Рабочая программа учебной дисциплины "элнектрохимические энергоустановки" Цикл: Профессиональный



Скачать 155.12 Kb.
Дата09.01.2013
Размер155.12 Kb.
ТипРабочая программа


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ проблем энергетической эффективности
___________________________________________________________________________________________________________


Направление подготовки: 140100 - Теплоэнергетика и теплотехника

Магистерская программа: Автономные энергетические системы. Водородная и электрохимическая энергетика.

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ЭЛНЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ"


Цикл:

Профессиональный




Часть цикла:

По выбору




дисциплины по учебному плану:

ИПЭЭф; М 2. 10.2




Часов (всего) по учебному плану:

216




Трудоемкость в зачетных единицах:

6

1 семестр – 6

Лекции

36 час

1 семестр

Практические занятия

18 час

1 семестр

Расчетные задания

50 час

1 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

162 час





Москва - 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение методик анализа и синтеза технологических схем электрохимических энергоустановок.


По завершению освоения данной дисциплины студент

должен обладать следующими общекультурными компетенциями (ОК) и профессиональными компетенциями (ПК):

способностью к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности в процессе изменения социальных условий деятельности (ОК-2);

способностью использовать на практике навыки и умения в организации научно-исследовательских и научно-производственных работ, оценивать качество результатов деятельности (ОК-4);

способностью самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения в электрохимической энергетике, в том числе в новых областях знаний, связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6);

способностью использовать представление о методологических основах научного познания в электрохимической энергетике и роли научной информации в её развитии (ОК-8);

способностью использовать углубленные теоретические и практические знания, которые находятся на передовом рубеже науки и техники в области электрохимической энергетики (ПК-2);

способностью демонстрировать навыки работы в коллективе, готовностью генерировать и использовать новые идеи (ПК-3);

способностью находить творческие решения профессиональных задач, готовностью принимать нестандартные решения (ПК-4);

способностью и готовностью применять современные методы исследования электрохимических энергоустановок, проводить технические испытания и научные эксперименты, оценивать результаты выполненной работы (ПК-6);

способностью к эксплуатации современных электрохимических энергоустановок (ПК-7);

способностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-8).

В расчетно-проектной и проектно-конструкторской деятельности студент должен обладать :

способностью формулировать задания на разработку проектных решений, связанных с модернизацией технологического оборудования, мероприятиями по улучшению эксплуатационных характеристик, повышению экологической безопасности, улучшению условий труда, экономии ресурсов (ПК-10);

способностью к определению показателей технического уровня проектируемых электрохимических энергоустановок и их технологических схем (ПК-11);

готовностью использовать прикладное программное обеспечение для расчета параметров и выбора электрохимических энергоустановок (ПК-14);

для производственно-технологической деятельности:

готовностью к обоснованию мероприятий по экономии энергоресурсов, разработке норм их расхода, расчету потребностей производства в энергоресурсах (ПК-20);

для научно-исследовательской деятельности:

готовностью использовать современные достижения науки и передовой технологии в научно-исследовательских работах (ПК-22);

для педагогической деятельности:

готовностью к педагогической деятельности в области профессиональной подготовки (ПК-32).

Задачами дисциплины являются

Научить анализировать и синтезировать технологические схемы электрохимических энергоустановок методами химической и технической термодинамики, математического моделирования, одно и многоцелевой оптимизации.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к профессиональному циклу М.2 основной программы подготовки магистров по направлению 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника»., по профилю «Автономные энергетические системы Водородная и электрохимическая энергетика» .

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Физика", "Химия", «Математика», «Физическая химия», «Программирование», «Техническая термодинамика», «Теоретическая электрохимия», «Химические источники тока», «Математическое моделирование»

Знания и навыки проектирования, полученные при освоении дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы магистра

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Знать:

  • принципы работы и основы оптимального анализа и проектирования электрохимических энергоустановок;

  • источники научно-технической информации ( монографии, журналы, сайты Интернет) по электрохимической энергетике (ОК-9).


