Рабочая программа учебной дисциплины "современные энергетические технологии"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ И МЕХАНИКИ (ЭнМИ) ___________________________________________________________________________________________________________

·  использовать углубленные знания в области естественнонаучных и гуманитарных дисциплин в профессиональной деятельности (ПК-1);

·  использовать углубленные теоретические и практические знания, которые находятся на передовом рубеже науки и техники в области профессиональной деятельности (ПК-2);

·  способностью анализировать естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-5);

·  способностью к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК - 7);

·  способностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-8);

·  использовать знание теоретических основ рабочих процессов в энергетических машинах, аппаратах и установках, методов расчетного анализа объектов профессиональной деятельности (ПК-12);

·  использовать современные достижения науки и передовых технологий в научно-исследовательских работах (ПК-15);

·  на основе системного подхода строить и использовать модели для описания и прогнозирования различных явлений, осуществлять их качественный и количественный анализ (ПК-16);

·  оценивать техническое состояние объектов профессиональной деятельности, анализировать и разрабатывать рекомендации по дальнейшей эксплуатации (ПК-19).

Задачами дисциплины являются:

·  освоение современных энергетических технологий и применение их к решению практических задач в области паротурбинных установок;

·  научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при последующем конструировании энергетических установок.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по программе "Газотурбинные и паротурбинные установки и двигатели" направления 141100 Энергетическое машиностроение.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах бакалавриата: "Паротурбинные установки", "Механика жидкости и газа" и "Энергетические машины и установки".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской диссертации и изучении дисциплин "Переменные режимы ПТУ" и "Бинарные циклы теплоэнергетических установок".

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

·  основы рабочих процессов в энергетических установках, аппаратах и машинах; технический прогресс в энергетическом машиностроении; технико-экономические проблемы выбора параметров оборудования; способы обеспечения соответствия объектов профессиональной деятельности мировым стандартам и требованиям к техническому уровню аппаратов и установок; новые материалы; экологически чистые технологии; перспективы и пути развития энергомашиностроения (ПК-2, ПК-5, ПК-15);

Уметь:

·  разрабатывать конструкции конкурентоспособных энергетических установок с прогрессивными показателями качества с использованием САПР; самостоятельно разбираться в нормативных методиках расчета и применять их для решения поставленной задачи (ПК-12);

·  использовать программы расчетов тепловых схем и элементов проточной части турбоустановок;

·  осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и изучать отечественный и зарубежный опыт по паротурбинным установкам;

·  выбирать конструкционные материалы для изготовления основных элементов паротурбинных установок в зависимости от условий работы;

·  анализировать работу энергетических установок (ПК-19).

Владеть:

·  терминологией в области энергетических установок;

·  навыками поиска информации об энергетических установках;

·  информацией по использованию передовых энергетических технологий в отечественной и зарубежной практике для использования при конструировании.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы, 180 часов.

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции:

1.  Развитие турбостроения для АЭС в свете государственной стратегии развития атомной энергетики в первой половине XXI века

Основные направления технического перевооружения атомных электростанций. Перспективы развития атомной энергетики. Проблема повышения мощности энергоблоков и пути ее решения в России и за рубежом. Совершенствование турбин АЭС производства ЛМЗ. Особенности их проектирования. Выбор начального давления. Внешняя сепарация влаги и промежуточный перегрев. Тихоходные и быстроходные турбины, их сравнение.

Продление срока службы паротурбинным установкам АЭС, выработавшим свой ресурс. Физическое и моральное старение оборудования и его последствия. Контроль состояния металла на электростанциях. Восстановительная термическая обработка паропроводов, роторов и корпусов турбин.

2.  Влияние влажности пара на экономичность и надежность турбин

Расчеты потерь энергии от влажности, методы повышения эффективно­сти влажнопаровых турбинных ступеней. Способы влагоудаления, применяемые для снижения влажности в проточной части. Эрозионный износ деталей проточ­ной части турбины и способы снижения этого износа.

3.  Пути повышения единичной мощности, экономичности и надежности паротурбинных установок на сверхкритические параметры пара

Применение новых технологий при техническом перевооружении угольных и газомазутных ТЭС. Новые технологии по экологически чистому сжиганию углей. Сжигание топлива в циркулирующем кипящем слое. Усовершенствование конденсационных паротурбинных установок.

4.  Проблемы создания паротурбинных установок на суперсверхкритические параметры пара.

Основные технические проблемы повышения начальных параметров пара. Зарубежные энергоблоки нового поколения. Проблемы перехода угольной энергетики России на суперсверхкритические параметры пара. Технические требования к котлам и паровым турбинам на суперсверхкритические параметры пара.

5.  Турбины для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии Турбины с противодавлением. Диаграмма режимов для этих турбин. Требования, предъявляемые к тепло­фикационным турбинам с регулируемыми отборами пара, основные особенности проектирования таких турбин. Диаграмма режимов турбин с одним регулируемым отбором пара. Турбины с двумя регулируемыми отборами пара. Диаграмма режимов этих турбин. Турбины с отопительными отборами пара. Диаграмма режимов.

