ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ (ИППЭф) Направление подготовки: № 140100 Теплоэнергетика и теплотехника
Магистерская программа: Энергообеспечение предприятий. Тепломассообменные процессы и установки.
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
"ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС В ЭЛЕМЕНТАХ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ"
Цикл:
М.2 Общеобразовательный
Часть цикла:
по выбору
№ дисциплины по учебному плану:
12.1
Часов (всего) по учебному плану:
144
2 семестр
Трудоемкость в зачетных единицах:
4
2 семестр
Лекции
36 часов
2 семестр
Практические занятия
18 часов
2 семестр
Лабораторные работы
нет
Расчетные задания, рефераты
нет
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)
90 часов
2 семестр
Экзамены
нет
Курсовые проекты (работы)
нет
Москва – 2011
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение процессов тепломассообмена, протекающих в элементах современных теплоэнергетических аппаратов.
По завершению освоения данной дисциплины студент должен обладать следующими общекультурными и профессиональными компетенциями:
способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);
способностью самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6);
готовностью вести библиографическую работу с привлечением современных информационных технологий, способностью анализировать, синтезировать и критически резюмировать информацию (ОК-9);
способностью использовать углубленные теоретические и практические знания, которые находятся на передовом рубеже науки и техники в области профессиональной деятельности (ПК-2);
способностью находить творческие решения профессиональных задач, готовностью принимать нестандартные решения (ПК-4);
способностью анализировать естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-5);
способностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-8);
готовностью использовать современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-9);
способностью планировать и ставить задачи исследования, выбирать методы экспериментальной работы, интерпретировать и представлять результаты научных исследований, давать практические рекомендации по их внедрению в производство (ПК-23).
Задачами освоения дисциплины являются:
умение анализировать процессы, протекающие в элементах теплотехнического оборудования;
получение необходимой для практики информации в результате решения задач тепломассообмена;
проведение обоснованного выбора оптимальных режимов работы и конструкции теплотехнических аппаратов. 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М.2 и является дисциплиной по выбору студента основной образовательной программы подготовки магистров по программе "Энергосбережение предприятий. Тепломассообменные процессы и установки" направления 140100 "Теплоэнергетика и теплотехника".
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Тепломассообмен", "Гидрогазодинамика", "Математика", "Информационные технологии".
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы выпускникам для проектирования и грамотной эксплуатации тепло- массообменного оборудования в тепловой и атомной энергетике, химической промышленности, холодильной технике, на транспорте и т.д. 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:
современные и перспективные пути оптимизации и усовершенствования теплотехнических процессов и аппаратов (ОК-9);
методы создания и анализа моделей, позволяющих прогнозировать протекание процессов тепломасоообмена в теплотехнических аппаратах (ПК-2).
Уметь:
ориентироваться в изменяющихся условиях профессиональной среды (ОК-9, ПК-5);
выбирать оптимальные конструкции и режимные параметры теплотехнических аппаратов (ПК-4);
планировать и проводить теоретические и экспериментальные научные исследования (ПК-6);
принимать решения в области теплоэнергетики, теплотехники и теплотехнологии с учетом энергоресурсосбережения (ОК-6);
определять оптимальные производственно-технологические режимы работы тепломассообменных аппаратов (ПК-23).
Владеть:
современными проблемами теплоэнергетики, теплотехники и теплотехнологии (ПК-2);
принципами рационального управления теплотехническими процессами (ПК-4).
4. СТРУКТУРА ИСОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1. Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.
№
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
Подход к описанию процессов переноса тепла и массы в движущихся сплошных средах
34
2
4
8
22
Домашняя контрольная работа
2
Основные понятия и законы, используемые при описании диффузии в смесях
16
2
10
2
4
Домашняя контрольная работа
3
Задачи одномерной диффузии
26
2
12
4
10
Домашняя контрольная работа
4
Совместный конвективный перенос тепла и массы
54
2
10
2
42
Домашняя контрольная работа
5
Зачет
6
2
2
4
Защита расчетного задания
Экзамен
8
2
8
Итого
144
36
18
90
4.2. Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Подход к описанию процессов переноса тепла и массы в движущихся сплошных средах.
