Рабочая программа для аспирантов специальности 05. 04. 12 Турбомашины и комбинированные турбоустановки (технические науки) очная, заочная форма обучения «подготовлено к изданию»

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Институт математики, естественных наук и информационных технологий

Кафедра Механики многофазных систем

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой Механики многофазных систем, д.т.н., профессор Шабаров А.Б.

1. 
   Цели и задачи дисциплины (модуля)
   

• 
  изучение конструкций наиболее распространенных теплообменных аппаратов и систем охлаждения ГТ и КУ, методов их расчета и применения совместно с другими технологическими аппаратами и оборудованием;
  
• 
  изучение конструкций и методов расчета маслоагрегатов, воздухоохладителей, регенераторов, котельного оборудования;
  
• 
  изучение особенностей применения теплофизических уравнений в инженерной практике.
  

2. 
   Место дисциплины в структуре ОПППО
   

3. Компетенции выпускника аспирантуры, формируемые в результате освоения данной ОПППО.

• 
  готовностью и способностью использовать фундаментальные законы природы и основные законы естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности;
  
• 
  способностью понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования безопасности, в том числе защиты государственной тайны;
  
• 
  способность вскрыть физическую, естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, провести их качественный и количественный анализ;
  
• 
  способность осуществлять научный поиск и разработку новых перспективных подходов и методов к решению профессиональных задач, готовность к профессиональному росту, к активному участию в научной и инновационной деятельности, конференциях, выставках и презентациях.
  

1. 
   Методами анализа тепломассопереноса в технологическом процессе;
   
2. 
   Методами совершенствования оборудования;
   
3. 
   Методиками расчета процессов теплопередачи в промышленных аппаратах, и их совершенствовании.
   

2. 
   Структура и трудоемкость дисциплины.
   
   Данная дисциплина читается в 1 семестре и содержит 108 часов: 24 часов лекций, 18 часов – практических занятий, 66 часов – самостоятельной работы. Форма промежуточной аттестации – контрольная работа, реферат, зачет.
   
3. 
   Тематический план.
   
   Таблица 1.
   
   Тематический план
   
   
   

   №	Тема	недели семестра	Виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.				Итого часов по теме	Из них в интерактивной форме	Форма контроля
   			Лекции*	Семинарские (практические) занятия*	Лабораторные занятия*	Самостоятельная работа*
   1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
   	Модуль 1 Общая характеристика теплообменных аппаратов.
   1.	1. Классификация теплообменных аппаратов.	1,2	2	1		10	13	3	Беседа
   2.	2. Устройство и конструкции теплообменных аппаратов.	3,4	1	1		10	12	3	Беседа,
   	Всего за 1 модуль		3	2		20	25	6	коллоквиум
   	Модуль 2 Основные расчеты теплообменных аппаратов.
   1.	3. Тепловые расчеты теплообменных аппаратов типа «жидкость-жидкость». Маслоохладители ГТ и КУ.	5,6	3	4		10	17	5	Расчет
   2.	4. Тепловые расчеты теплообменных аппаратов типа «жидкость-газ». Воздухоохладители КТ и КУ.	7,8,9	2	4		10	16	5	Расчет
   3.	5. Тепловые расчеты теплообменных аппаратов типа «газ-газ». Регенераторы ГТ и КУ.	10,11	4	4		10	18	5	Расчет
   	Всего за 2 модуль		9	12		30	51	15	коллоквиум
   	Модуль 3 Системы охлаждения ГТ и КУ.
   1.	6. Охлаждение высокотемпературных газовых турбин.	112-14	6	3		8	17	5	Расчет
   2.	7. Охлаждение дисков и корпусов турбин.	15-18	6	3		8	17	5	Расчет
   	Всего за 3 модуль		12	6		16	24	10	коллоквиум
   	Итого за курс дисциплины (часов)		24	18		66	108	31	зачет

   
   
   
   Таблица 3.
   
   Планирование самостоятельной работы аспирантов
   

   №	Модули и темы	Виды СРА			Неделя семестра	Объем часов
   		обязательные	дополнительные
   Модуль 1 Общая характеристика теплообменных аппаратов.
   1.1	1. Классификация теплообменных аппаратов.	1. Работа с учебной литературой. 2. Проработка лекций			1,2	10
   1.2	2. Устройство и конструкции теплообменных аппаратов.	1. Работа с учебной литературой. 2. Проработка лекций	1. работа с дополнительной литературой		3,4	10
   Всего по модулю 1:						20
   Модуль 2
   2.1	3. Тепловые расчеты теплообменных аппаратов типа «жидкость-жидкость». Маслоохладители ГТ и КУ.	1. Работа с учебной литературой. 2. Проработка лекций		1. работа с дополнительной литературой	5,6	10
   2.2	4. Тепловые расчеты теплообменных аппаратов типа «жидкость-газ». Воздухоохладители КТ и КУ.	1. Работа с учебной литературой. 2. Проработка лекций		1. работа с дополнительной литературой; 2. подготовка к расчету	7,8,9	10
   2.3	5. Тепловые расчеты теплообменных аппаратов типа «газ-газ». Регенераторы ГТ и КУ.	1. Работа с учебной литературой. 2. Проработка лекций		1. работа с дополнительной литературой; 2. подготовка к расчету	10,11	10
   Всего по модулю 2:						30
   Модуль 3
   3.1	6. Охлаждение высокотемпературных газовых турбин.	1. Работа с учебной литературой. 2. Проработка лекций		1. работа с дополнительной литературой 2. подготовка к расчету	12-14	8
   3.2	7. Охлаждение дисков и корпусов турбин.	1. Работа с учебной литературой. 2. Проработка лекций		1. работа с дополнительной литературой 2. подготовка к зачету	15-18	8
   Всего по модулю 3:						16
   Всего за семестр:						66

   
   
   
4. 
   Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
   

5. 
   Содержание дисциплины.
   

