Рабочая программа дисциплины (модуля) Термодинамика и теплопередача

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ» СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ Руководитель работ по направлению Проректор по учебной работе подготовки бакалавров 131000 профессор Иванов М.А. профессор Рогачев М.К.. ______________________ _____________________ “___” “ “ 2012 г. “___” “ “ 2012 г. Рабочая программа дисциплины (модуля) Термодинамика и теплопередача Направления подготовки 131000 “Нефтегазовое дело” Профиль(и) подготовки: “Бурение нефтяных и газовых скважин”; “Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти”; “Эксплуатация и обслуживание объектов добычи газа, газоконденсата и подземных хранилищ”; “Сооружение и ремонт объектов систем трубопроводного транспорта”; “Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов переработки”. Квалификация (степень) выпускника бакалавр Форма обучения очная Санкт-Петербург 2012 1. Цели освоения дисциплины Целью изучения дисциплины “Термодинамика и теплопередача” является освоение студентами основных законов и расчетных соотношений термодинамики и теплопередачи, принцип действия и протекание рабочих процессов тепловых двигателей, теплосиловых установок, холодильных машин и парогенераторных установок, а также приобретение навыков использования основных методов термодинамических и теплотехнических расчетов. Изучение дисциплины позволит овладеть необходимыми знаниями и умениями применять их для освоения последующих специальных дисциплин. 2. Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина «Термодинамика и теплопередача» относится к базовой (общепрофессиональной) части профессионального цикла программы по подготовке выпускника с квалификацией (степенью) бакалавр. Для успешного усвоения курса студент-бакалавр предварительно должен хорошо освоить следующие курсы Университета: “Физика”, “Математика”, “Химия”, “Математические методы анализа процессов”, “Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика”. 3. Требования к результатам освоения дисциплины Выпускник по направлению подготовки «Нефтегазовое дело» с квалификацией (степенью) «бакалавр» должен обладать следующими компетенциями: а) общекультурными (ОК) способность: - обобщать, анализировать, воспринимать информацию, ставить цели и выбирать пути ее достижения (ОК–1); - быть готовым к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-4); - проявлять инициативу, находить организационно-управленческие решения и нести за них ответственность (ОК-6); - понимать и анализировать экономические проблемы и процессы, быть активным субъектом экономической деятельности (ОК-15); б) профессиональными (ПК): - общепрофессиональные способность: - самостоятельно приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ПК-1); - использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2); - владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, работать с компьютером как средством управления информацией (ПК-4); - производственно-технологическая деятельность (ПТД) способность: - применять процессный подход в практической деятельности, сочетать теорию и практику (ПК-6); - оценивать риски и определять меры по обеспечению безопасности технологических процессов в нефтегазовом производстве (ПК-9); - применять в практической деятельности принципы рационального использования природных ресурсов и защиты окружающей среды (ПК-10); - экспериментально-исследовательская деятельность (ЭИД) способность: - планировать и проводить необходимые эксперименты, обрабатывать, в т.ч. с использованием прикладных программных продуктов, интерпретировать результаты и делать выводы (ПК-18); - использовать физико-математический аппарат для решения расчетно-аналитических задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-19); - выбирать и применять соответствующие методы моделирования физических, химических и технологических процессов (ПК-20); - проектная деятельность (ПД) способность: - осуществлять сбор данных для выполнения работ по проектированию бурения скважин, добычи нефти и газа, промысловому контролю и регулированию извлечения углеводородов на суше и на море, трубопроводному транспорту нефти и газа, подземному хранению газа, хранению и сбыту нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов (ПК-21); - использовать стандартные программные средства при проектировании (ПК-23); - составлять в соответствии с установленными требованиями типовые проектные, технологические и рабочие документы (ПК-24). В результате изучения дисциплины студент должен: - знать основные законы и расчетные соотношения термодинамики и теплопередачи, назначение, составы и свойства рабочих тел тепловых двигателей и холодильных машин, основы определения термодинамических и теплофизических свойств газов и жидкостей, принципы работы теплоэнергетических и теплообменных установок, особенности тепловых процессов трубопроводов и энерготехнологического оборудования; - уметь рассчитывать и анализировать термодинамические процессы, рассчитывать и анализировать температурные режимы систем и оборудования добычи, транспорта, хранения и переработки углеводородов, использовать полученные теоретические знания при освоении специальных дисциплин нефтегазового направления; - владеть - навыками работы с основными российскими и зарубежными приборами для определения термодинамических и теплофизических свойств газов и жидкостей, методиками составления энергетических и тепловых балансов процессов в нефтегазовой отрасли, методами расчета тепловых режимов систем и оборудования, способами прогнозирования теплового режима работы скважин и газонефтепроводов. 