Скачать 169.79 Kb.
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФМОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ И МЕХАНИКИ (ЭнМИ) ___________________________________________________________________________________________________________ Направление подготовки: 141100 Энергетическое машиностроение Программа подготовки: Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «Энергетические газотурбинные установки»
Москва - 2011 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение теории и методики расчетов тепловых процессов в ГТУ, принципов их конструирования и особенностей эксплуатации. По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
Задачами дисциплины являются:
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по программе "Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели" направления 141100 Энергетическое машиностроение. Дисциплина базируется на следующих дисциплинах бакалавриата: «Газотурбинные установки», «Динамика и прочность турбомашин», «Механика жидкости и газа». Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении дисциплин "Бинарные циклы в теплоэнергетике», «Переменные режимы ГТУ», «Современные проблемы науки и производства в энергетическом машиностроении», а также при написании магистерской диссертации по направлению «Энергетическое машиностроение». 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования: Знать:
Уметь:
Владеть:
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции: 1. Основные схемы и циклы ГТУ Устройство и принцип действия простых газотурбинных установок (ГТУ). Краткая история развития ГТУ. Области применения ГТУ в различных отраслях промышленности. Перспективы применения ГТУ в энергетике. Сравнение ГТУ с другими типами тепловых двигателей. Простая одновальная ГТУ с циклом р = const. Сопоставление идеальной и реальной ГТУ, влияние потерь в турбине, компрессоре и камере сгорания на эффективность ГТУ. Зависимость коэффициента полезного действия (ГТУ), коэффициента полезной работы (ГТУ), удельной полезной работы (ГТУ) от степени сжатия, температуры перед газовой турбиной и температуры окружающей среды. Простая одновальная ГТУ с регенерацией теплоты. Зависимость КПД, удельной работы и коэффициента полезной работы от степени сжатия и степени регенерации ГТУ. Влияние степени регенерации на величину оптимальной степени сжатия. Выбор рациональной величины степени регенерации. Типы регенераторов ГТУ. Влияние Температур рабочего тела на КПД ГТУ с регенерацией теплоты. ГТУ с промежуточным охлаждением воздуха в компрессорах и промежуточными камерами сгорания. Влияние эффективности отдельных агрегатов на эффективность ГТУ. Принципы распределения степеней сжатия в компрессорах и степеней расширения в отдельных турбинах в ГТУ без регенерации и с регенерацией теплоты. Воздухоаккомулирующие ГТУ, их схемы, назначение и типы. Замкнутые ГТУ, области их применения, преимущества и недостатки. Теплофикационные ГТУ, выбор их оптимальной степени сжатия, коэффициент использования топлива. Примеры использования ГТУ в различных типах парогазовых установок (ПГУ). Утилизационные ПГУ (ПГУ с котлом-утилизатором, ПГУ с дожиганием топлива в котле, ПГУ с вытеснением паровой регенерации ПТУ, ПГУ с газификацией угля в высоконапорном котле и др.). Устройство и особенности многовальных ГТУ, области их применения. Развернутая схема простой одновальной ГТУ. Типы и особенности дополнительного оборудования ГТУ. Гидравлическое сопротивление трактов ГТУ, его влияние на экономичность ГТУ. 2. Газовые турбины Рабочий процесс в ступени газовой турбины. Охлаждение ступени турбины. Расчет ступени турбины с учетом охлаждения. Многоступенчатая газовая турбина. Рабочий процесс в многоступенчатой газовой турбине. Особенности проточной части многоступенчатой газовой турбины. Сопротивление входного и выходного патрубков газовой турбины, определение числа ступеней газовой турбины и ее размеров. Характеристика газовой турбины. 3. Воздушные осевые компрессоры Рабочий процесс в ступени компрессора. Особенности расчета лопаточного аппарата ступени компрессора. Рабочий процесс в многоступенчатом компрессоре, особенности проточной части компрессора. Расчет гидравлического сопротивления входного патрубка и, спрямляющего аппарата и диффузора на выходе из компрессора, устройство и назначение поворотного входного аппарата (ВНА) и направляющих аппаратов компрессора. Определение числа ступеней компрессора и размеров проточной части. Характеристики компрессора. 4. Камера сгорания ГТУ Устройство и принцип действия камер сгорания. Топлива, используемые ГТУ, и системы подготовки и подачи топлива в камеру сгорания. Основные закономерности процесса горения. Организация сжигания газообразных и жидких топлив. Охлаждение жаровых труб и чистых продуктов сгорания топлива. Расчет расходов первичного и вторичного воздуха. Определение размеров камеры сгорания. Типы камер сгорания. Требования к составу газа за камерой сгорания. 