6. 
   Семинарские и лабораторные занятия
   
   1. 
      Планы семинарских занятий.
      

7. 
   Темы рефератов.
   

8. 
   Учебно - методическое обеспечение самостоятельной работы аспирантов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля).
   

1. 
   (4.1)Тонкая пластина длиной _ и шириной _ и обтекается продольным потоком воздуха (рис.1.1). Скорость и температура набегающего потока равны соответственно _; _ .
   





2. 
   (4.2)Вычислить для условий предыдущей задачи толщину гидродинамического пограничного слоя и значения местных коэффициентов теплоотдачи на различных расстояниях от передней кромки пластины _; _; _ и _. Построить график зависимости толщины гидродинамического пограничного слоя _ и коэффициента теплоотдачи от относительного расстояния _.
   

	0,1	0,2	0,5	1,0
	4,66	6,58	10,4	14,7
	7,73	5,65	3,45	2,44

3. 
   (4.5)Тонкая константановая лента сечением _ нагревается электрическим током силой _. Электрическое сопротивление _ ленты _. Лента обтекается продольным потоком воды. Скорость и температура набегающего потока _ и _. Определить температуру ленты на расстоянии 25 и 200 мм от передней кромки.
   





4. 
   (4.6)Плоская пластина длиной _ обтекается продольным потоком воздуха. Скорость и температура набегающего потока воздуха _ и _. Перед пластиной установлена турбулизирующая решетка, вследствие чего движение в пограничном слое на всей длине пластины турбулентное. Вычислить среднее значение коэффициента теплоотдачи с поверхности пластины и значение местного коэффициента теплоотдачи на задней кромке. Вычислить также толщину гидродинамического пограничного слоя на задней кромке пластины.
   







5. 
   (4.8)Плоская пластина обтекается продольным потоком воздуха. Скорость и температура набегающего потока равны соответственно _ и _. Вычислить количество теплоты, отдаваемое воздуху, при условии, что температура поверхности пластины _, длина _, ширина _
   



6. 
   (4.9)Тонкая пластина длиной _ обтекается продольным потоком воздуха. Скорость и температура набегающего потока равны соответственно _ и _. Определить среднее значение коэффициента теплоотдачи и плотность теплового потока на поверхности пластины при условии, что температура пластины _. Расчет произвести в предположении, что всей длине пластины режим течения в пограничном слое турбулентный.
   





7. 
   (4.10)Вычислить среднее значение коэффициента теплоотдачи и количество теплоты, отдаваемой с поверхности пластины, омываемой продольным потоком воздуха. Скорость и температура набегающего потока равны соответственно _ и _. Температура поверхности пластины _. Длина пластины вдоль потока _, а ее ширина _. Расчет произвести в предположении, что на всей длине пластины пограничный слой является турбулентным.
   





1. 
   Классификация теплообменных аппаратов.
   
2. 
   ТА объемные и поверхностные, регенераторы и рекуператоры. Виды поверхностей ТА.
   
3. 
   Схемы течений теплоносителей.
   
4. 
   АВО.
   
5. 
   Устройство и конструкции теплообменных аппаратов.
   
6. 
   Кожухотрубчатые теплообменные аппараты «труба в трубе», пластинчатые аппараты.
   
7. 
   Способы уменьшения термических напряжений в аппаратах различных конструкций.
   
8. 
   Тепловые расчеты теплообменных аппаратов типа «жидкость-жидкость».
   
9. 
   Маслоохладители ГТ и КУ.
   
10. 
    Режимы течения жидких теплоносителей и их влияние на его теплообмен.
    
11. 
    Расчеты конструкторские и поверочные: методики и основные уравнения.
    
12. 
    Тепловые расчеты теплообменных аппаратов типа «жидкость-газ». Воздухоохладители КТ и КУ.
    
13. 
    Режимы течения жидких и газообразных теплоносителей и их влияние на его теплообмен.
    
14. 
    Тепловые расчеты теплообменных аппаратов типа «газ-газ». Регенераторы ГТ и КУ.
    
15. 
    Особенности расчета ТА «газ-газ».
    
16. 
    Методики расчета пластинчатых и трубчатых регенераторов.
    
17. 
    Охлаждение дисков и корпусов турбин. Охлаждение и прочность дисков.
    
18. 
    Охлаждение высокотемпературных газовых турбин. Системы охлаждения лопаток (конвективная, пористая и др.).
    
19. 
    Основы расчета систем охлаждения лопаток. Конструктивные особенности охлаждения лопаток.
    

• 
  лекции;
  
• 
  практические занятия;
  
• 
  работа в малых группах.
  

1. 
   Электронная библиотека Попечительского совета механико-математического факультета Московского государственного университета http://lib.mexmat.ru
   
2. 
   eLIBRARY – Научная электронная библиотека (Москва) http://elibrary.ru/
   

Для работы на практических занятиях необходим пакет программ Maple 12 (или выше);

3. www.libtech.ru – библиотека технической литературы «Нефть и газ»