Рабочая программа учебной дисциплины «тепломассообмен» Цикл: Математический и естественно-научный



Скачать 140.38 Kb.
Дата30.04.2013
Размер140.38 Kb.
ТипРабочая программа
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ ТЕПЛОВОЙ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИТАЭ)
___________________________________________________________________________________________________________


Направление подготовки: 140700 Ядерная энергетика и теплофизика

Профиль(и) подготовки: Техника и физика низких температур, нанотехнологии и наноматериалы в энергетике

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ТЕПЛОМАССООБМЕН»


Цикл:

Математический и естественно-научный




Часть цикла:

вариативная




дисциплины по учебному плану:

ИТАЭ; Б2.8




Часов (всего) по учебному плану:

288




Трудоемкость в зачетных единицах:

8

5 семестр – 5;
6 семестр – 3


Лекции

84 час

5, 6 семестры

Практические занятия

33 час

5, 6 семестры

Лабораторные работы

15 час

6 семестр

Расчетные задания, рефераты

36 час самостоят. работы

5, 6 семестры

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

156 час




Экзамены

54 час

5, 6 семестры

Курсовые проекты (работы)

2 з.е. (72 час)

5 семестр



Москва - 2010

1.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


Целью дисциплины является изучение закономерностей переноса теплоты для процессов теплопроводности, конвекции, теплового излучения, теплообмена при фазовых переходах и массообмена.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

  • самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

  • анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-12);

  • использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического исследования в физике, химии, экологии (ПК-2);

  • анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-4);

  • выполнять расчеты количественных характеристик процессов, протекающих в конкретных технических системах на основе существующих методик (ПК-8);

  • выполнять численные и экспериментальные исследования, проводить обработку и анализ результатов (ПК-10).

Задачами дисциплины являются:

  • познакомить обучающихся с основными теории теплообмена;

  • дать информацию о методах расчета количественных характеристик процессов теплообмена для основных видов переноса теплоты (теплопроводность, конвекция, излучение), а также при наличии фазовых переходов и массообмена;

  • научить применять эти методы для решения различных прикладных задач, возникающих в инженерной практике.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части математического и естественно-научного цикла Б.2 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям "Техника и физика низких температур" и "Нанотехнологии и наноматериалы в энергетике" направления 140700 Ядерная энергетика и теплофизика.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Математика", "Физика (общая)" и учебной практике.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин "Тепломассообменные аппараты низкотемпературных установок", "Механика двухфазных систем", "Низкотемпературный эксперимент", "Оборудование криогенных систем", а также при выполнении дипломных проектов и магистерских диссертаций.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Знать:

  • основные механизмы переноса теплоты и их особенности в различных системах (ПК-2);

  • основные источники научно-технической информации о процессах тепло- и массообмена и источники справочных данных, необходимых для расчета количественных характеристик этих процессов (ОК-7, ПК-4);

  • принципы обработки и анализа экспериментальных данных о процессах теплообмена (ПК-10);

Уметь:

  • самостоятельно разбираться в существующих методиках расчета и применять их для решения поставленной задачи (ОК-7, ПК-2);

  • анализировать постановку задач теплообмена и определять пути их решения (ОК-1);

  • выполнять расчеты количественных характеристик процессов теплообмена, протекающих в конкретных технических системах, на основе существующих методик (ПК-8);

Владеть:

  • терминологией в области теории тепломассообмена (ОК-2);

  • навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);

  • навыками использования компьютера для решения задач теплообмена (ОК-11, ПК-5);

  • навыками применения полученной информации при проектировании теплообменного оборудования (ПК-8).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 10 зачетных единиц, 360 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

Классификация процессов тепломассообмена

6

5

2

--

--

4

Устный опрос

2

Теплопроводность

62

5

22

8

--

32

Контрольная работа

3

Конвективный теплообмен

62

5

22

8

--

32

Контрольная работа

4

Теплообмен излучением

21

5

8

2




11

Устный опрос




Зачет

2

5

--

--

--

2







Экзамен

27

5

--

--

--

27

Устный

5

Теплообмен при конденсации

34

6

12

7

7

8

Контрольная работа

6

Теплообмен при кипении

38

6

14

8

8

8

Контрольная работа

7

Массообмен

7

6

4

--

--

3

Устный опрос




Зачет

2

6

--

--

--

2







Экзамен

27

6

--

--

--

27

Устный




Итого:

288




84

33

15

156





4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

5 семестр

1. Классификация процессов тепломассообмена

Предмет курса. Основные способы переноса теплоты.

2. Теплопроводность

Основные положения теории теплопроводности. Температурное поле, изотермические поверхности. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Закон Фурье. Теплопроводность различных веществ. Условия однозначности.