Уметь:

приобретать и использовать в практической деятельности новые знания в электрохимической энергетике, в том числе в новых областях техники, расширять и углублять свое научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6);


  • самостоятельно разбираться в методиках расчета, оптимизации и применять их для решения проектных задачи (ПК-12);

  • осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые материалы (ОК-9);

Владеть:

способностью к эксплуатации современных электрохимических энергоустановок (ПК-7);

способностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-8).

В расчетно-проектной и проектно-конструкторской деятельности студент должен обладать :

способностью формулировать задания на разработку проектных решений, связанных с модернизацией технологического оборудования, мероприятиями по улучшению эксплуатационных характеристик, повышению экологической безопасности, улучшению условий труда, экономии ресурсов (ПК-10);

способностью к определению показателей технического уровня проектируемых электрохимических энергоустановок и их технологических схем (ПК-11);

готовностью использовать прикладное программное обеспечение для расчета параметров и выбора электрохимических энергоустановок (ПК-14);

готовностью к обоснованию мероприятий по экономии энергоресурсов, разработке норм их расхода, расчету потребностей производства в энергоресурсах (ПК-20);

готовностью использовать современные достижения науки и передовой технологии в научно-исследовательских работах (ПК-22).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 216 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




сам.

1

2

3

4

5

6




7

8

1

Роль электрохимической энергетики в современном мире

13

1

2

1




10

Тест : знание

Типов ЭЭУ, используемых в технике

2

Водородно -кислородные (воздушные) электрохимические энергоустановки наземного, подводного, космического применения.

68

1

12

6




50

Контрольная работа №1

3

Среднетемпературные и высокотемпературные электрохимические электростанции.

38

1

6

2




30

Контрольная работа №2

4

Термодинамический анализ аппаратов и технологических схем. Математические модели устройств, схем и их моделирующие алгоритмы. Оптимизация электрохимических энергоустановок и электростанций.

55

1

10

5




40

Тесты на знание методик термодинамического анализа и математического моделирования

5

ЭЭУ и электрохимические электростанции для производства электроэнергии, электроэнергии и теплоты

15

1

2

3




10


Контрольная работа №2

6

Системный подход к проектированию электрохимических энергоустановок и электростанций.

15

1

4

1




10

Контрольная работа №2




Зачет

12




--

--




12

писменный




Итого:

216




36

18




162






4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1. Роль электрохимической энергетики в современном мире

Понятия электрохимической энергоустановки и электрохимической энергетики .Области использования электрохимических энергоустановок

Необходимость создания электрохимических энергоустановок. Историческое развитие электрохимической энергетики.

2. Водородно-кислородные (воздушные) энергоустановки. Структурная схема энергоустановки. Электрохимический генератор электроэнергии, подсистемы хранения и подготовки реагентов, батареи, подсистемы.

3 Характеристики электрохимических энергоустановок.

Мощность, производительность, КПД, масса, объем , удельные характеристики и их зависимость от параметров функционирования и конструкторских.

4.Характеристики батарей топливных элементов.

Компоновки батарей. Электрическая коммутация топливных элементов. Схемы пневмогидравлических контуров батарей. Схемы конструкций элементов батарей – электродов, биполярных рам, диафрагм, коллекторов тока, теплообменников, фланцев, шин, арматуры .

5. Характеристики аппаратуры, обеспечивающей работу батарей топливных элементов.

Побудители движения жидкостей и газов для электрохимических генераторов – различные типы насосов, эжекторы, вентиляторы, особенности их конструкций, материалы, характеристики. Типы используемых теплообменников и их конструктивные особенности для электрохимического генератора. Схемы тепломассообменных контуров генераторов.

6.Системы хранения и подготовки реагентов.

Состав систем хранения - газобаллонные

и их подсистем – батарей, систем, газгольдерные, криогенные, связанного хранения, хранения и подготовки реагентов, расчет их характеристик.

7.Электрохимические энергоустановки

космического назначения.

