Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру Иргту направление магистерской подготовки: 140100. 68 -теплоэнергетика
| Вид материала | Программа |
- Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру Иргту направление, 130.24kb.
- Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру Иргту направление, 280.71kb.
- Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру Иргту направление, 154.63kb.
- Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру Иргту направление, 388.04kb.
- Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру Иргту направление, 653.36kb.
- Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру Иргту направление, 99.12kb.
- Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру Иргту направление, 522.64kb.
- Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру Иргту направление, 95.7kb.
- Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру Иргту направление, 399.96kb.
- Программа вступительных испытаний по направлению магистерской подготовки 140100., 274.24kb.
Предмет дисциплины. Связь с другими дисциплинами. Литература для изучения дисциплины.
Классификация централизованных энергоисточников (ЦЭИ) по виду вырабатываемой энергии.
Энергетическая сущность понятий:
- системы централизованного и децентрализованного теплоснабжения;
- теплофикация;
- раздельный и комбинированный способы энергоснабжения.
Масштабы развития ЦЭИ в России и их роль в народном хозяйстве и в топливно-энергетическом комплексе.
Тема 2: Потребители ТЭ в жилищно-коммунальном хозяйстве и в промышленности
Системы центрального отопления.
Общая характеристика, суточные и годовые режимы систем отопления жилых, общественных и промышленных зданий.
Схемы присоединения систем водяного отопления к тепловым сетям.
Системы вентиляции и кондиционирования воздуха.
Общая характеристика, суточные и годовые режимы систем вентиляции и кондиционирования воздуха в общественных и промышленных зданиях.
Схемы присоединения систем вентиляции и кондиционирования воздуха к тепловым сетям
Системы горячего водоснабжения.
Общая характеристика, суточные и годовые режимы систем горячего водоснабжения.
Схемы присоединения систем горячего водоснабжения к тепловым сетям; сравнительная характеристика открытых и закрытых систем.
Системы технологического теплопотребления промышленных предприятий.
Общая характеристика, суточные и годовые режимы систем технологического теплопотребления; основные положения выбора вида и параметров теплоносителей в промышленных системах централизованного теплоснабжения.
Схемы присоединения систем технологического теплопотребления к тепловым сетям.
Тема 3: Расчеты тепловых нагрузок жилищно-коммунальных и промышленных потребителей ТЭ
Определение расчетных расходов теплоты для жилых и общественных зданий.
Расход теплоты на отопление.
Расход теплоты на вентиляцию.
Расход теплоты на горячее водоснабжение; понятие о среднечасовой, расчетной, максимально-часовой и летней нагрузке горячего водоснабжения.
Определение расчетных расходов теплоты для промышленных зданий.
Построение часового и годового графика тепловой на грузки.
Определение годового потребления теплоты жилыми, общественными и промышленными зданиями.
Тема 4: Регулирование отпуска ТЭ
Задачи и способы регулирования отпуска ТЭ
Построение температурного графика центрального регулирования отпуска теплоты по отопительной нагрузке жилых зданий.
Регулирование разнородной нагрузки при центральном регулировании по отопительной нагрузке жилых зданий.
Построение графиков суммарного расхода сетевой воды.
Тема 5: Технология производства ТЭ при раздельном способе энергоснабжения
Классификация источников ТЭ.
Принципиальные тепловые схемы (ПТС) водогрейных и паровых котельных и методика их расчета.
Правила выбора состава основного оборудования в коммунальных и промышленных котельных с учетом требований аварийного резервирования котельных агрегатов.
Определение часового и годового расхода топлива в котельных.
Особенности и области применения теплоисточников, работающих на:
- использовании электроэнергии для производства ТЭ, в том числе с применением теплонасосных установок;
- вторичных энергетических ресурсах;
- ядерном топливе;
- различных возобновляемых энергоресурсах (солнечные и геотермальные теплоисточники).
Тема 6: Технология производства ЭЭ на ТЭС при раздельном способе энергоснабжения
Классификация источников ЭЭ при раздельном способе энергоснабжения.
ПТС паросиловых КЭС (ПС КЭС) с циклом Ренкина.
Показатели тепловой экономичности ПС КЭС и способы ее повышения.
Параметры паровых котлов и турбоагрегатов, применяемых на ПС КЭС.
ПТС и области применения газотурбинных установок (ГТУ и ПГУ) на ТЭС.