Стационарная теплопроводность одно- и многослойной стенок простейшей геометрии. Условие рационального выбора материала тепловой изоляции для цилиндрической стенки. Учет зависимости теплопроводности от температуры. Интенсификация теплопередачи. Эффективность оребрения. Теплопроводность ребер. Теплопроводность при наличии внутренних источников теплоты.

Классификация задач нестационарной теплопроводности. Охлаждение массива, пластины, цилиндра, шара. Основы теории регулярного режима. Нестационарный перенос тепла теплопроводностью в полубесконечном теле. Особенности многомерных задач теплопроводности. Теорема перемножения решений.

3. Конвективный теплообмен

Основные понятия и определения. Классификация процессов. Дифференциальное уравнение энергии. Система уравнений конвективного теплообмена. Приближение пограничного слоя. Основы теории подобия. Понятие подобия физических процессов. Критерии и уравнения подобия. Метод анализа размерностей.

Теплообмен при вынужденном внешнем обтекании тел. Продольное обтекание пластины, ламинарный пограничный слой. Осреднение уравнений конвективного теплообмена для турбулентного пограничного слоя. Продольное обтекание пластины, турбулентный пограничный слой. Аналогия Рейнольдса и ее современная модификация. Гидродинамика и теплообмен при поперечном обтекании труб.

Особенности конвективного теплообмена при течении в каналах. Расчет теплоотдачи для стабилизированного течения. Теплоотдача при ламинарном режиме, задача Гретца-Нуссельта. Закономерности теплоотдачи при турбулентном режиме течения.

Теплообмен при естественной конвекции около вертикальной пластины и горизонтальной трубы при ламинарном и турбулентном пограничном слое. Естественная конвекция в узких каналах. Понятие о конвективной неустойчивости стратифицированного слоя жидкости.

4. Теплообмен излучением

Основные понятия. Законы излучения черного тела. Особенности реальных поверхностей. Лучистый теплообмен через диатермичную среду. Общий метод расчета для серых поверхностей и диффузного излучения. Угловые коэффициенты. Решение задач для простейших геометрических схем. Тепловое излучение газового объема. Уравнение переноса энергии в излучающе-поглощающей среде.

6 семестр

5. Теплообмен при конденсации

Классификация процессов, возможные режимы конденсации пара. Система уравнений для движения жидкости со свободной поверхностью при фазовом переходе I рода. Решение Нуссельта для пленочной конденсации на вертикальной стенке и его последующие уточнения. Конденсация на горизонтальной трубе. Числа подобия. Турбулентное течение конденсированной пленки. Особенности пленочной конденсации внутри труб. Механизм и теплообмен при капельной конденсации.

6. Теплообмен при кипении

Классификация процессов. Модели элементарных процессов. Режимы кипения в большом объеме. Теплоотдача в различных режимах, кризисы кипения. Теоретические модели теплообмена при кипении в большом объеме. Устойчивость процесса с точки зрения теплового баланса греющей стенки. Кипение при вынужденном течении жидкости. Теплообмен при движении фронта фазового перехода.

7. Массообмен

Совместные процессы тепло- и массообмена. Характеристики переноса массы и энергии в бинарной системе. Диффузия, закон Фика. Система дифференциальных уравнений для тепло- и массообмена. Аналогия процессов тепло- и массообмена при низкой интенсивности массообмена. Тройная аналогия. Особенности тепло- и массообмена при значительном поперечном потоке массы.

4.2.2. Практические занятия

5 семестр

Стационарные задачи теплопроводности.

Нестационарный перенос тепла теплопроводностью.

Многомерные задачи теплопроводности.

Конвективный теплообмен при внешнем обтекании тел.

Конвективный теплообмен при течении в каналах.

Теплообмен при естественной конвекции.

Теплообмен излучением.

6 семестр

Пленочная конденсация на вертикальных поверхностях из неподвижного пара.

Пленочная конденсация на поверхностях сложной формы.

Пленочная конденсация из движущегося пара.

Элементарные процессы кипения. Кривая кипения.

Теплообмен при кипении в большом объеме.

Теплообмен при кипении движущейся в канале жидкости.

4.3. Лабораторные работы

6 семестр

Определение теплоемкости твердых тел методом регулярного режима

Изучение теплоотдачи при свободном движении воздуха около вертикальной трубы

Изучение теплоотдачи при кипении азота в большом объеме

Изучение теплоотдачи при вынужденном течении воды в трубе

Моделирование процессов теплопроводности с помощью электрической аналогии
4.4. Расчетные задания

5 семестр

Стационарные и нестационарные задачи теплопроводности.

Конвективный теплообмен.

6 семестр

Пленочная конденсация.

Теплообмен при кипении в большом объеме.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Решение многомерных задач теплопроводности (в том числе нестационарных).

Расчетное исследование теплообмена при вынужденном движении жидкостей и газов.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия могут проводиться в форме лекций с использованием презентаций.