4. Объем дисциплины и виды учебной нагрузки Общая трудоемкость дисциплины составляет 108 часов, 3 зачетные единицы. Вид учебной работы Всего часов Семестр 5 6 7 8 Аудиторные занятия (всего) 108 108 В том числе: - - - - - Лекции 22 22 Практические занятия (ПЗ) 11 11 Семинары (С) Лабораторные работы (ЛР) Самостоятельная работа (всего) 75 75 В том числе: - - - - - Курсовой проект (работа) Расчетно-графические работы 20 20 Подготовка к ПЗ 10 10 Реферат 10 10 Другие виды самостоятельной работы 35 35 Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) зачет Общая трудоемкость, час зач. ед. 108 108 3 3 5. Содержание дисциплины 5.1. Содержание разделов дисциплины № п.п. Наименование раздела дисциплины Содержание раздела дисциплины 1. Техническая термодинамика Предмет и задачи дисциплины. Рабочее тело и его параметры. Термодинамическая система. Параметры состояния рабочего тела. Тепловые свойства рабочих тел. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля. Универсальная газовая постоянная. Смеси газов. Теплоемкость газов. Уравнение Майера. Газовая постоянная. 2. Термодинамические процессы Равновесное и неравновесное состояние системы, обратимые и необратимые процессы, цикличные процессы. Рабочие процессы идеальных газов. Политропные процессы. Показатель политропы. Изопроцессы. 3. Первый закон термодинамики Сущность первого закона термодинамики. Слагаемые первого закона термодинамики: теплота, работа, внутренняя энергия, энтальпия. Эквивалентность теплоты и работы. Первый закон термодинамики для изопроцессов. 4. Процессы парообразования Кипение и испарение. График процесса парообразования. Критическая точка процесса парообразования. Разновидности пара. Степень сухости пара. Условия непрерывной работы котельных установок. 5. Второй закон термодинамики Сущность второго закона термодинамики. Циклы прямые и обратные. Термический КПД – как характеристика экономичности идеального цикла. Цикл Карно. Цикл Ренкина. Цикл Брайтона. Циклы ДВС. Изображение процессов в TS-координатах. Сравнение циклов по основным параметрам и термическому КПД. 6 Теплопроводность. Теплопередача Способы распространения теплоты: теплопроводность, излучение, конвекция. Их сравнительный анализ. Тепловой поток, температурное поле, температурный градиент. Тепловой баланс. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Условия однозначности: геометрические, теплофизические, краевые. Граничные условия. Теплопередача через плоскую и цилиндрическую стенки. Тепловая изоляция. Критический диаметр тепловой изоляции. 7. Конвективный теплообмен Свободная и вынужденная конвекция. Режимы движения жидкости. Тепловой и гидродинамический пограничные слои. Уравнение Ньютона-Рихмана. Критериальные числа подобия. Теплоотдача при движении жидкости в трубах. Теплоотдача при свободном движении теплоносителя. 8. Радиационный и сложный теплообмен. Основные понятия и определения. Физическая сущность лучистого теплообмена, виды потоков излучения. Основные законы излучения. Абсолютно черное, абсолютно белое, абсолютно прозрачное тело. Постоянная Стефана-Больцмана. Экраны. 5.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами Поскольку дисциплина “Термодинамика и теплопередача” изучается в 8-м семестре и является частью профессионального цикла, то связи между дисциплиной и обеспечивающими (последующими) дисциплинами отсутствуют. 5.3. Разделы дисциплины и виды занятий № п.п. Наименование раздела дисциплины Лекции Практич. занятия Самост. работа Всего часов 1. Техническая термодинамика 2 1 5 8 2. Термодинамические процессы 4 2 8 14 3. Первый закон термодинамики 2 2 6 10 4. Процессы парообразования 2 1 2 5 5. Второй закон термодинамики 4 2 28 34 6. Теплопроводность. Теплопередача 4 1 10 15 7. Конвективный теплообмен 2 1 8 11 8. Радиационный и сложный теплообмен. 2 1 8 11 6. Лабораторный практикум Не предусмотрено. 7. Практические занятия (семинары) № п.п. № раздела дисциплины Наименование практических занятий Трудоемкость, час. 1. 1 Решение задач с применением уравнения Менделеева-Клапейрона 1 2. 2 Расчет рабочих процессов идеальных газов 2 3. 3 Расчет параметров, входящих в Первый закон термодинамики 2 4. 4 Построение диаграммы процессов парообразования 1 5. 5 Расчет циклов ДВС и ГТУ 2 6. 6 Определение коэффициентов теплопроводности материалов 1 7. 7 Определение параметров конвективного теплообмена 1 8. 8 Определение параметров лучистого теплообмена 1 8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) Не предусмотрено. 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература: 1. Карминский В.Д. Техническая термодинамика и теплопередача. Курс лекций – М.: Маршрут, 2005. 2. Суриков В.И. Молекулярная физика и термодинамика. Учебное пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. 3. Скрябин В.И. Курс лекций по теплотехнике. – М., 2005. 4. Кордон М.Я., Симакин В.И., Горешник И.