5. Определение основных параметров ГТУ Выбор температуры газа за камерой сгорания. Определение глубины охлаждения сопловых и рабочих лопаток и расхода охлаждающего воздуха. Расчет скоростей потока и углов натекания потока на сопловые и рабочие лопатки с учетом распределения расходов охлаждающего воздуха по решеткам турбины. Расчет потерь в проточной части турбины с учетом охлаждения её элементов. Определение КПД, удельной полезной работы с учетом охлаждения корпуса и ротора газовой турбины. 6. Переменные режимы работы ГТУ Характеристика компрессора. Граница и природа помпажа в компрессоре. Линии равного КПД компрессора и постоянной частоты вращения ротора. Влияние переменной частоты вращения ротора и угла поворота ВНА и направляющих лопаток на характеристику компрессора. Пересчет характеристики турбины в поле характеристики компрессора. Точка совместной работы турбины и компрессора на номинальном режиме. Работа ГТУ на частичных нагрузках при количественном и качественном регулировании мощности ГТУ. Работа ГТУ при пусках и остановах. 7. Особенности эксплуатации ГТУ Надежность и срок службы ГТУ, комплексные показатели оценки надежности. Показатели оценки условий эксплуатации, сроки службы ГТУ различных типов, характерные величины отдельных показателей надежности ГТУ. Обязанности обслуживающего персонала при эксплуатации ГТУ. Аварии и неполадки ГТУ. Причины их возникновения в компрессорах, газовых турбинах и камерах сгорания. 8. Примеры конструкций ГТУ и ее элементов Примеры конструкции корпусов ГТУ, их основные элементы – входной патрубок компрессора, корпус компрессора, диффузор; корпус камер сгорания, корпус газовой турбины. Расположение и особенности конструкции подшипников. Направляющие лопатки компрессора, их конструкция, крепление направляющих лопаток в корпусе компрессора. Особенности конструкции поворотных направляющих лопаток, привод поворотных лопаток. Расположение антипомпажных клапанов и отборов охлаждающего воздуха от промежуточных ступеней компрессора. Особенности конструкций корпусов выносных и встроенных камер сгорания. Пример конструкции корпуса газовой турбины, включая диффузор на выходе из проточной части турбины. Расположение обойм для крепления сопловых лопаток. Особенности конструкции сборных роторов современных ГТУ. роторы с периферийными и центральными стяжками. Обеспечение центровки дисков цапф и проставок сборных роторов. Расположение концевых уплотнений и шеек роторов. Организация отбора воздуха из промежуточных ступеней компрессора для охлаждения сопловых, рабочих лопаток и дисков турбины. Особенности конструкций охлаждаемых сопловых и рабочих лопаток. Крепление сопловых и рабочих лопаток. Крепление сопловых лопаток в обоймах и рабочих лопаток в дисках турбин. Особенности конструкций охлаждаемых дисков турбины. Пример схемы охлаждения корпусов и роторов газовой турбины. 4.2.2. Практические занятия 1. Расчет эффективности ГТУ, работающих по разным схемам (КПД, удельная полезная работа, коэффициент полезной работы, оптимальные степени сжатия, удельный расход рабочего тела.) 2. Расчет ступени турбины, особенности расчета многоступенчатых газовых турбин. Расчет характеристик газовых турбин на номинальном режиме и при частичной нагрузке. 3. Расчет ступени компрессора, многоступенчатого компрессора. Расчет характеристик компрессора при постоянной и переменной частоте вращения ротора, при повороте направляющего аппарата. Оценка положения границы помпажа. 4. Расчет камер сгорания: определение расходов первичного воздуха в зависимости от состава топлива. Определение коэффициента избытка вторичного воздуха в зависимости от температуры чистых продуктов сгорания и температуры газа перед турбиной. Расчет основных размеров камеры сгорания. 5. Расчет оптимальных степеней сжатия , н, выбор рабочей степени сжатия. Определение расхода воздуха, топлива и газа. Выбор схемы охлаждения ГТУ, корпуса и ротора газовой турбины. Определение необходимой глубины охлаждения сопловых и рабочих лопаток. Оценка интенсивности теплообмена между газом и лопатками турбин, подбор схем их охлаждения. Теплообмен между воздухом и поверхностью охлаждающих каналов, оценке нагрева охлаждающего воздуха. Расчет эффективности ГТУ с охлаждаемой турбиной. 6. Оценка эффективности ГТУ на режимах частичных нагрузок для ГТУ с n = const, n – var. 7. Расчет показателей надежности ГТУ при работе в базовом, пиковом режимах и в составе ПГУ. 8. Изучение конструкций ГТУ различных фирм с высоким КПД, а также предназначенных для работы в составе ПГУ. Изучение особенностей конструкций лопаточного аппарата компрессоров и турбин. 4.3. Лабораторные работы «Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены» 4.4. Расчетные задания Примерные темы расчетных заданий (типовых расчетов): Расчет тепловой схемы ГТУ. 4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект выполняется во втором семестре на тему «Энергетическая газотурбинная установка». 