Особенности атомных электростанций в сравнении с ПС КЭС на органическом топливе.
Тема 7: Технология централизованного производства ЭЭ и ТЭ при комбинированном способе энергоснабжения
ПТС теплофикационных турбоустановок на паросиловых ТЭЦ (ПС ТЭЦ) и области их применения.
Способы отпуска теплоты в горячей воде от ПС ТЭЦ; способы обеспечения пиковых тепловых нагрузок.
Способы отпуска пара от ПС ТЭЦ.
Методика выбора состава основного оборудования на ПС ТЭЦ.
Определение выработки электроэнергии и расхода топлива на ПС ТЭЦ.
ПТС ТЭЦ с ГТУ и ПГУ.
Основы методики технико-экономического сравнения паровой котельной и ТЭЦ.
Тема 8: Заключение
Особенности развития ЦЭИ в современных экономических условиях.
Дискуссия об эффективности централизованных и децентрализованных источников ТЭ.
Литература:
1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. М.: Издательство МЭИ, 1999.
2. Стерман Л.С., Лавыгин В.М., Тишин С.Г. Тепловые и атомные электрические станции. М.: Энергоатомиздат, 1995.
3. Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф., Берзиньш Э.Я. Производственные и отопительные котельные. М.: Энергоатомиздат, 1984.
4. Тепловые и атомные электрические станции. Справочник / Под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. Книга 3. М.: Энергоатомиздат, 1989.
5. Шубин Е.П., Левин Б.И. Проектирование теплоподготовительных установок ТЭЦ и котельных. М.: Энергия, 1970.
6. СН и П 41-02-2003. Тепловые сети. Госстрой России. М., 2004.
7. Глюза А.Т., Золотарева В.А. и др. Тепловые и атомные электрические станции. Дипломное проектирование. Минск, Вышейшая школа, 1991.
8. Периодические издания (журналы): «Теплоэнергетика», «Электрические станции», «Промышленная теплоэнергетика».
МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
Дисциплина: «Теоретические основы теплотехники»
Часть 1.Термодинамика
Тема 1. Первый закон термодинамики
Техническая термодинамика как теоретическая основа теплоэнергетики. Термодинамическая система и окружающая среда. Равновесные и неравновесные состояния и процессы. Теплота и работа – формы передачи энергии. Первый закон термодинамики как закон сохранения и превращения энергии. Внутренняя энергия и энтальпия. Работа расширения. Аналитические выражения первого закона. Уравнение первого закона термодинамики для стационарного потока массы.
Термодинамические свойства и процессы идеального газа. Уравнение состояния Клапейрона-Менделеева. Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости газов. Зависимость теплоемкости идеального газа от температуры. Внутренняя энергия и энтальпия идеального газа. Основные процессы идеальных газов. Политропные процессы и их анализ.
Смеси идеальных газов. Способы задания состава смеси. Расчет термодинамических свойств смеси идеальных газов по свойствам компонентов.
Тема 2. Второй закон термодинамики
Формулировки второго закона термодинамики и связь между ними. Процессы обратимые и необратимые. Термодинамические циклы. Термический коэффициент полезного действия цикла теплового двигателя. Цикл Карно и его кпд. Доказательство существования энтропии. Расчет изменения энтропии идеального газа с помощью таблиц. TS–диаграмма и ее свойства. Термодинамические циклы в TS–диаграмме. Возрастание энтропии в изолированной системе. Аналитическое выражение второго закона термодинамики. Эксергия как мера работоспособности системы. Потеря эксергии в необратимых процессах.
Статистический характер второго закона термодинамики. Энтропия и термодинамическая вероятность состояния.
Характеристические функции. Химический потенциал. Общие условия термодинамического равновесия. Основные дифференциальные уравнения термодинамики.
Тема 3. Реальные газы.
Термодинамические свойства реальных газов. PV–диаграмма. Фактор сжимаемости и zp–диаграмма. Фазовая pT–диаграмма. Условия фазового равновесия. Правило фаз Гиббса. Уравнение Клапейрона–Клаузиуса.
Вириальное уравнение состояния для умеренно сжатых газов. Уравнение Ван-дер- Ваальса и его анализ.
Принцип соответственных состояний и подобие термодинамических свойств веществ. zπ–диаграмма.
