МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ
Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Новороссийский колледж строительства и экономики»
Краснодарского края
(ГБОУ СПО «НКСЭ» КК)
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики»
для специальности 270839 Монтаж и эксплуатация внутренних сантехнических устройств, кондиционирования воздуха и вентиляции
2012 год
УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора по УР
________Н.В. Плющева
«___»_______20__г.
|
ОДОБРЕНО
на заседании ЦМК «спецдисциплин ЖКК»
протокол № ____
от «__»_____20 __г.
Председатель ЦМК
_________ В.М.Московцева
|
Составлено в соответствии с Федеральными Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников и примерной программой для специальности 270839 Монтаж и эксплуатация внутренних сантехнических устройств, кондиционирования воздуха
и вентиляции
|
|
CОГЛАСОВАНО
Научно-методический
совет протокол №___
от «__»_____20___ г.
___________________
|
|
|
Составитель
____________ В.М.Московцева
Рецензенты
____________________________________
_______________________________
1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ
1.1. Область применения программы.
Рабочая программа учебной дисциплины «Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики» является частью федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности 270839«Монтаж и эксплуатация внутренних сантехнических устройств, кондиционирования воздуха и вентиляции»
1.2. Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: дисциплина входит в профессиональный цикл общепрофессиональных дисциплин, ОП.06.
1.3. Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения учебной дисциплины:
Дисциплина «Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики» состоит из пяти разделов: физические свойства жидкостей и газов; основы гидростатики; гидродинамика; насосы и вентиляторы; основы теплотехники.
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:
- определять параметры при гидравлическом расчете трубопроводов, воздуховодов;
- строить характеристики насосов и вентиляторов.
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:
- режимы движения жидкости;
- гидравлический расчет простых трубопроводов;
- виды и характеристики насосов и вентиляторов;
- способы теплопередачи и теплообмена.
1.4. Количество часов на освоение рабочей программы учебной дисциплины:
максимальной учебной нагрузки студента 105 часов, в том числе:
обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 70 часов;
лабораторно-практических работ обучающегося 18 часов;
самостоятельной работы обучающегося 35 часов.
2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
|
Объем часов/зачетных единиц
|
Максимальная учебная нагрузка (всего)
|
105
|
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
|
70
|
в том числе:
|
|
лабораторные работы
|
8
|
практические занятия
|
10
|
Самостоятельная работа студента (всего)
|
35
|
в том числе:
|
|
Оформление отчетов по практическим работам
|
9
|
Оформление отчетов по лабораторным работам
|
6
|
Реферат
|
8
|
Презентации
|
8
|
Выполнение схем
|
4
|
Итоговая аттестация в форме экзамена
|
2.2. Тематический план и содержание учебной дисциплины Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики
Наименование разделов и тем
|
Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся.
|
Объем часов
|
Уровень освоения
|
1
|
2
|
3
|
4
|
Введение
|
Цели и задачи дисциплины. Её место в науке.
|
2
|
1
|
Раздел 1 Физические свойства жидкостей и газов
|
|
2
|
|
Тема 1.1.
Основные физические свойства жидкостей и газов
|
Жидкость идеальная и реальная, капельная и газообразная. Основные физические свойства жидкостей: плотность, идеальный объем, сжимаемость, кинематическая и абсолютная вязкость.
Изменение вязкости и устройство вискозиметра Энглера. Изменения вязкости от температуры и давления. Перевод "градусов Энглера" в кинематическую и абсолютную вязкость. Понятие объемного веса и плотности, связь между ними. Влияние температуры на объемный вес и плотность. Определение коэффициентов перехода от одной системы в другую для величин, характеризующих состояние жидкостей и газов.
|
2
|
2
|
Раздел 2 Основы гидростатики
|
|
10
|
|
Тема 2.1
Основное уравнение гидростатики. Гидростатическое давление и его свойства.
|
Понятие о гидростатическом давлении и его свойствах. Учет и единицы измерения гидростатического давления. Абсолютное манометрическое давление и вакуум. Классификация приборов, измеряющих давление, их устройство, принцип действия. Контрольный манометр и его способы проверки приборов давления.
Законы гидростатики. Основной закон гидростатики. Закон Паскаля. Закон Архимеда. Работа гидростатических машин: пресс, аккумулятор, домкрат мультипликатор.
|
4
|
3
|
Практическая работа 1 по теме «Приборы для измерения давления».
|
2
|
2
|
Внеаудиторная самостоятельная работа, в том числе:
|
|
|
Оформление практической работы
|
2
|
3
|
Тема 2.2
Сила давления жидкости и газа на плоские и криволинейные стенки
|
Сила гидростатического давления на плоскую горизонтальную поверхность, на вертикальную поверхность, на наклонную (под углом к горизонту). Определение центра давления.