Энергоустановки космического применения. Сравнение характеристик космических электрохимических энергоустановок пилотируемых кораблей. Принципы создания их технологических схем, проблемы и перспективы.

8. Среднетемпературные энергоустановки.

Электрохимические энергоустановки на топливных элементах с фосфорно-кислым электролитом. Топливные элементы, батареи, установки. Их устройство, функционирование и характеристики. Технологическая схема энергоустановки и электростанции , их функционирование, параметры, проблемы.

9. Электростанции на топливных элементах с расплавленным электролитом.

Электростанции на карбонатном электролите. Топливные элементы. Электролиты. Электроды. Устройство батарей. Технологические схемы электростанций и их параметры. Перспективы развития.

10.Электростанции на топливных элементах с твердым электролитом.

Энергоустановки на твердом электролите. Устройство топливных элементов и батарей, их характеристики. Проблемы и их преодоление. Технологические схемы электростанций на углеводородном топливе. Комбинированные энергоустановки, их преимущество.

11.Термодинамический анализ батареи топливных элементов

Методики расчета эксергии веществ, потоков эксергии, потерь эксергии, КПД. Мольный, энергетический и эксергетический балансы батарей топливных элементов.
12.Эксергетический анализ вспомогательных для батареи устройств.

Эксергетический баланс теплообменников, насосов, сепараторов, реакторов. КПД, схемы и диаграммы эксергетических потоков.
13. Термодинамический анализ систем хранения реагентов.

Мольные, энергетические и эксергетические балансы систем хранения и подготовки реагентов. КПД, энергетические и эксергетические диаграммы

технологических схем систем хранения и подготовки реагентов
14. Моделирующие алгоритмы энергоустановок
Математические модели элементов, батарей, генераторов и энергоустановок. Выбор частных и обобщенных критериев оптимизации, ограничений и управлений. Построение моделирующих алгоритмов и их реализация.
15.Многоцелевая оптимизация электрохимических энергоустановок

Критерии оптимизации. Обобщенный критерий оптимизации. Постановка задач многоцелевой оптимизации. Область Парето и интерпретация результатов оптимизации.

16.Электрохимические электростанции для производства электроэнергии, электроэнергии и теплоты.

Области энергетики, в которых электрохимические электростанции имеют преимущество перед тепловыми, конденсационными и промышленными электростанциями. Сравнительный анализ электрохимического способа производства электроэнергии и теплоты с теплоэнергетическим.

17.Системный подход к проектированию электрохимических энергоустановок и электростанций

Предмет, инструмент и методика системного исследования энергоустановок .Концептуализация электрохимической энергоустановки. Цели системного исследования.Механизм целостности, системные связи, способы представления связей, критерии расчленения и выбор операцональной единицы анализа.


18.Формализация электрохимической знергоустановки.
Способы получения математических моделей. Математические модели и их свойства. Многоцелевая оптимизация на множестве объектов, этапов функционирования, качеств и условий функционирования.

4.2.2. Практические занятия
I семестр

Синтез технологических схем.

Расчет эксергии потока вещества и КПД аппаратов электрохимической энергоустановки..

Составление математической модели электрохимического генератора

электроэнергии и её реализация.

Термодинамический расчёт высокотемпературного конвертора энергоустановки.

Энергетический и эксергетический расчет высокотемпературной батареи топливных элементов.

Построение энергетической и эксергетической диаграмм конвертора и батареи.
4.3.Лабораторные работы. Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетное задание.

1 семестр

.Составление математической модели технологической схемы энергоустановки. Разработка моделирующего алгоритма энергоустановки и его реализация. Анализ результатов оптимизации и выработка рекомендаций по проектированию оптимального варианта энергоустановки.
4.5. Курсовые проекты и курсовые работы. Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в традиционной форме.

Практические занятия проводятся в форме семинаров.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, выполнение расчетной работы, подготовку к зачету.

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

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – зачет .

Оценка за освоение дисциплины, определяется экзаменатором как экспертом

В приложение к диплому вносится оценка, полученная на зачёте.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1.Нестеров Б.П Системно-термодинамический расчет и анализ технологических схем электрохимических энергоустановок.М.:Издательский дом МЭИ, 2007.─ 136 с.