Д. Теплотехника. Учебное пособие. – М., 2005. б) вспомогательная литература: 1. Александров В.И., Шорников В.В. Термодинамика и теплопередача. Учебное пособие для вузов. – С-Пб: СПГГИ (ТУ), 2008. 2. Фокин В.М., Бойков Г.П., Видин Ю.В. Основы энергосбережения в вопросах теплообмена. – М.: Машиностроение, 2005. 3. Цветков Ф.Ф., Григорьев Б.А. Тепломассообмен. Учебное пособие для вузов. – М., 2005. в) программное обеспечение: Для решения разнообразных инженерных задач предполагается использование компьютерного класса кафедры Транспорта и хранения нефти и газа СПГГИ (ТУ), в котором установлены современные компьютерные программы такие как ANSYS, CorelDrow, MathCad и другие. 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины В указанном выше компьютерном классе кафедры ТХНГ планируется проведение практических занятий, что позволит студентам на практике проверять предлагаемые ими теоретические инженерные решения той или иной задачи. Оснащение класса выходом в Internet существенно упростит студентам получение необходимой при изучении дисциплины информации, в частности, существенно упрощается пользование справочной, нормативной и учебной литературой, в том числе и литературой из читального зала Главной библиотеки СПГГИ (ТУ). Для более полного освоения студентами излагаемого материала предусматривается использование лекционной аудитории с установленным в ней современным мультимедийным оборудованием. 11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины На лекциях при изложении материала дисциплины необходимо использовать плакаты, презентации, технологические схемы, рекламные проспекты отечественных и зарубежных фирм - участников международных выставок. Особое внимание нужно обратить на использование интерактивных форм обучения, особенно при пояснении сути тепловых процессов, а также при изучении устройства и принципа действия используемого в тепловых системах оборудования. В качестве форм контроля текущей успеваемости студентов предполагается использование таких форм, как выполнение расчетно-графического задания по расчету циклов и написание реферата на заданную преподавателем тему. Итоговой формой аттестации студентов является экзамен в тестовой форме, при этом некоторая часть вопросов по дисциплине “Термодинамика и теплопередача” может быть изначально предложена студентам к самостоятельному изучению. Разработал: Доцент кафедры ТХНГ Шорников В.В. Эксперты: Профессор кафедры ТХНГ Коршак А.А. Доцент кафедры ТХНГ Шалыгин А.В.

Похожие:

	Рабочая программа дисциплины «прикладная термодинамика и кинетика» Целями освоения дисциплины «Прикладная термодинамика и кинетика» являются приобретение студентами знаний и компетенций в области...		Тесты для контроля знаний по дисциплине «Термодинамика и теплопередача» Охватывают материал, определенный Государственным образовательным стандартом среднего профессионального образования (гос спо) в части...
	Календарно-тематический план лекций на 2013 2014 учебный год Дисциплины «Химия» Химическая термодинамика. Биоэнергетика. Химическое равновесие. Термодинамика растворов		Программа учебной дисциплины «прикладная термодинамика и кинетика» Целями освоения дисциплины «Прикладная термодинамика и кинетика» являются приобретение студентами знаний и компетенций в области...
	Рабочая программа учебная дисциплины пс рпуд рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины (модуля) / ожидаемые результаты образования и компетенции...		Рабочая программа учебная дисциплины пс рпуд рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины (модуля) / ожидаемые результаты образования и компетенции...
	Рабочая программа учебная дисциплины пс рпуд рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины (модуля) / ожидаемые результаты образования и компетенции...		Рабочая программа учебная дисциплины пс рпуд рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины (модуля) / ожидаемые результаты образования и компетенции...
	Рабочая учебная программа дисциплины пс рупд рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины (модуля) / ожидаемые результаты образования и компетенции...		Рабочая программа учебная дисциплины пс рпуд рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины (модуля) / ожидаемые результаты образования и компетенции...
	Рабочая программа учебная дисциплины пс рпуд рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины (модуля) / ожидаемые результаты образования и компетенции...		Рабочая программа учебная дисциплины пс рпуд рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины (модуля) / ожидаемые результаты образования и компетенции...
	Рабочая программа учебная дисциплины пс рпуд рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины (модуля) / ожидаемые результаты образования и компетенции...		Рабочая программа учебная дисциплины пс рпуд рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины (модуля) / ожидаемые результаты образования и компетенции...
	Рабочая программа учебная дисциплины пс рпуд рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины (модуля) / ожидаемые результаты образования и компетенции...		Рабочая программа учебная дисциплины пс рпуд рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины (модуля) / ожидаемые результаты образования и компетенции...