-384 с.

6.Эстеркин Р.А. Промышленные котельные установки. Л.: Энергоатомиздат, 1985.-400с.

7.Арнольд Л.В.. Михайловский Г.А.. Селиверстов В.М. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа, 1979.- 446 с.

8.Мелешко, А. В. Теплотехника. Ч.1. Техническая термодинамика [Текст]: учеб. пособие для студ. спец. 260200 всех форм обучения / А. В. Мелешко. - Лесосибирск: СибГТУ, 2001. - 77 с.

9.Мелешко, А. В. Теплотехника. Ч.2 Основы теплопередачи [Текст]: учеб. пособие для студ. спец. 2602 напр. 65.63.00 всех форм обучения / А. В. Мелешко, С. В. Мансуров. - Красноярск: СибГТУ, 2001. - 85 с.

10.Дзыга, Н. В. Теплотехника [Текст]: учеб. пособие к выполнению теплотехнической части дипломного проекта для студ. спец. 260200 всех форм обучения / Н.В. Дзыга. - Красноярск: СибГТУ, 2005. - 100 с.

11.Теплотехника. Техническая термодинамика и энерготехнология химических производств. Расчет принципиальной тепловой схемы производственно-отопительных котельных. Методические указания к курсовому проектированию для студентов спец. 26.02. 26.03 /Л.Д. Ахрямкина. Красноярск, СибГТУ,2000 г.

12.Теплотехника и теплоснабжение деревообрабатывающих предприятий. Учебное пособие к курсовой работе для студентов спец. 260200 /Н.П.

17

Толкачева.- г. Красноярск, СибГТУ, 2003 г.

4 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ УСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ И ФОРМЫ ТЕКУЩЕГО, ПРОМЕЖУТОЧНОГО И ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ

В процессе изучения дисциплины студент должен в первом семестре выполнить и защитить все лабораторные и расчетно-графические работы. Во втором семестре он выполняет и защищает курсовую работу.

После изучения каждого раздела и выполнения предусмотренных видов самостоятельной работы студент проходит тестирование по данному модулю. Полученные результаты входят в итоговую рейтинговую оценку, по которой в первом семестре выставляется зачет, а во втором семестре -

4.1 ТЕМАТИКА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ

1.«Расчет термодинамического газового цикла»

2.«Расчет термодинамического парового цикла»

3.«Теплопередача через многослойную плоскую стенку»

4.«Конвективный теплообмен»

18

4.2 ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ РАБОТ При выполнении курсовой работы студенту необходимо определить

производительность (мощность) производственно-отопительной котельной предприятия, выбрать количество и тип котлоагрегатов. Рассчитать часовой расход топлива, выбрать топочное устройство, определить его размеры, подобрать стандартную колосниковую решетку, газовую горелку или мазутную форсунку. Порядок расчетов и правила оформления курсовой работы приведены в методических указаниях [3].

5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Основные характеристики состояния рабочего тела.

2.Характеристическое уравнение состояния идеального газа.

3.Первый закон термодинамики.

4.Работа и рабочая диаграмма.

5.Второй закон термодинамики.

6.Круговые процессы.

7.Энтропия и энтропийная диаграмма.

8.Вечный двигатель второго рода.

9.Цикл Карно теплового двигателя.

10.Цикл Карно теплового насоса.

11.Теплоемкость газа.

12.Зависимость теплоемкости от температуры.

13.Зависимость теплоемкости от характера процесса.

14.Закон Майера.

15.Способы задания и расчет газовый смесей.

16.Теплоемкость газовой смеси.

17.Газовая постоянная.

18.Универсальная газовая постоянная.

19.Внутренняя энергия газа и пара.

21.Энтальпия газа и пара.

22.Политропа: n=1, n=0, n=∞, n=k.

23.Классификация политропнык процессов.

24.Энергетические результаты политропных процессов.

25.Диаграмма водяного пара: p-t, p-v,T-s,h-s.

26.Характеристики состояния сухого насыщенного пара.

27.Характеристики состояния влажного пара.

28.Характеристики состояния перегретого пара.

29.Адиабатный процесс для водяного пара.

30.Изотермический процесс для водяного пара.

31.Изобарный процесс для водяного пара.

19

31.Изохорный процесс для водяного пара.

32.Процесс парообразования.

33.Основные понятия теплопередачи

34.Закон Фурье.

35.Дифференциальное уравнение Фурье.

36.Способы переноса теплоты.

37.Краевые условия.

38.Теплопроводность в однослойной плоской стенке.

39.Теплопроводность в многослойной плоской стенке.

40.Теплопроводность в цилиндрической стенке.

41.Теплопередача через однослойную стенку.

42.Теплопередача через многослойную стенку.

43.Теплопередача через цилиндрическую стенку.

44.Конвективный теплообмен, расчет коэффициента теплоотдачи.

45.Теплообменные аппараты.

46.Расчет теплообменных аппаратов.

47.Критерии Nu, Re, Pr, Gr и их влияние на теплообмен.

48.Интенсификация теплопередачи.

49.Выбор тепловой: изоляции.

50.Состав топлива и его теплотворность.

51.Теоретически необходимое количество воздуха. Коэффициент избытка воздуха.

52.Конструкция и работа котлоагрегата.

53.Горение топлива.

54.Хвостовые поверхности нагрева.

55.Циркуляция воды в паровом котле.

56.Типы топочных устройств.

57.Основные показатели работы топок.

58 Классификация систем теплоснабжения.

59.Зависимая система отопления.

60.Независимая система отопления.

61..Независимая система гор.водоснабжения.

62.Классификация потребителей теплоты, максимальный и среднечасовой расходы теплоты.

63.Расход теплоты на отопление.

64.Расход теплоты на вентиляцию.

65.Расход теплоты на гор. водоснабжение.

66.Водоподготовка, элементы водоподготовки.

67.РОУ.

68Конденсатоотводчики.

69. Теплоподготовительные установки.

20

Приложение А (рекомендательное)

Перечень ключевых слов

Техническая термодинамика, теплотехника, термодинамический процесс, идеальный газ, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, первый закон термодинамики, второй закон термодинамики, политропные процессы, диаграммы, теплота парообразования, влажный насыщенный пар, сухой насыщенный пар, кипящая жидкость, кипение, испарение, температура насыщения, рабочая масса топлива, горючая масса топлива, сухая масса топлива, зольность, котельный агрегат, слоевые топка, камерная топка, КПД коглоагрегата, экономайзер, пароперегреватель, воздухоподогреватель, барабан котла, условное топливо, натуральное топливо, тепловые нагрузки предприятий, графики тепловых нагрузок, редукционно-охладительная установка, теплообменное оборудование, теплопроводность, теплопередача, конвективный теплообмен, коэффициент теплопроводности, коэффициент теплопередачи. коэффициент теплообмена, критериальные уравнения.