Тема 4. Водяной пар
Удельный объем, энтальпия и энтропия воды, влажного, сухого насыщенного и перегретого пара. Сверхкритическая область состояния пара. Таблицы термодинамических свойств водяного пара и других веществ. Ts–диаграмма и hs–диаграмма для водяного пара. Расчет процессов для водяного пара.
Тема 5. Циклы паротурбинных установок.
Принципиальная схема паротурбинной установки, цикл в pv– и T –диаграммах. Термический КПД цикла. Влияние начальных и конечных параметров пара на термический КПД цикла. Необратимое расширение пара в турбине. Тепловой и энергетический балансы паротурбинных установок.
Цикл и схема паротурбинной установки со вторичным перегревом пара; цикл в Ts– и hs–диаграммах. КПД цикла. Регенеративный подогрев питательной воды. Термический КПД регенеративного цикла. Тепловой и энергетические балансы паротурбинных установок.
Эксергетический анализ цикла паротурбинной установки. Основы термодинамики необратимых процессов.
Циклы атомных станций с водяным теплоносителем. Цикл насыщенного пара с промежуточной сепарацией и перегревом пара.
Основная литература:
6. Техническая термодинамика: /Учебник // Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. – 4-е изд.., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1983,- 416 с.
7. Сборник задач по технической термодинамике/ Т.Н. Андрианова и др. – 4-е изд. –М.: Издательство МЭИ. 2000. - 354 с.
12.Зубарев В.Н., Александров А.А., Охотин В.С. Практикум по технической термодинамике. –М.: Энергоатомиздат, 1986. –304 с.
Дополнительная литература
8. Ривкин С.Л. Термодинамические свойства газов. –4-е изд. –М.: Энергоатомиздат, 1987. –287 с.
9. Александров А.А., Григорьев. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. –М.: Издательство МЭИ, 1999. –162 с.
10.Александров А.А. Расчет термодинамических процессов идеального газа. –М.: МЭИ, 1988. –44 с.
11. А.Ф. Сутормин. Исследование процессов истечения водяного пара. ИрГТУ, Иркутск, 1995.- 10 с.
Часть 2. Тепломассообмен
Тема 1. Теплопроводность при стационарном режиме
Дифференциальное уравнение теплопроводности и его решения, условия однозначности. Теплопроводность как процесс теплообмена и как физическая характеристика. Теплопроводность веществ. Закон Фурье.
Стационарная теплопроводность при граничных условиях I рода плоских, цилиндрических и шаровых стенок при постоянной и переменной теплопроводности материала.
Понятие о конвективной теплоотдаче. Закон Ньютона-Рихмана. Коэффициент теплоотдачи. Граничные условия III рода. Теплопроводность при граничных условиях III рода: теплопередача через плоскую, цилиндрическую и шаровую стенки. Теплопередача через многослойные стенки. Термические сопротивления и коэффициенты теплопередачи.
Теплопроводность рёбер и стержней. Дифференциальное уравнение теплопроводности тонкого ребра. Одномерное температурное поле ребра.
Тепловой поток, передаваемый через ребро. Коэффициент эффективности ребра. Теплопередача через ребристую стенку.
Выбор тепловой изоляции трубопроводов. Пути интенсификации теплопередачи.
Теплопроводность плоской и цилиндрической стенок при наличии
внутренних источников теплоты.
Тема 2. Нестационарная теплопроводность
Постановка задачи и вывод уравнений температурных полей неограничен-
ной пластины и бесконечного цилиндра. Анализ уравнения температурного поля. Количество теплоты, отдаваемой при охлаждении. Регулярный Тепловой режим. Теоремы Кондратьева. Нестационарная теплопроводность тел правильной формы конечных размеров. Определение теплофизических характеристик методом регулярного режима.
Тема 3. Конвективный теплообмен
Основные понятия. Закон Ньютона-Рихмана. Коэффициент теплоотдачи,факторы, влияющие на интенсивность конвективного теплообмена. Физические характеристики теплоносителя, число Прандтля. Система дифференциальных уравнений конвективного теплообмена: теплоотдачи, энергии, движения и сплошности. Условия однозначности.
Гипотеза “прилипания”. Понятие о гидродинамическом и тепловом пограничных слоях. Дифференциальные уравнения для плоского ламинарного и турбулентного пограничных слоёв. Турбулентные коэффициенты переноса теплоты и количества движения. Мгновенные и средние значения скоростей температур. Теория Прандтля, аналогия между переносом количества движения и переносом теплоты.