5. Коровин Н.В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки. М.: Издательство МЭИ, 2005. ─ 280 с.

б) дополнительная литература:

  1. Коровин Н.В. Электрохимическая энергетика. М.: Энергия, 1991. 264с.

  2. Нестеров Б.П. Термодинамический и технологический расчеты электрохимических энергоустановок. М.: МЭИ, 1987. 44 с.

  3. Нестеров Б.П. Расчет и анализ технологических схем электрохимических энергоустановок. М.: МЭИ, 1995. 64 с.

4 Эксергетические расчеты. Справочное пособие под ред. А.А. Долинского, В.М. Бродянского. Киев.: Наукова думка. 1991. ─ 420 c.
7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

http://www.xumuk.ru/


8.МАТЕРИАЛЬНО -ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и компьюторного класса.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника» и профилю «Автономные энергетические системы.».
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:
д.т.н., профессор Нестеров Б.П.


"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой химии и электрохимической энергетики
д.т.н., профессор Кулешов Н.В.

Похожие:

Рабочая программа учебной дисциплины \"элнектрохимические энергоустановки\" Цикл: Профессиональный iconРабочая программа учебной дисциплины «Современная оптоэлектроника» Цикл: профессиональный

Рабочая программа учебной дисциплины \"элнектрохимические энергоустановки\" Цикл: Профессиональный iconРабочая программа учебной дисциплины "тепловые и атомные электростанции" Цикл: профессиональный
Целью освоения дисциплины является изучение технологии производства электроэнергии и тепла на тепловых и атомных электростанциях
Рабочая программа учебной дисциплины \"элнектрохимические энергоустановки\" Цикл: Профессиональный iconРабочая программа учебной дисциплины "лопастные насосы" Цикл: профессиональный
Профиль подготовки: Автоматизированные гидравлические и пневматические системы и агрегаты
Рабочая программа учебной дисциплины \"элнектрохимические энергоустановки\" Цикл: Профессиональный iconРабочая программа учебной дисциплины " вычислительная механика" Цикл: профессиональный
Профили подготовки: Компьютерные технологии управления в робототехнике и мехатронике
Рабочая программа учебной дисциплины \"элнектрохимические энергоустановки\" Цикл: Профессиональный iconРабочая программа учебной дисциплины " Дискретная математика " Цикл: профессиональный
Профиль(и) подготовки: Компьютерные технологии управления в робототехнике и мехатронике
Рабочая программа учебной дисциплины \"элнектрохимические энергоустановки\" Цикл: Профессиональный iconРабочая программа учебной дисциплины "основы мехатроники и робототехники" Цикл: профессиональный
Профили подготовки: Компьютерные технологии управления в робототехнике и мехатронике
Рабочая программа учебной дисциплины \"элнектрохимические энергоустановки\" Цикл: Профессиональный iconРабочая программа учебной дисциплины "нелинейная динамика" Цикл: профессиональный
Целью дисциплины является изучение методов расчета нелинейных колебаний деталей машин и элементов конструкций, находящихся в условиях...
Рабочая программа учебной дисциплины \"элнектрохимические энергоустановки\" Цикл: Профессиональный iconРабочая программа учебной дисциплины "теоретические основы электротехники" Цикл: профессиональный
Профиль(и) подготовки: все профили модуля «Электроэнергетика» данного направления
Рабочая программа учебной дисциплины \"элнектрохимические энергоустановки\" Цикл: Профессиональный iconРабочая программа учебной дисциплины " численные методы в робототехнике" Цикл: профессиональный
...
Рабочая программа учебной дисциплины \"элнектрохимические энергоустановки\" Цикл: Профессиональный iconРабочая программа учебной дисциплины «управляемый термоядерный синтез» Цикл: профессиональный
Целью дисциплины является изучение физических основ управляемого термоядерного синтеза для приобретения знаний и навыков, требующихся...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


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