Равновесие жидкостей в сообщающихся сосудах. Сила гидравлического давления на криволинейную поверхность.
|
2
|
2
|
Раздел 3 Гидродинамика
|
|
39
|
|
Тема 3.1
Виды движения жидкости. Движение установившееся, не установившееся, напорное, безнапорное.
|
Понятие о живом сечении, средней и истиной скорости, расходе. Смоченный периметр и гидравлический радиус. Движение равномерное, установившееся и неустановившееся, напорное и безнапорное. Ламинарный и турбулентный режим движения жидкости. Эпюры скоростей. Связь между средней и максимальной скоростью. Опыты Рейнольдса. Границы существования ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости.
|
4
|
2
|
Лабораторная работа 1 Изучение режимов движения жидкости
|
2
|
2
|
Внеаудиторная самостоятельная работа, в том числе:
|
|
|
Определить и сделать рисунок движения жидкости
|
2
|
3
|
Тема 3.2
Энергия потока. Уравнение Бернулли для установившегося потока жидкости. Геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли.
|
Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости установившегося потока реальной жидкости; геометрический и энергетический смысл уравнения; применение в технике.
Уравнение Бернулли для газов.
|
4
|
2
|
Лабораторная работа 2 Построение напорной и пьезометрической линий
|
2
|
2
|
Внеаудиторная самостоятельная работа, в том числе:
|
|
|
Окончание и оформление лабораторной работы
|
2
|
3
|
Реферат на тему «Устройство и принцип действия пьезометров»
|
2
|
3
|
Тема 3.3
Движение жидкости по трубам.
|
Применение уравнения Бернулли для решения практических задач по определению скорости и расхода газа, жидкости.
Статический и динамический напор. Потери части напора. Гидравлический и пьезометрический напор. Внутреннее трение в жидкостях и газах.
Определение коэффициента гидравлического сопротивления при движении жидкости и газа в трубе, при различных режимах движения. Шероховатость стенок труб. Местные сопротивления и определение коэффициентов местных сопротивлений. Эквивалентная длина.
Гидравлический расчет простого трубопровода. Гидравлические характеристики трубопроводов. Особенности расчета газопровода низкого, среднего и высокого давления. Гидравлический удар в трубопроводах. Формула Н.Е. Жуковского.
|
4
|
2
|
Практическая работа 2 Решение задач по гидравлическому расчету трубопроводов
|
2
|
2
|
Лабораторная работа 3 Определение коэффициента гидравлического сопротивления трубы
|
2
|
2
|
Лабораторная работа 4 Определение коэффициента местных сопротивлений
|
2
|
2
|
Внеаудиторная самостоятельная работа, в том числе:
|
|
|
Реферат на тему «Способы гашения гидравлического удара»
|
2
|
3
|
Реферат на тему «Коэффициент вязкости и его влияние на движение газа и жидкости в трубе»
|
2
|
3
|
Завершение и оформление практических и лабораторных работ
|
5
|
3
|
Тема 3.4.
Истечения жидкостей через отверстия и насадки
|
Истечение жидкости при постоянном и переменном напоре. Коэффициенты сжатия струи, скорости и расхода при истечении через отверстия в тонкой стенке. Истечение через насадки. Коэффициенты расхода и скорости.
Определение критического давления, критической скорости и расхода при истечении газа из отверстия и насадок.
|
2
|
2
|
Раздел 4 Насосы и вентиляторы
|
|
16
|
|
Тема 4.1
Насосы, их виды и принцип действия
|
Насосы, их виды и принцип действия. Поршневые насосы. Производительность, напор и потребляемая мощность. Объемные насосы. Насосы для передачи сжимаемых газов.
Характеристики центробежных насосов. Уравнение Эйлера. Понятие о кавитации и осевом давлении. Расчет допустимой высоты всасывания, зависимость ее от температуры жидкости, атмосферного давления и от сопротивления всасывания линии. Рабочая точка насосной установки. Регулирование производительности насосов. Основные неисправности и способы их устранения. Баланс работы центробежного насоса. Работа насосов в сети. Совместная работа нескольких насосов на одну сеть.
Вентиляторы, их назначение и типы: осевые и центробежные. Характеристики вентиляторов. Подача, развиваемое давление и потребляемая мощность вентиляторов.