Применение методов подобия и размерностей к изучению процессов конвективного теплообмена. Безразмерный вид математического описания процессов конвективного теплообмена. Числа подобия . Условия подобия.
Теоремы и уравнения подобия. Обработка и обобщение результатов эксперимента. Получение эмпирических формул. Определяющий размер, определяющая температура. Местный и средний коэффициенты теплоотдачи. Определение теплового потока по балансу энергии жидкости.
Теплоотдача при омывании плоской поверхности вынужденным потоком жидкости: интегральные уравнения пограничного слоя, соотношение толщин теплового и гидродинами-ческого пограничных слоёв; теплоотдача при ламинарном и турбулентном пограничном слое, аналогия Рейнольдса. Зависимость теплоотдачи от физических свойств жидкости.
Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при вынужденном течении жидкости в каналах. Особенности течения и теплообмена в трубах. Режимы течения. Участки гидродинамической и тепловой стабилизации. Стабилизированное течение. Вязкостный и вязкостно-гравитационный режимы. Теплоотдача при ламинарном и турбулентном режимах течения в гладких круглых трубах. Уравнение Лайона и критериальные уравнения теплоотдачи. Теплоотдача в змеевиках, трубах некруглого сечения и шероховатых трубах. Теплоотдача при движении газа с большой скоростью.
Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при вынужденном поперечном омывании одиночной трубы и пучка труб. Влияние отрыва пограничного слоя. Изменение теплоотдачи по окружности трубы и в зависимости от номера ряда в пучке.Влияние степени турбулентности, угла атаки и компоновки труб в пучках.
Теплоотдача при свободном движении жидкости. Движущие силы при свободной конвекции. Теплоотдача при свободном движении жидкости в неограниченном пространстве на вертикальной поверхности. Теплоотдача на поверхности горизонтальной трубы. Расчёт коэффициентов теплоотдачи при свободной конвекции. Теплоотдача при свободной конвекции в ограниченном пространстве.
Тема 4. Теплообмен излучением
Основные понятия и виды потоков излучения. Законы теплового излучения. Теплообмен между телами, разделёнными диатермичной средой. Степень черноты (коэффициент излучения). Взаимные поверхности и угловые коэффициенты излучения. Методы их расчёта. Зональный метод расчёта теплообмена излучением. Применение экранов.
Особенности излучения газов. Теплообмен излучением и основной закон переноса энергии в излучающей и поглощающей среде. Закон Бугера. Степень черноты среды. Теплообмен между излучающей средой и твёрдым телом.
Тема 5. Сложный теплообмен
Радиационно-конвективный теплообмен. Расчётные характеристики интенсивности теплообмена: суммарный, конвективный и излучательный удельные тепловые потоки и соответствующие коэффициенты теплоотдачи, конвективная степень черноты.
Тема 6. Теплогидравлический расчёт теплообменных аппаратов
Классификация теплообменных аппаратов. Конструкторский и поверочный расчёт теплооб-менных аппаратов. Уравнения теплового баланса и теплопередачи. Средний температурный напор, формулы и поправки для его определения при различных схемах движения теплоно-сителей. Поверочный расчет, вычисление конечных температур теплоносителей. Сравнение прямотока и противотока.
Расчёт различных гидравлических сопротивлений и полного перепада давления в теплообменном аппарате. Определение мощности привода двигателей для перекачки теплоносителей через аппарат.
Основная литература
1. Исаченко В.П. и др. Теплопередача. М.: Энергоиздат,1981.- 417 с.
Дополнительная литература
1. Теория тепло- и массопереноса: курс лекций/ В.А.Барилович, Ю.А.Смирнов. С.-Пб.: Изд-во СпбГТУ, 1999. – 175 с.
2. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977.
- 343 с.
3. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление:
Справочное пособие. –М.: Энергоатомиздат, 1990. – 367 с.
4. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник/ Под общ. ред. В.А.Григорьева и В.М.Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1988. – 500 с.
Дисциплина: «Нетрадиционные источники энергии»
Тема 1. Традиционные и нетрадиционные источники энергии
Общие сведения о природных источниках энергии и энергоресурсах. Естественное энергетическое топливо.
Тема 2. Динамика потребления энергоресурсов, экологические проблемы энергетики.
Запасы и потребление топливных энергоресурсов. Проблемы экономии топлива и энергосбережение.
