Программа дисциплины сд. Ф техническая термодинамика для студентов специальности 140305 "Ядерные реакторы и энергетические установки" направления
| Вид материала | Программа дисциплины |
- Программа дисциплины опд. Ф. 09. Компьютерный практикум для студентов специальности, 61.42kb.
- Программа дисциплины дс методы радиационного контроля для студентов специальности 140305, 136.52kb.
- Программа дисциплины дс. 02 Вычислительные методы в квантовой физике для студентов, 157.04kb.
- Программа дисциплины ф. 3 Линейная алгебра для студентов специальности 140305 (Ядерные, 101.89kb.
- Программа дисциплины ф. 7 Физика Разделы «Механика», «Колебания и волны», «Молекулярная, 138.74kb.
- Курс лекций по специальности 140305 «Ядерные реакторы и энергетические установки» направления, 1032.71kb.
- Программа дисциплины сдм. Ф4 Ядерные реакции и реакторы для студентов специальности, 131.89kb.
- Программа дисциплины фтд. 2 Химводоподготовка, спецводоочистка на аэс для студентов, 134.15kb.
- Программа дисциплины сд. Ф тепломассообмен в энергетическом оборудовании для студентов, 339.47kb.
- Программа дисциплины сд. Ф тепломассообмен в энергетическом оборудовании для студентов, 326.63kb.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
ОБНИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИАТЭ)
| | УТВЕРЖДАЮ |
| | Проректор по учебной работе С.Б. Бурухин |
| | “______”____________ 200__ г. |
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
СД.Ф.5. ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
для студентов специальности
140305 “Ядерные реакторы и энергетические установки”
направления
140300 “Ядерные физика и технологии”
Форма обучения: очная
Объем дисциплины и виды учебной работы по очной форме в соответствии с учебным планом
| Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
| | | 5 | | | |
| Общая трудоемкость дисциплины | 81 | 81 | | | |
| Аудиторные занятия | 51 | 51 | | | |
| Лекции | 34 | 34 | | | |
| Практические занятия и семинары | 17 | 17 | | | |
| Лабораторные работы | – | – | | | |
| Курсовой проект (работа) | – | – | | | |
| Самостоятельная работа | 30 | 30 | | | |
| Расчетно-графические работы | | | | | |
| Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | | зачет | | | |
Обнинск 2008
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 140300 “Ядерные физика и технологии”
Программу составил:
___________________ В.И.Белозеров, доцент, доцент, кандидат техн. наук
Программа рассмотрена на заседании кафедры ТФ (протокол № __ от __.__.200_ г.)
Заведующий кафедрой ТФ
___________________ Е.Ф. Авдеев
“____”_____________ 200__ г.
СОГЛАСОВАНО
| Начальник Учебно – методического управления ___________________ Ю.Д. Соколова | Декан Физико-энергетического факультета ___________________ В.И. Белозеров “____”_____________ 200__ г. |
1. Цели и задачи дисциплины.
В курсе “Техническая термодинамика” реализуется практическая направленность, учитывающая профиль подготовки по специальности 140305. Первостепенной задачей современной теплотехники является совершенствование тепловых двигателей, т.е. повышение их к.п.д., например, путем применения регенерации, парогазовых циклов и т.д. Для понимания путей совершенствования тепловых двигателей необходимо знание способов термодинамического анализа теплосиловых циклов: для специалистов, готовящихся работать на АЭС – теплосиловых циклов ЯЭУ.
При рассмотрении рабочих циклов установок, а также общих термодинамических принципов производства теплоты особое внимание уделяется вопросам работоспособности в элементах теплосиловых установок. Это имеет существенное значение для установления характеристики термодинамического совершенства реальных процессов.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.
В результате изучения дисциплины студент должен
знать:
- основные законы термодинамики и вытекающие из них положения;
- дифференциальные уравнения термодинамики;
- основные термодинамические процессы;
- Цикл Карно. Теорему Карно;
- равновесие термодинамических систем и фазовые переходы;
- термодинамические свойства веществ;
- общие методы анализа эффективности циклов теплосиловых установок;
- теплосиловые газовые циклы;
- теплосиловые паровые циклы;
- цикл Ренкина (в том числе с перегревом пара);
- внутренний относительный к.п.д. реального цикла, внутренний к.п.д. реального цикла, эффективный к.п.д. установки;
- определение потерь работоспособности теплосиловой установки;
- теплосиловые циклы прямого преобразования тепла в электроэнергию;
- холодильные циклы;
- новые достижения в области термодинамики применительно к ядерной энергетики.