Каталог насосов и вентиляторов и их подбор при заданных условиях.
|
6
|
3
|
Практическая работа 3 Изучение характеристик насосов
|
2
|
2
|
Практическая работа 4 Изучение характеристик вентиляторов
|
2
|
2
|
Внеаудиторная самостоятельная работа, в том числе:
|
|
|
Вычерчивание схемы совместной работы насосов на одну сеть. Определение технической характеристики насоса.
|
2
|
3
|
Окончание и оформление практических работ
|
4
|
3
|
Раздел 5 Основы теплотехники
|
|
36
|
|
Тема 5.1.
Рабочее тело. Основные законы идеальных газов
|
Определение рабочего тела. Свойства газов. Основные параметры состояния рабочего тела: идеальное давление, температура, идеальный объем и их измерение; понятие "идеальный газ". Уравнение состояния идеального газа.
Основные законы идеальных газов: закон Бойля-Мариотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля, Газовая постоянная.
Закон Авогадро. Уравнение состояния реального газа.
|
2
|
3
|
Тема 5.2
Газовые смеси
|
Понятие о газовых смесях. Основные законы газовых смесей. Массовый и объемный состав смеси. Перевод массовых долей в объемные и обратно. Термодинамические свойства смесей. Определение плотности, идеального объема, кажущейся молекулярной массы и газовой постоянной смеси газов. Определение парциальных давлений смеси.
|
2
|
2
|
Внеаудиторная самостоятельная работа, в том числе:
|
|
|
Реферат на тему «Газовые смеси, их применение в газовой промышленности»
|
2
|
3
|
Тема 5.3
Первый закон термодинамики. Теплоёмкость
|
Понятие о теплоте и работе как о формах передачи энергии от одних тел к другим. Понятие о термодинамическом процессе. Обратимые и необратимые процессы. Графическое изображение процессов в координатах Р - V1. Первый закон термодинамики, его аналитическое выражение и физический смысл.
Теплоемкость газов: массовая, объемная, мольная и связь между ними. Теплоемкость при постоянном объеме и при постоянном давлении, связь между ними. Истинная и средняя теплоемкость. Зависимость теплоемкости от температуры. Таблицы и формулы для определения теплоемкости. Теплоемкость газовой смеси. Определение количества тепла, необходимого для нагревания (охлаждения) газа.
|
2
|
2
|
Внеаудиторная самостоятельная работа, в том числе:
|
|
|
Презентация «Термодинамические процессы изменения состояния идеальных газов»
|
2
|
3
|
Тема 5.4
Термодинамические процессы изменения состояния идеальных газов
|
Основные частные случаи термодинамических процессов: исходный (процесс при постоянном объеме), изотермический (процесс при постоянной температуре), изобарный (процесс при постоянном давлении), адиабатный (процесс без теплообмена с окружающей средой).
Уравнение термодинамического процесса, соотношения между параметрами, определение работы, количества участвующего тепла и изменения внутренней энергии. Графическое изображение процесса в Р, V-диаграмме.
|
4
|
2
|
Тема 5.5
Второй закон термодинамики. Водяной пар
|
Схематическое изображение прямого произвольного цикла. Понятие о круговом процессе (или цикле) теплового двигателя. Цикл Карно для идеального газа. Сущность второго закона термодинамики. Понятие об энтропии Т, S-диаграмма.
Водяной пар, как реальный газ. Процесс парообразования (испарение, кипение), паросодержание и влагосодержание насыщенного пара. Определение параметров водяного пара различного состояния (влажный насыщенный, сухой насыщенный и перегретый). Процесс парообразования в Т, S-диаграмме (теплота жидкости, парообразования, перегрева, полная теплота насыщенного и перегретого пара). Таблицы водяного пара. Содержание таблиц и их использование.
|
4
|
2
|
Практическая работа 5 Решение задач на второй закон термодинамики
|
2
|
2
|
Внеаудиторная самостоятельная работа, в том числе:
|
|
|
Завершение расчетов на второй закон термодинамики
Презентация «Водяной пар и его значение в теплотехнике»
|
4
|
3
|
Тема 5.6
Термодинамические циклы паросиловых установок
|
Принципиальная схема паросиловой установки. Цикл Ренкина и его изображение в Р, V-диаграмме. Работа, термодинамический КПД и идеальный расход пара в цикле Ренкина. Способы повышения экономичности цикла. Определение идеальной теплоты рабочего тела, термического КПД.
|
4
|
2
|
Внеаудиторная самостоятельная работа, в том числе:
|
|
|
Презентация «Теплофикация и ее назначение»
|
2
|
3
|
Тема 5.7
Основные положения теории теплообмена
|
Теория теплообмена, как наука о распространении тепла. Способы распространения тепла: теплопроводность, конвективный теплообмен, лучистый теплообмен, их краткая характеристика.
Понятие о сложном теплообмене (теплопередаче). Передача тепла через плоскую и цилиндрическую стенки. Формула Фурье. Коэффициент теплопроводности и его значение для различных материалов. Расчет лучистого теплообмена в топках котлов.
|
4
|
2
|
Внеаудиторная самостоятельная работа, в том числе:
|
|
|
Презентация «Способы распространения теплоты»
|
2
|
3
|
Итого 105 часов, из них:
- аудиторных – 52 часов;
- лабораторно-практических – 18 часов;
- самостоятельных – 35 часов.
|
Для характеристики уровня освоения учебного материала используются следующие обозначения:
1. – ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств);
2. – репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством)
3. – продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач)
3. условия реализации УЧЕБНОЙ дисциплины
3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению
Реализация учебной дисциплины требует наличия учебного кабинета «Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики».
Оборудование учебного кабинета:
- посадочные места по количеству обучающихся,
- рабочее место преподавателя,
- комплект учебно-методических пособий «Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики».
Технические средства обучения:
- плазменная панель,
- интерактивная доска,
- видео-проектор,
- мультимедийная доска,
- персональные компьютеры,
- портативная лаборатория «Капелька»,
- видеоматериалы,
- наглядные демонстрационные пособия,
- Интернет-ресурсы.
3.2. Информационное обеспечение обучения
Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы
Основные источники:
1 Брюханов О.Н., Коробко В.И., Мелик-Аракелян А.Т. Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики: Учебник. – М.: ИНФРА-М, 2004. – 254 с.
2 Калицун В.И., Дроздов Е.В., Комаров А.С., Чижик К.И. Основы гидравлики и аэродинамики: Учеб. для техникумов и колледжей. – М.: С тройиздат, 2002. – 296 с.
3 Калицун В.И., Кедров В.С., Ласков Ю.М. Гидравлика, водоснабжение и канализация: Учеб. пособие для вузов. – М.: Стройиздат, 2002. – 397 с.
4 Прозоров И.В., Николадзе Г.И., Минаев А.В. Гидравлика, водоснабжение и канализация: Учеб. пособие для строит. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 1990. – 448с.
Дополнительные источники:
1 Альтшуль А.Д., Животовский Л.С., Иванов Л.П. Гидравлика и аэродинамика: Учеб. для вузов. – М.: Стройиздат, 1987. – 414 с.
2 Андреевская А.В., Кременецкий Н.Н., Панова М.В. Задачник по гидравлике. Изд. 2-е, переработ. и доп: Учебное пособие: - М.: Энергия. 1970. – 424 с.
3 Большаков В.А. Справочник по гидравлике.- К.: Высшая школа, 2004. – 235 с.
4 Обливин А.Н., Воскресенский А.К., Семенов Ю.П. Основы гидравлики и теплотехники: Учебник для техникумов. – М.: Лесная промышленность, 1988. – 296 с.
5 Пашков Н.Н., Долгачев Ф.М. Гидравлика. Основы гидрологии: Учеб. для техникумов. – М.: Энергоатомиздат, 1993.- - 448 с.
6 Рабинович Е.З., Евгеньев А.Е. Гидравлика: Учебник для техникумов. – М.: Недра, 1987. – 224 с.
7 Справочник по гидравлике – под. ред. В.А.Большакова. – Киев, «Вища школа», 1977. – 280 с.
4. Контроль и оценка результатов освоения УЧЕБНОЙ Дисциплины
Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий и лабораторных работ, тестирования, а также выполнения обучающимися индивидуальных заданий, проектов, исследований.
Результаты обучения
(освоенные умения, усвоенные знания)
|
Формы и методы контроля и оценки результатов обучения
|
1
|
2
|
Умения:
|
|
определять параметры при гидравлическом расчете трубопроводов, воздуховодов;
|
Оформление отчета по практическим занятиям
Решение задач
Выполнение схемы
|
строить характеристики насосов и вентиляторов.
|
Оформление отчета по практическим занятиям
Решение задач (оценка)
Выполнение схемы (оценка)
|
Знания:
|
|
режимы движения жидкости;
|
Оформление отчета по практическим занятиям
Оформление отчета по лабораторным работам
Защита реферата (оценка)
Решение задач (оценка)
|
гидравлический расчет простых трубопроводов;
|
Оформление отчета по практическим занятиям
Защита реферата (оценка)
Решение задач (оценка)
|
виды и характеристики насосов и вентиляторов;
|
Оформление отчета по практическим занятиям
Выполнение схемы
|
способы теплопередачи и теплообмена.
|
Оформление отчета по практическим занятиям
Защита презентации (оценка)
Решение задач (оценка)
|
|
Итоговый контроль – экзамен
|
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Жидкость идеальная и реальная, капельная и газообразная
Основные физические свойства жидкостей: плотность, идеальный объем, сжимаемость, кинематическая и абсолютная вязкость
Понятие объемного веса и плотности, связь между ними
Влияние температуры на объемный вес и плотность
Понятие о гидростатическом давлении и его свойствах. Учет и единицы измерения гидростатического давления
Абсолютное манометрическое давление и вакуум
Классификация приборов, измеряющих давление, их устройство, принцип действия.
Основной закон гидростатики. Закон Паскаля. Закон Архимеда
Работа гидростатических машин: пресс, аккумулятор, домкрат мультипликатор.
Сила гидростатического давления на плоскую горизонтальную и вертикальную поверхности
Сила гидростатического давления на наклонную поверхность (под углом к горизонту)
Равновесие жидкостей в сообщающихся сосудах
Сила гидравлического давления на криволинейную поверхность
Понятие о живом сечении, средней и истиной скорости, расходе
Смоченный периметр и гидравлический радиус
Движение равномерное, установившееся и неустановившееся, напорное и безнапорное
Ламинарный и турбулентный режим движения жидкости
Опыты Рейнольдса. Границы существования ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости
Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости установившегося потока реальной жидкости
Геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли и применение закона в технике
Статический и динамический напор. Потери части напора
Гидравлический и пьезометрический напор
Внутреннее трение в жидкостях и газах
Коэффициент вязкости и его влияние на движение газа и жидкости в трубе.
Местные сопротивления и определение коэффициентов местных сопротивлений. Шероховатость стенок труб
Гидравлический удар в трубопроводах. Формула Н.Е. Жуковского
Истечение через насадки. Коэффициенты расхода и скорости
Определение критического давления, критической скорости и расхода при истечении газа из отверстия и насадок
Насосы, их виды и принцип действия. Поршневые и объемные насосы.
Характеристики центробежных насосов. Уравнение Эйлера. Понятие о кавитации и осевом давлении
Вентиляторы, их назначение и типы: осевые и центробежные. Характеристики вентиляторов
Основные параметры состояния рабочего тела: идеальное давление, температура, идеальный объем и их измерение
Понятие «идеальный газ». Уравнение состояния идеального газа
Основной закон идеальных газов: закон Бойля-Мариотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля, Газовая постоянная
Закон Авогадро. Уравнение состояния реального газа.
Понятие о газовых смесях. Основные законы газовых смесей.
Массовый и объемный состав смеси. Перевод массовых долей в объемные и обратно.
Термодинамические свойства смесей.
Понятие о теплоте и работе как о формах передачи энергии от одних тел к другим.
Понятие о термодинамическом процессе.
Обратимые и необратимые процессы. Графическое изображение процессов в координатах Р - V1.
Первый закон термодинамики, его аналитическое выражение и физический смысл
Теплоемкость газов: массовая, объемная, мольная и связь между ними.
Теплоемкость при постоянном объеме и при постоянном давлении, связь между ними.
Истинная и средняя теплоемкость. Зависимость теплоемкости от температуры.
Теплоемкость газовой смеси.
Основные частные случаи термодинамических процессов: изохорный, изобарный, адиабатный
Уравнение термодинамического процесса, соотношения между параметрами, определение работы, количества участвующего тепла и изменения внутренней энергии. Графическое изображение процесса в Р, V-диаграмме.
Цикл Карно для идеального газа.
Сущность второго закона термодинамики.
Понятие об энтропии Т, S-диаграмма.
Водяной пар и его значение в теплотехнике. Водяной пар, как реальный газ.
Процесс парообразования (испарение, кипение), паросодержание и влагосодержание насыщенного пара.
Определение параметров водяного пара различного состояния (влажный насыщенный, сухой насыщенный и перегретый).
Процесс парообразования в Т, S-диаграмме (теплота жидкости, парообразования, перегрева, полная теплота насыщенного и перегретого пара).
Принципиальная схема паросиловой установки. Цикл Ренкина и его изображение в Р, V-диаграмме.
Работа, термодинамический КПД и идеальный расход пара в цикле Ренкина.
Теория теплообмена, как наука о распространении тепла. Способы распространения тепла.
Способы распространения тепла: теплопроводность, конвективный теплообмен, лучистый теплообмен, их краткая характеристика.
Понятие о сложном теплообмене (теплопередаче).
Передача тепла через плоскую и цилиндрическую стенки. Формула Фурье.
Коэффициент теплопроводности и его значение для различных материалов.
|