Гипотеза сплошности. Уравнения сохранения – неразрывности, движения, энергии и диффузии. Замыкающие соотношения – законы Ньютона, Фурье, Фика. Граничные условия. Упрощения основных уравнений. Одномерные уравнения. Балансовые соотношения. 2. Основные понятия и законы, используемые при описании диффузии в смесях
Концентрации, скорости диффузии, диффузионные потоки. Связи между различными диффузионными потоками. Виды диффузии – концентрационная, термо-, бародиффузия, диффузия в поле массовых сил. Различные формы записи закона Фика. Диффузия в многокомпонентной смеси. Уравнения Стефана-Максвелла. Приближенный метод расчета диффузии в многокомпонентной смеси. Описание переноса тепла в смесях. Эффект Дюфо.
3. Задачи одномерной диффузии.
Диффузия через одномерный слой газа: расчет распределения по толщине слоя концентраций в бинарной смеси, конвективные потоки Стефана. Испарение и конденсация на поверхности бинарной смеси: характерные режимы, расчет распределения по толщине слоя температуры бинарной смеси. Психрометр. 4. Совместный конвективный перенос тепла и массы
Уравнение конвективной диффузии, различные формы его записи. Уравнение энергии для смесей, различные формы его записи. Ламинарный пограничный слой на плоской поверхности при одновременном протекании процессов тепло- и массообмена. Автомодельное решение задачи о сопротивлении трения, теплоотдаче и массоотдаче в пограничном слое. Абсорбционная колонна. Законы Рауля, Генри. Расчет изменения температуры и концентрации примесей по длине насадочной колонны. 4.2.2. Практические занятия
Расчет термодинамических свойств смесей. Расчет переносных свойств газов и газовых смесей – динамической вязкости, теплопроводности при умеренных давлениях.
Расчет коэффициента диффузии газовых смесей при умеренных давлениях. Расчет переносных свойств газов и газовых смесей при высоких давлениях.
Расчет на ПК изменения температуры и концентрации примесей по длине насадочной колонны. 4.3. Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены 4.4. Расчетные задания
Расчет на ПК сопротивления трения, теплоотдачи и массоотдачи в пограничном слое на плоской поверхности. 4.5. Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Практические занятия проводятся в интерактивной форме. Часть практических занятий и расчетное задание выполняется на ПК в учебном компьютерном классе кафедры ТМПУ.
Самостоятельная работа включает выполнение домашних контрольных работ и расчетного задания, подготовку к практическим занятиям, 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, устный опрос, защита выполненных практических работ и расчетного задания.
Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.
Оценка за освоение дисциплины определяется как оценка за экзамен. В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр обучения в магистратуре. 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:
а) основная литература:
1. Берд Р., Стьюарт В., Лайтфут Е. Явления переноса. М.: Химия, 1974.
2. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. Инженерные методы расчета. М.-Л.: Химия, 1966.
3. Е.П. Валуева, Попов В.Н. Лабораторные работы по курсу "Процессы переноса тепла и массы". М.: Изд.-во МЭИ, 1997.
б) дополнительная литература:
1. Валуева Е.П., Свиридов В.Г. Введение в механику жидкости. Изд. 2-е, переработанное и дополненное. М.: Изд.-во МЭИ, 2007.
2. Варгафтик Н.Б. Теплофизические свойства веществ (справочник). М.: Наука, 1973.
3. Вукалович Н.П. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара. М.: Госэнергоиздат, 1963. 7.2. Электронные образовательные ресурсы:
а) лицензионное программное обеспечение:
Пакет программ Mathcad, с помощью которого студенты обрабатывают результаты, полученные при выполнении практических работ и расчетного задания.
б) другие:
компьютерные программы, разработанные Е.П. Валуевой, используемые на практических занятиях и для выполнения расчетного задания. 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебного компьютерного класса.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки магистров 140100 "Теплоэнергетика и теплотехника" при реализации программы подготовки магистров кафедры ТМПУ "Энергообеспечение предприятий. Тепломассообменные процессы и установки". ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:
