Рабочая программа учебной дисциплины " Энергетические машины и установки"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ И МЕХАНИКИ (ЭнМИ)
___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 141100 Энергетическое машиностроение

Профиль подготовки: Котлы, камеры сгорания и парогенераторы АЭС

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

" ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И УСТАНОВКИ"

Москва - 2010

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение теории и методики расчетов тепловых процессов энергетических машин и установок.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

· Обобщать, анализировать, воспринимать информацию, ставить цели и выбирать пути ее достижения (ОК-1)

· самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

· анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-12);

· анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);

· принимать и обосновывать конкретные технические решения при создании объектов энергетического машиностроения (ПК-10);

· демонстрировать знание теоретических основ рабочих процессов в энергетических машинах, аппаратах и установках (ПК-12);

· Способность и готовность проводить анализ работы объектов профессиональной деятельности (ПК-19).

Задачами дисциплины являются:

· познакомить студентов с основными типами энергетических машин и установок;

· дать представление о физических процессах в энергетических машинах и установках;

· научить выполнять тепловые расчеты энергетических машин и установок;

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Котлы, камеры сгорания и парогенераторы АЭС" направления 141100 Энергетическое машиностроение.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Термодинамика", "Механика жидкости и газа".

Знания, полученные после освоения дисциплины, необходимы для изучения дисциплин: «Паротурбинные установки», «Газотурбинные установки», «Парогазовые установки», а также при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Знать:

· основные источники научно-технической информации по энергетическим машинам и установкам (ОК-7, ПК-6);

· теоретические основы рабочих процессов в энергетических машинах и установках (ПК-12)

· источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по технологии изготовления основных элементов энергетических машин и установок (ПК-17).

Уметь:

· самостоятельно разбираться в нормативных методиках расчета и применять их для решения поставленной задачи (ОК-7);

· использовать программы расчетов характеристик энергетических машин и установок (ПК-1);

· осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и изучать отечественный и зарубежный опыт по энергетическим машинам и установкам (ПК-6);

· анализировать работу энергетических машин и установок (ПК-19).

Владеть:

· навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);

· терминологией в области энергетических машин и установок (ОК-2);

· навыками поиска информации по энергетическим машинам и установкам (ПК-6);

· навыками применения полученной информации при проектировании элементов тепловых схем и выбору параметров оборудования энергетических установок (ПК-6).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции:

1. Введение. Общая характеристика и назначение энергетических установок.

Энергетические установки и их типы. Преимущества и недостатки, применение в энергетике, транспорте и промышленности. Сравнение показателей экономичности.

2. Газотурбинные установки

Цикл простой ГТУ и ее основные характеристики. Расчет характеристик обратимого цикла. Оптимальная степень сжатия. Влияние отношения температур. Определение удельной теплоемкости, энтальпии воздуха и продуктов сгорания при различных значениях температур. Расчет характеристик действительного цикла. Расчет характеристик ГТУ. Расчет тепловой схемы ГТУ. Влияние параметров на характеристики ГТУ: значений КПД компрессора и турбины, гидравлического сопротивления, утечек и механического КПД. Оценка потерь от охлаждения. Особенности конструкции газовой турбины с охлаждением деталей проточной части. Применение парового охлаждения лопаток и камеры сгорания ГТУ. ГТУ с регенерацией. Схемы ГТУ с промежуточным охлаждением компрессора и подводом тепла в газовой турбине. Выбор тепловой схемы и параметров газотурбинной установки. Особенности конструкции ГТУ различных фирм

3. Паротурбинные установки.

Понятие о паросиловой, паропроизводящей и паротурбинной установках. Коэффициенты полезного действия турбины, паросиловой установки и электростанции. Назначение, принцип действия и показатели экономичности ПТУ. Конструкция паровой турбины. Расчет характеристик цикла ПТУ. Влияние параметров цикла на характеристики ПТУ. ПТУ с регенерацией. Применение регенеративного подогрева для повышения экономичности ПТУ. Расчет элементов тепловой схемы с подогревателями различного типа. Промежуточный перегрев пара. Выбор параметров промежуточного перегрева. Расчет характеристик паротурбинной установки с промежуточным перегревом пара. Паротурбинные установки с несколькими промежуточными пароперегревателями. Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии. Расчет показателей экономичности ПТУ с теплофикационными отборами. Выбор начальных и конечных параметров пара при проектировании. Выбор тепловой схемы и параметров паротурбинной установки.

4. Комбинированные турбоустановки.

Выбор параметров ГТУ, ПТУ и КУ, работающих в составе комбинированной установки. Типы парогазовых установок. ПГУ утилизационного типа. Тепловой расчет одноконтурной парогазовой установки. Тепловой расчет парогазовых установок с двухконтурным котлом-утилизатором. Выбор параметров рабочего тела. Бинарные ПГУ. Коэффициент бинарности. Теплофикационные парогазовые установки. Комбинированные установки с высоконапорным парогенератором. Комбинированные установки с вытеснением регенерации Парогазовые установки с впрыском воды в проточную часть.

Сравнительный анализ энергетических установок различного типа. Достигнутый уровень экономичности энергетических установок и перспективы их развития.

4.2.2. Практические занятия

6 семестр

1. Конструкция ГТУ.

2. Расчет характеристик цикла ГТУ.

3. Учет влияния температуры на теплофизические характеристики. Расчет характеристик действительного цикла.

4. Выбор параметров ГТУ.

5. Расчет характеристик тепловой схемы ГТУ.

6. Учет влияния системы охлаждения.

7. Конструкция паровой турбины.

8. Расчет характеристик паровой турбины

9. Промежуточный перегрев пара.

10. Регенеративные подогреватели.

11. Расчет тепловой схемы ПТУ.

12. Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии.

13. Расчет парогазовой установки утилизационного типа с котлом утилизатором на одно давление.

14. Расчет парогазовой установки с котлом утилизатором на два давления.

15. Тепловые схемы парогазовых установок утилизационного типа.

4.3. Лабораторные работы

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания

Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Курсовой проект учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций. Презентации лекций содержат материалы по конструкциям различных типов энергетических машин и установок, а также графики и диаграммы.

Практические занятия включают выполнение заданий с использованием компьютеров с установленным программным обеспечением. Электронная версия h-s диаграммы для расчета энергетических установок.

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 6 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. , , паровые и газовые турбины для электростанций, Москва, Издательский дом МЭИ, 2008 г., 556с.

2. . Паровые турбины. Теория теплового процесса и конструкции турбин: Учеб. для вузов: В 2 кн. - 6-е изд., М.: Энергоатомиздат, 1993. – 384с. и 416 с.: ил.

3. Паровые и газовые турбины. Сборник задач/, , . М.: Энергоатомиздат, 1987.

б) дополнительная литература:

1. , Григорьев В. Ф Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М: Изд-во МЭИ, 1999.

2. , Романюк тепловых схем утилизационных парогазовых установок. М.: Изд-во МЭИ, 2006 г. 39 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) программное обеспечение кафедры ПГТ;

б) 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 занятий.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 141100 «Энергетическое машиностроение» и профилю «Котлы, камеры сгорания и парогенераторы АЭС».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д. т.н., профессор .

"УТВЕРЖДАЮ":

Зам. директора ЭнМИ

д. т.н., профессор