уметь:
- ориентироваться в определении термодинамических процессов;
- по исходным параметрам процесса определять текущие параметры;
- определять термический к.п.д. обратимого цикла;
- рассчитывать термодинамические параметры, а также тепловую и электрическую мощность в теплосиловых установках.
иметь навыки:
- определения параметров состояния по таблицам и h-s диаграммам;
- определения параметров влажного воздуха по h-d- диаграмме;
- определения термического к.п.д. ЯЭУ;
- расчета теоретической и реальной скорости истечения пара из насадки;
- использования уравнения состояния идеального газа для определения параметров реальных газов;
- определения расхода топлива на выработку 1 кВт · час электроэнергии;
- определения тепловой и электрической мощности теплосиловой установки.
3. Содержание дисциплины
3.1. Лекции
3.1.1. Введение. Параметры состояния. Обратимые и необратимые процессы. (2 часа)
Предмет и метод термодинамики. Термодинамическая система и окружающая среда. Параметры состояния. Термодинамическое равновесие. Принцип самонарушаемости равновесия. Система единиц (СИ и техническая). Работа и теплота процесса. Теплоемкость, удельная теплоемкость. Термодинамические процессы.
3.1.2. Первое и второе начало термодинамики (2 часа)
Закон сохранения и превращения энергии. Теплота и работа – формы передачи энергии. Работа расширения. Полезная работа. Превращение тепла в работу. Политропный процесс и его анализ.
Основные формулировки второго начала термодинамики. Термодинамические циклы. Прямые и обратные циклы. Термический к.п.д. цикла теплового двигателя. Цикл Карно и его к.п.д. Теорема Карно. Энтропия как функция состояния. Объединенные уравнения первого и второго законов термодинамики. Энтропия идеального газа. Энтропийные диаграммы. Термодинамические циклы в Т-S диаграмме. Абсолютный нуль температуры. Максимальная полезная работа. Эксергия как мера работоспособности. Потери эксергии системы. Статистическое истолкование второго начала термодинамики. Пределы применимости второго начала термодинамики. Основные дифференциальные уравнения термодинамики. Условия равновесия термодинамических систем.
3.1.3. Реальные газы и пары. Водяной пар. (4 часа)
Термодинамические свойства реальных веществ. P-V, T-S, H-S диаграммы при фазовый переходах жидкости и пара. Уравнение Ван-дер Вальса. Критические параметры вещества.
Парообразование и конденсация. Зависимость давления насыщенного пара от температуры. Теплота фазового перехода. Степень сухости. Плавление. Фазовая P-T диаграмма. Тройная точка. Уравнение Клапейрона-Клаузиса. Сверхкритическая область состояния. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара. Расчет процессов изменения состояния водяного пара по таблицам и диаграммам. Уравнение состояния реальных газов Майера-Боголюбова, вириальные ряды.
3.1.4. Истечение из насадков и сопел. Дросселирование газов и паров. (2 часа)
Истечение газов из насадок. Диффузор и конфузор. Скорость истечения газа из суживающегося сопла. Максимальный расход и критическая скорость истечения. Условия перехода через скорость звука. Сопло Лаваля. Истечение с учетом необратимости.
Закон обращения воздействий. Понятие о тепловом сопле. Смешение потоков газа. Уравнение для потока при дросселировании. Техническое применение процесса дросселирования. Дросселирование идеального газа и водяного пара. Дифференциальное уравнение адиабатического дроссель-эффекта. Температура инверсии.
3.1.5. Смеси газов. Влажный воздух. (2 часа)
Смеси идеальных газов. Энтропия смешения.
3.1.6. Теплосиловые циклы газовых двигателей и установок. (6 часов)
Компрессор. Работа одноступенчатого компрессора. Изотермическое, адиабатическое, политропное сжатие. Многоступенчатый компрессор. Необратимое адиабатное сжатие.