6.  Расчет и проектирование стопорных и регулирующих клапанов

Требования, предъявляемые к клапанам. Типы клапанов, их конструкции и допустимая скорость течения в клапанах. Процесс в h-s диаграмме в клапанной системе. Потери энергии в клапанах, потери давления. Современные конструкции клапанов с разгрузкой.

7.  Выходные патрубки мощных паровых турбин

Требования, предъявляемые к патрубкам. Диффузоры патрубков. Процесс восстановления давления в h-s диаграмме. Характеристики эффективности диффузоров. Мероприятия, улучшающие эффективность диффузоров. Структура течения в сборной камере. Конструкции патрубков.

8.  Последние ступени паровых турбин

Основные уравнения для 3-d расчета потока. Осесимметричный метод расчета турбинной ступени. Алгоритм расчета, программа расчета. Методы формирования пространственного течения в турбинной ступени большой веерности. Потери в турбинной ступени большой веерности. Особенности профилирования сопловых и рабочих лопаток. Двояковыпуклые профили МЭИ, профили периферийных сечений рабочих лопаток. Этапы проектирования последних ступеней паровых турбин.

9.  Сравнение активных и реактивных ступеней

Достоинства и недостатки активных ступеней. Их сравнение с реактивными ступенями. Примеры выполнения ЦВД с чисто реактивным облопачиванием.

10.  Пространственное профилирование ступеней с лопатками небольшой длины

Причины, вызывающие необходимость пространственного профилирования. Примеры выполнения ЦВД и ЦСД с пространственно профилированными лопатками.

11.  Перспективы введения новых мощностей в России на базе ПГУ с котлом утилизатором.

Принципиальная схема, основные параметры и технико-экономические показатели современных парогазовых установок. Ограничения по внедрению парогазовых технологий. Пути увеличения единичной мощности и экономичности ПГУ. Особенности паровых турбин ПГУ с котлом-утилизатором.

12.  Турбинные технологии для строительства электростанций небольшой мощности

Оптимизация тепловой схемы и развитие монарных ПГУ на базе строительства электростанций небольшой мощности. Технологический процесс получения электроэнергии на ГеоЭС. Тепловая схема и конструкция паротурбинных установок для геотермальных электрических станций.

13.  Особенности паротурбинных установок для водородной энергетики.

Водородные технологии производства электроэнергии. Особенности водорода как топлива для ТЭС. Схема водородно-кислородного парогенератора. Особенности конструкции паротурбинных установок для водородной энергетики.

4.2.2. Практические занятия

1.  Решение задач расчета элементов тепловой схемы и схемы в целом для турбинной установки;

2.  Расчет числа степеней и выбор основных размеров проточной части;

3.  Изучение конструкции основных узлов паровой турбины;

4.  Решение задач по расчету дополнительных потерь энергии от парциальности, трения, от утечек, от влажности;

5.  Оценка механических напряжений в рабочих лопатках;

6.  Решение задач оптимизации размеров и характеристик турбинных ступеней;

7.  Расчет распределения параметров по высоте лопаток ступеней большой верности при различных законах закрутки;

8.  Расчет осевых усилий, действующих на ротор.

4.3. Лабораторные работы

«Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены».

4.4. Расчетные задания

Например, проектирование последней ступени паровой турбины К-1200-7,0 для АЭС с определением ее интегральных характеристик.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Например, проект цилиндра высокого давления паровой турбины К-1200-7,0 для АЭС (прототип ЛМЗ).

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций. Презентации лекций содержат материалы по тепловым схемам и конструкциям энергетических установок, 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, выполнение типового расчета, 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 магистра вносится оценка за 1 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1.  Стратегия развития атомной энергетики России в первой половине XXI века. М., 2000.

2.  Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 01.01.01 года

3.  Основы современной энергетики. Т. 1. Современная теплоэнергетика. Под ред. М., Издательский дом МЭИ, 2008.

4.  Богомолова ступени паровых турбин. М.: Издательский дом МЭИ, 2007.

5.  , Симонов патрубки паровых и газовых турбин. М.: Издательство МЭИ, 2002.

6.  , Симонов и стопорно-регулирующие клапаны паровых турбин. М.: Издательство МЭИ, 2005.

б) дополнительная литература:

1.  Паровые и газовые турбины. Сборник задач. Под ред. и М.: Энергоатомиздат. 1987.

2.  , Григорьев теплофизических свойств воды и водяного пара. М: Изд-во МЭИ, 1999.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) программное обеспечение кафедры ПГТ для выполнения расчетов элементов турбомашин и для тестирования, электронная h-s диаграмма;

б) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: Thermoflow - программа для расчета тепловых схем энергетических установок; www. *****; www. *****; www. turboatom. .

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 магистерской подготовки 141100 «Энергетическое машиностроение» и программе подготовки «Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛА:

д. т.н., профессор

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ПГТ

д. т.н., профессор