Практические и лабораторные занятия проводятся в традиционной форме

Самостоятельная работа включает подготовку к контрольным работам, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы и устный опрос.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен в каждом семестре.

Оценка за освоение дисциплины определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 6 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

  1. Аметистов Е.В. Основы теории теплообмена. М.: Издательство МЭИ, 2000. 247 с.

  2. В.Л. Исаченко, В.А. Oсипова, А.С Сукомел. Теплопередача. М.: Энергия, 1981, 416 с.

  3. Теория тепломассообмена: Учебник для технических университетов и вузов / Ред. А.И. Леонтьев. М: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997. 683 с.

  4. Сборник задач по теплопередаче при низких температурах / Е.В. Аметистов и др. М.: Издательство МЭИ, 1991. 63 с.

б) дополнительная литература:

  1. Е.А. Краснощеков, А.С. Сукомел. Задачник по теплопередаче: Учебное пособие для теплоэнергетических специальностей вузов. М.: Энергия, 1980. 288 с.

  2. Н.М. Галин, П.Л. Кириллов. Тепломассообмен. М.: Энергоатомиздат, 1987. 375 с.

  3. Е.В. Аметистов, В.В. Клименко, Ю.М. Павлов Кипение криогенных жидкостей. М.: Энергоатомиздат, 1995. 400 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Microsoft PowerPoint, MathCad, сайты http://www.cryogenmash.ru/, http://www.geliymash.ru/, www.elsevier.com/locate/ijhmt

б) другие:

нет
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины целесообразно наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций. Для проведения лабораторных работ необходимо наличие соответствующих лабораторных стендов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика» и профилям «Техника и физика низких температур» и «Нанотехнологии и наноматериалы в энергетике».
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Ястребов А.К.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой низких температур

д.т.н., профессор Дмитриев А.С.

Похожие:

Рабочая программа учебной дисциплины «тепломассообмен» Цикл: Математический и естественно-научный iconРабочая программа дисциплины Математический анализ Математический и естественно-научный цикл, базовая часть
Цель курса – научить студентов самостоятельно решать задачи по указанным разделам математики, а также использовать усвоенные методы...
Рабочая программа учебной дисциплины «тепломассообмен» Цикл: Математический и естественно-научный iconРабочая программа дисциплины Математический анализ Математический и естественно-научный цикл, базовая часть
Цель курса – научить студентов самостоятельно решать задачи по указанным разделам математики, а также использовать усвоенные методы...
Рабочая программа учебной дисциплины «тепломассообмен» Цикл: Математический и естественно-научный iconРабочая программа дисциплины информатика математический и естественно-научный цикл, базовая часть (Цикл дисциплины и его часть)
Дисциплина «Информатика» имеет целью сформировать у студентов представле-ние о современном состоянии науки информатики, о процессах...
Рабочая программа учебной дисциплины «тепломассообмен» Цикл: Математический и естественно-научный iconРабочая программа дисциплины Информатика (Наименование дисциплины) Математический и естественно-научный цикл, базовая часть
Дисциплина «Информатика» имеет целью сформировать у студентов представление о современном состоянии науки информатики, о процессах...
Рабочая программа учебной дисциплины «тепломассообмен» Цикл: Математический и естественно-научный iconРабочая программа дисциплины Численные методы Математический и естественно-научный цикл, базовая часть
Цель курса – научить студентов самостоятельно численно решать задачи по указанным разделам математики, а также использовать усвоенные...
Рабочая программа учебной дисциплины «тепломассообмен» Цикл: Математический и естественно-научный iconРабочая программа дисциплины Численные методы Математический и естественно-научный цикл, базовая часть
Цель курса – научить студентов самостоятельно численно решать задачи по указанным разделам математики, а также использовать усвоенные...
Рабочая программа учебной дисциплины «тепломассообмен» Цикл: Математический и естественно-научный iconРабочая программа учебной дисциплины "тепломассообмен" Цикл: профессиональных дисциплин
Целью дисциплины является изучение механизмов основных видов конвективного однофазного теплообмена и теплообмена при фазовых превращениях...
Рабочая программа учебной дисциплины «тепломассообмен» Цикл: Математический и естественно-научный iconРабочая программа дисциплины математический анализ математический и естественнонаучный цикл, базовая часть

Рабочая программа учебной дисциплины «тепломассообмен» Цикл: Математический и естественно-научный iconПрограмма дисциплины математический анализ Цикл ен. Ф
Рабочая программа дисциплины "Математический анализ" предназначена для студентов 1,2 курса
Рабочая программа учебной дисциплины «тепломассообмен» Цикл: Математический и естественно-научный iconРабочая программа дисциплины Теория игр Направление подготовки 080100 Экономика
Математический цикл) ооп. При освоении данной дисциплины необходимо (как предшествующее) освоение дисциплин "Математический анализ",...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org