Рабочая программа учебной дисциплины «технологические энергоносители и энергосистемы предприятий» Цикл
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа учебной дисциплины «надежность систем энергоснабжения» Цикл, 137.12kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины " Теплофизический эксперимент" Цикл, 122.83kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины "Надежность электроснабжения" Цикл, 141.8kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «нетрадиционные и возобновляемые источники энергии», 161.61kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины "тепломассообмен" Цикл, 224.46kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины "автоматизация электроэнергетических систем" Цикл, 179.92kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины "перенапряжения и координация изоляции" Цикл, 232.54kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «дополнительные главы математики» Цикл, 109.75kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины "устройства генерирования и формирование сигналов", 264.35kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «экономическая статистика» Цикл, 212.99kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ (ИПЭЭф)
___________________________________________________________________________________________________________
Направление подготовки: 140100 Теплоэнергетика и теплотехника
Профили подготовки: 140104 Промышленная теплоэнергетика
140106 Энергообеспечение предприятий
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЭНЕРГОНОСИТЕЛИ И ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ПРЕДПРИЯТИЙ»
| Цикл: | профессиональный | |
| Часть цикла: | вариативная | |
| № дисциплины по учебному плану: | Б3 в , №8 | |
| Часов (всего) по учебному плану: | 108 | |
| Трудоемкость в зачетных единицах: | 3 | 8 семестр - 3 |
| Лекции | 30 час | 8 семестр |
| Практические занятия | 30 час | 8 семестр |
| Лабораторные работы | - | - |
| Расчетные задания, рефераты | | |
| Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего) | 48 час | |
| Экзамены | | 8 семестры |
| Курсовые проекты (работы) | 1 з.е. (36 час) | 8 семестры |
Москва - 2010
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является изучение структуры, теоретических и технических основ и принципов функционирования систем производства, транспорта и потребления технологических энергоносителей: сжатого воздуха, холода, технического водоснабжения и продуктов разделения воздуха (кислорода, азота, аргона и др.) в соответствии с требованиями надежной и экономичной эксплуатации при высоких термодинамических и экономических показателях.
По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
- к самостоятельной индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);
- научно анализировать проблемы и процессы, использовать на практике методы социальных, технических и экономических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности;
- владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, использовать компьютер как средство работы с информацией (ОК-11);
- участвовать в сборе и анализе исходных данных для проектирования систем и элементов технологического оборудования с использованием нормативной документации и современных методов поиска и обработки информации (ПК-1, ПК-4, ПК-8);
- к проведению экспериментов по заданным и оригинальным методикам и анализу результатов с привлечением соответствующего математического аппарата и приборного обеспечения (ПК-18);
- к организации рабочих мест, их технического оснащения, размещению технологического оборудования (компрессоров, насосов, холодильных установок и систем разделения воздуха) в соответствии с технологией производства, нормами техники безопасности, пожарной безопасности, охраны труда и окружающей среды (ПК-12);
Задачами дисциплины являются:
- познакомить обучающихся с принципами создания, эксплуатации и анализа показателей систем производства технологических энергоносителей;
- научить анализировать существующие системы и их элементы, разрабатывать и внедрять необходимые изменения в их структуре с позиций повышения эффективности и энергосбережения;
- дать информацию о новых направлениях в совершенствовании данных систем в отечественной и зарубежной практике, развивать способности объективно оценивать преимущества и недостатки систем и их элементов, как отечественных так и зарубежных.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Промышленная теплоэнергетика" направления 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника».
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Нагнетатели и тепловые двигатели», «Основы трансформации тепла и процессов охлаждения».
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и для изучения дисциплин: «Энергобалансы предприятий», «Эксплуатация теплоэнергетических установок», «Энергоаудит и энергосбережение на предприятиях», а также программы магистерской подготовки по направлению «Теплоэнергетика и теплотехника».
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:
- основные разделы естественнонаучных дисциплин, относящихся к теории изучаемой дисциплины, и быть готовым к исследованию основных законов в профессиональной деятельности, применять методы анализа и моделирования ситуаций теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);
- типовые методики проведения расчетов и проектирования элементов оборудования и объектов деятельности (систем) в целом с использованием нормативной документации и современных методов поиска и обработки информации (ПК-9);
- методики проведения технико-экономического обоснования проектных разработок.
Уметь:
- анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике деятельности (ПК-6);
- проводить опытно-промышленный и научный эксперимент по заданным методикам и анализировать результаты с привлечением соответствующего математического аппарата (ПК-18);
- оценивать техническое состояние и остаточный ресурс оборудования, организовать профессиональные осмотры и текущий ремонт (ПК-28).