3.1.7. Циклы паротурбинных и холодильных установок. (10часов)
Цикл Карно. Цикл Ренкина. Анализ цикла Ренкина с учетом необратимых потерь. Внутренний и внутренний относительный к.п.д., эффективный к.п.д. установки. Цикл с промежуточным перегревом пара. Цикл ЯЭУ. Регенеративный цикл. Теплофикационные циклы. Бинарные циклы.
Обратный цикл Карно. Холодильный коэффициент. Циклы воздушной и парокомпрессионной холодильной установок. Цикл пароэжекторной холодильной установки. Принцип работы теплового насоса. Методы сжижения газов.
3.1.8. Теплосиловые циклы прямого преобразования тепла в электроэнергию. (6 часов)
Цикл термоэлектрической установки. Термоэлектронный преобразователь. Цикл МГД установки.
3.2. Практические и семинарские занятия
| Раздел(ы) | Тема практического или семинарского занятия | Литература | Число часов |
| 3.1.2 | Первое и второе начало термодинамики | [1, 3] | 2 |
| 3.1.3. | Реальные газы и пары. Водяной пар | [1, 3, 4] | 4 |
| 3.1.4. | Истечение из насадков и сопел. Дросселирование газов и паров. | [1, 3, 4] | 4 |
| 3.1.6. | Теплосиловые циклы газовых двигателей и установок. | [1, 3] | 2 |
| 3.1.7. | Циклы паротурбинных и холодильных установок | [1, 3, 4] | 4 |
| 3.1.8. | Теплосиловые циклы прямого преобразования тепла в электроэнергию | [1, 3] | 1 |
3.3. Лабораторный практикум
Не предусмотрен.
3.4. Курсовые проекты (работы)
Не предусмотрены.
3.5. Формы текущего контроля
| Раздел(ы) | Форма контроля | Неделя |
| 3.1.1, 3.1.2 | Коллоквиум | 4 |
| 3.1.3, 3.1.4 | Контрольная работа | 8 |
| 3.1.7 | Индивидуальное домашнее задание | 15 |
3.6. Самостоятельная работа
Аналитическое выражение первого начала термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. Уравнение Майера. Уравнение состояния идеального газа. Основные процессы идеальных газов. [1] стр. 13 –19, 79 – 85.
Влажный воздух. Абсолютная и относительная влажность. Температура точки росы. Влагосодержание. h-d диаграмма влажного воздуха. [1] из доп. лит-ры, стр. 459 – 472.
Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания. Циклы газотурбинных установок. Принципиальная схема и цикл газотурбинных установок с подводом тепла при постоянном давлении. Методы повышения к.п.д. циклов газотурбинных установок. Регенерация тепла в цикле. [1] стр. 183 – 203.
Циклы реактивных двигателей. Схема ПВРД и ПуВРД, цикл и к.п.д. Схема и цикл ракетного двигателя. РДТТ, ЖРД и ЯРД. [1] стр. 204 - 212
Контроль самостоятельной работы осуществляется на коллоквиуме, контрольной работе, в индивидуальном домашнем задании.
4.1. Рекомендуемая литература
4.1.1. Основная литература
1. Белозеров В.И. Основы технической термодинамики. Обнинск, ИАТЭ, 2006. (есть в библиотеке ИАТЭ)
2. Кудинов В.А. Техническая термодинамика. М., Высшая школа, 2003. (есть в библиотеке ИАТЭ)
3. Белозеров В.И., Чусов И.А. Сборник задач по курсу “Техническая термодинамика” (Учебное пособие для студентов специальности 101000), - Обнинск, ИАТЭ, 1998 г. (есть в библиотеке ИАТЭ)
4. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. – М., МЭИ, 1999 г.
4.1.2. Дополнительная литература
1. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М., Наука, 1983 г.
2. Вукалович М.П., Новиков И.И. Термодинамика. – М., Машиностроение, 1972 г.
3. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Справочник. – М., Энергоатомиздат, 1984 г.
4.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
Не предусмотрено.
5. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Не предусмотрено.