Тема 3. Место нетрадиционных источников в удовлетворении энергетических потребностей человека.
Возобновляемые источники энергии. Их потенциальные ресурсы и уровень использования на современном этапе. Характерные особенности возобновляемых источников энергии и факторы, влияющие на их развитие.
Тема 4. Использование энергии Солнца.
4.1. Физические основы процессов преобразования солнечной энергии. Солнечная энергия и методы ее преобразования. Солнечное излучение. Суточные и сезонные колебания солнечной радиации. Преобразование солнечной энергии в тепловую.
4.2. Солнечные коллекторы и концентраторы.
Различные типы солнечных коллекторов и концентратов, их характеристики. Активные и пассивные солнечные тепловые системы. Принцип действия и параметры солнечных установок для отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования воздуха. Использование «Солнечных» прудов для получения низкопотенциального тепла.
4.3. Солнечные электростанции.
Преобразование солнечной энергии в электрическую. Схемы, принцип действия и характеристики солнечных электростанций с термодинамическим циклом. Фото преобразование. Типы фотоэлектрических преобразователей (солнечных батарей), их выходная мощность и КПД. Области применения и перспективы развития фотоэлектрических преобразователей. Разработка и создание комбинированных установок для производства тепловой и электрической энергии.
Тема 5. Аккумулирование тепла, типы аккумуляторов и методы их расчета.
Повышение эффективности использования низкопотенциального тепла. Схемы и принцип работы аккумуляторов тепловой и электрической энергии, методы расчета. Гидро- и воздухоаккумулирующие установки.
Тема 6. Понятие вторичных энергоресурсов (ВЭР).
Использование вторичных энергоресурсов для получения электрической и тепловой энергии. Способы использования и преобразования ВЭР.
Тема 7. Отходы производства и сельскохозяйственные отходы.
7.1. Различные методы переработки бытовых отходов.
Мусоросжигательные установки, используемые для получения тепла и электроэнергии. Комплексные системы переработки бытовых отходов с получением топливных брикетов.
7.2. Использование биомассы для производства энергии.
Основные источники биомассы. Технологические процессы и установки для получения газообразного, жидкого или твердого топлива из биомассы.
Основная литература
1. Жабо В.В. Охрана окружающей среды на ТЭС и АЭС . - М.: Энергоатомиздат, 1992.
2. Васильев Ю. С. Экология использования возобновляющихся энергоисточников. - Л: Издательство ЛГУ, 1991.
3. Дэвис Д. Энергия. - М.: Энергоатомиздат, 1985.
Дополнительная литература
1. Перспективы использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Обзорная информация / Р.Б. Ахмедов – М.: Информэнерго, 1985.
- Журналы «Теплоэнергетика», «Промышленная энергетика»
3. Интернет и другие доступные средства электронной информации.
Дисциплина: «Энергосбережение в теплоэнергетике и
теплотехнологиях»
Тема 1. Актуальность энергосбережения в России и мире: государственная политика в области повышения эффективности использования энергии
Основные направления энергетической политики России на период до 2010 года. Цели и задачи, приоритеты энергетической политики РФ. Пути осуществления энергетической политики РФ в научно-технической сфере и внешнеэкономической деятельности. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) России. Особенности ТЭК России и энергетическая безопасность страны. Показатели энергосбережения в России.
Тема 2. Энергосбережение и экология
Потребление энергии и показатели качества жизни человека. Связь энергопотребления и выбросов загрязняющих веществ. Энергосбережение и выбросы загрязняющих веществ. Альтернативные (нетрадиционные) источники энергии.
Тема 3. Нормативно - правовая и нормативно - техническая база энергосбережения.
3.1. Нормативно – правовая база энергосбережения
Федеральный закон «Об энергосбережении» - основной документ, регулирующий отношения, возникающие при осуществлении деятельности в области энергосбережения. Основные положения.
Федеральная целевая программа «Энергосбережение России на 1998-2005 годы». Цели и задачи, этапы реализации. Экономические и финансовые механизмы реализации. Потенциал энергосбережения. Стандартизация и сертификация в системе энергосбережения. Научно – технический прогресс в энергосбережении.
3.2. Нормативно – техническая документация по энергосбережению
Строительные нормы и правила (СНиП). Своды правил (СП). Инструкции. Правила учета или пользования. Нормативно – методические материалы (ГОСТ, МУ, Р, РД) и т.п.