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций. Презентации лекций содержат материалы по конструкциям и компоновке ГТУ и её элементов, а также графики и диаграммы. Практические занятия включают тестирование с использованием компьютеров с установленным программным обеспечением. Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и 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 тесты, контрольные работы, устный опрос. Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен. Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка за экзамен. В приложение к диплому вносится оценка за 1 семестр. 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература: а) основная литература:
б) дополнительная литература:
7.2. Электронные образовательные ресурсы: программное обеспечение для тестирования а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: Thermoflow -программа для расчета тепловых схем энергетических установок; www.power-m.ru; www.utz.ru; www.turboatom.com.ua. 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для презентации лекций, и компьютерный класс, оснащенный компьютерами с программным обеспечением для проведения тестирования. Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки магистров 141100 «Энергетическое машиностроение» и программе «Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели». ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ: КТН, доцент Соколов В.С.. "УТВЕРЖДАЮ": Зав. кафедрой ПГТ д.т.н., профессор Грибин В.Г. |
Программа подготовки: «Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели» Целью дисциплины является изучение теории и методики расчетов тепловых процессов в авиационных газотурбинных двигателях (агтд), принципов... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Профили подготовки: Котлы, камеры сгорания и парогенераторы аэс. Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели. Автоматизированные... | ||
Программа подготовки: Энергоустановки на основе возобновляемых видов... Нвиэ в системах энергоснабжения централизованных и децентрализованных потребителей с учетом социально-экологических и экономических... | Программа подготовки: Электрические аппараты управления и распределения... Для магистерской программы «Электрические аппараты управления и распределения энергии» | ||
Газотурбинные установки На тему: Научно-технический прогресс газотурбинных установок магистральных газопроводов | Программа подготовки: Электрические аппараты управления и распределения... Для магистерской программы «Электрические аппараты управления и распределения энергии» | ||
Рабочая программа дисциплины юридическая психология направление подготовки:... В рамках учебной дисциплины «Юридическая психология» осуществляется подготовка студентов к следующим видам профессиональной деятельности:... | Программа подготовки: Экономика предприятий. Инвестиционная и инновационная... Программа подготовки: Экономика предприятий. Инвестиционная и инновационная деятельность предприятий (может быть несколько) | ||
Рабочая программа дисциплины экономика предприятия квалификация (степень)... Дисциплина «Экономика предприятия» является теоретической учебной дисциплиной в системе инженерного образования | Программа учебной дисциплины логика направление подготовки: 030900... Задачей дисциплины является научить студентов данной специальности правильно мыслить; продумывать ситуации, возможные в их профессиональной... | ||
Рабочая программа дисциплины в. 12 Жилищное право направление подготовки:... Программа учебной дисциплина предусматривает подробное исследование отношений по приобретению и использованию жилых помещений, осуществлению... | Рабочая программа дисциплины Юридическая психология Степень выпускника... Рабочая программа предназначена для изучения студентами учебной дисциплины «Юридическая психология», обучающимися по направлению... | ||
Рабочая программа дисциплины б дв правовое и историко-культурное... Программа рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры истории и теории государства и права, протокол №11 от «25»... | Рабочая программа дисциплины Педагогика Направление подготовки 030100... Дисциплина «Педагогика» адресована студентам-бакалаврам, обучающимся по направлению «Философия», и входит в состав базовой части... | ||
Рабочая программа дисциплины невропатология направление подготовки... Программа предназначена для студентов, обучающихся по направлению специальное (дефектологическое) образование. В программе представлен... | Рабочая программа дисциплины история документального кино направление... В данном курсе сделана попытка представить историю документального кино в качестве движущегося противоречия между событиями общественно-исторического... |