Владеть:
- методикой планирования и участвовать в проведении плановых испытаний технологического оборудования (ПК-13);
- навыками соблюдения экологической безопасности на производстве, участвовать в разработке и осуществлении экозащитных мероприятий и мероприятий по энерго- и ресурсосбережению на производстве (ПК-17);
- способностью организации работы персонала по обслуживанию технологического оборудования (ПК-27), составлению заявок на оборудование, запасные части, подготовке технической документации на ремонт (ПК-29).
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.
| № п/п | Раздел дисциплины. Форма промежуточной аттестации (по семестрам) | Всего часов на раздел | Семестр | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по разделам) | |||
| лк | пр | лаб | сам. | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 | Определение и структура системы обеспечения технологическими энергоносителями промышленных предприятий | 6 | 8 | 4 | 2 | - | - | Тест на знание терминологии |
| 2 | Система воздухоснабжения (СВС). Характеристика потребителей сжатого воздуха. Структура системы, основные и вспомогательные элементы системы. Компрессоры систем воздухоснабжения (СВС) | 10 | 8 | 4 | 4 | - | 2 | Контрольная работа и оценки контрольной недели |
| 3 | Нагрузка на компрессорную станцию. Банки данных компрессорного оборудования. Вспомогательное оборудование (СВС) | 10 | 8 | 4 | 4 | - | 2 | Разбор отдельных фрагментов курсовой работы Оценки контрольной недели |
| 4 | Потери в СВС. Централизация и децентрализация воздухоснабжения. Энергосбережение в СВС | 12 | 8 | 2 | 8 | - | 2 | Защита курсовой работы |
| 5 | Системы водоснабжения. Анализ схем. Способы экономии воды, связь с экологическими и социальными проблемами. | 6 | 8 | 4 | - | - | 2 | Контрольная работа |
| 6 | Системы холодоснабжения. Сравнение схем. Комбинированные схемы холодо- и теплоснабжения. Использование холода в системах тригенерации | 8 | 8 | 4 | 4 | - | - | Тест: работа холодильных установок и тепловых насосов на различных хладагентах |
| 7 | Обеспечение предприятий продуктами разделения воздуха. Требования к качеству продукции. Достижения отечественной воздухоразделительной техники | 12 | 8 | 4 | 6 | - | 2 | Контрольный опрос |
| 8 | Составление схем обеспечения предприятий кислородом, азотом, аргоном. Перспективы совершенствования и основные элементы воздухоразделительных установок | 6 | 8 | 4 | 2 | - | - | Контрольный опрос и комментарий к наиболее трудным вопросам |
| | Зачет | 2 | | | | - | 2 | |
| | Экзамен | 36 | | | | | 36 | Письменный |
| | Итого: | 108 | | 30 | 30 | | 48 | |
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения
4.2.1. Лекции:
1.Определение и структура системы обеспечения технологическими энергоносителями промышленных предприятий
Показатели и способы оценки технического совершенства систем производства и распределения энергоносителей. Современные масштабы и перспективы производства и потребления энергоносителей на промышленных предприятиях. Обобщенное понятие о системе обеспечения энергоносителями промышленных технологических потребителей. Характеристика энергоносителей. Взаимосвязи между системами в комплексе промпредприятия и между основными структурными элементами системы: генератором, коммуникацией и потребителем. Обобщенные показатели и характеристики системы. Способы оценки эффективности системы в целом. Использование эксергетических показателей в обобщенном подходе оценки энергопотребления. Методы термодинамической оценки комплексных систем и их элементов.
2. Система воздухоснабжения (СВС) предприятий
Системы воздухоснабжения промышленных предприятий. Характеристика потребителей сжатого воздуха на предприятиях различных отраслей промышленности по расходам, давлениям, режимам потребления и т.д. Требования к качеству (содержание влаги, пыли, температура) и надежность подачи технологического и силового воздуха.
3. Нагрузки на компрессорную станцию
Определение нагрузки на компрессорную станцию, выбор типа и числа компрессоров. Использование банков данных компрессорного оборудования и элементов систем воздухоснабжения для автоматизированного проектирования систем воздухоснабжения. Типы компрессорных станций промышленных предприятий для выработки силового и технологического сжатого воздуха, технологические схемы станций. Выбор привода компрессоров для конкретных видов потребителей сжатого воздуха. Компоновка компрессорной станции, электро-, масло- и водоснабжение станций. Особенности схем и компоновок крупных компрессорных станций металлургических, машиностроительных, химических и др. предприятий.
4.Потери и энергосбережение в СВС
Работа компрессорной станции при переменных нагрузках, режимы регулирования параметров станции и их технико-экономические показатели. Характеристика и основы расчета вспомогательного оборудования компрессорных станций. Использование прикладных программ для расчета оборудования и оптимизации структуры систем и режимов их работы. Перспективы совершенствования энергетических и экономических показателей компрессорных станций, рациональная утилизация тепла сжатия воздуха для производственных нужд.
5. Системы технического водоснабжения предприятий
Системы технического водоснабжения промышленных предприятий. Характеристика потребителей технической воды и основные направления ее использования на промышленном предприятии. Требования к качеству, параметрам, расходам систем технологического водоснабжения. Связь технического водоснабжения промпредприятий с экологическими и социальными проблемами в масштабах региона, города, республики. Методика определения потребности в воде на технологические, противопожарные и хозяйственно-питьевые нужды отдельных цехов и предприятий с учетом реальных графиков водопотребления. Классификация, схемы, состав оборудования, области применения, режим работы систем производственного водоснабжения. Оборотные системы водоснабжения как средство снижения энергозатрат на водопотребление и уменьшение загрязнения окружающей среды. Определение расчетных расходов и давлений для проектирования основных установок и сооружений в прямоточных и оборотных системах водоснабжения. Особенности систем водоснабжения отраслей промышленности (черная и цветная металлургия, химия, тепловые электростанции). Основные сооружения систем производственного водоснабжения, устройства для забора и транспорта воды, очистные и охлаждающие сооружения. Расчетное сравнение различных способов охлаждения воды. Экономические и энергетические показатели современных систем производственного водоснабжения. Перспективы развития систем водоснабжения, последовательное использование воды в различных аппаратах и цехах, использование сточных и опресненных вод, замена водяного охлаждения на воздушное.
6. Системы холодоснабжения предприятий
Системы холодоснабжения промышленных предприятий. Характеристика потребителей искусственного холода на промышленных предприятиях по расходам и температурным уровням. Комбинированные системы хладо- и теплоснабжения. Способы получения холода и классификация холодильных установок. Системы хладоснабжения с компрессионными, адсорбционными и пароэжекторными холодильными установками. Методика их расчета с помощью ЭВМ. Области рационального использования, оценка возможностей утилизации ВЭР для получения холода. Станции и цехи централизованной выработки холода, методы определения расчетной потребности в холоде отдельными установками, цехами, предприятиями. Технологические схемы холодильных станций, их назначение, конструктивное оформление, методы расчета, режимы работы. Хранение и транспорт хладагентов и хладоносителей. Компоновка станций выработки холода. Энергетические и экономические показатели систем производства и транспорта холода. Перспективы совершенствования систем хладоснабжения.
7.Системы обеспечения промпредприятий продуктами разделения воздуха
Характеристика промышленных потребителей технического и технологического кислорода, азота, аргона и других продуктов разделения воздуха по расходам и параметрам. Показатели интенсификации производственных технологических процессов, внедрение новых технологий, снижение загрязнения окружающей среды при использовании кислорода в технологических установках промпредприятия. Требования к качеству продуктов разделения воздуха. Специфика потребления продуктов разделения воздуха, графики и режимы потребления. Методы промышленного разделения воздуха. Сравнение показателей циклов и процессов, используемых для охлаждения ожижения воздуха. Особенности низкотемпературного разделения воздуха на компоненты. Колонны одно- и двукратной ректификации. Энергетические и экономические показатели современных воздухоразделительных установок. Достижения отечественной воздухоразделительной техники. Методы балансирования типовых схем и основы расчета основных элементов воздухоразделительных установок.
8.Составление схем обеспечения предприятий кислородом, азотом, аргоном
Промышленные станции производства продуктов разделения воздуха, режимы работы, резервирование установок и аккумулирование продукции. Определение потребности в продуктах разделения воздуха цехов и предприятий, алгоритмизация выбора оптимального состава и количества установок на станции с использованием банков данных по воздухоразделительным установкам и вспомогательному оборудованию. Назначение, конструкция, режимы работы и основы расчета вспомогательного оборудования (теплообменники, регенераторы, компрессоры, детандеры) воздухоразделительных установок и станций. Технико-экономические характеристики различных способов транспорта и распределения продуктов разделения воздуха в сжиженном и газообразном состоянии. Компоновка воздухоразделительных станций и цехов. Энергетические и экономические показатели воздухоразделительных станций. Методы снижения себестоимости продуктов разделения воздуха при их комплексном использовании.
4.2.2. Практические занятия
1. Расчет потребности предприятия в сжатом воздухе.
2. Расчет показателей компрессорной станции.
3. Расчет промежуточных и концевых холодильников компрессоров.
4. Обоснование, выбор и определение основных характеристик установок осушки воздуха.
5. Пересчет характеристик турбокомпрессора с учетом конкретных режимов работы потребителя.
6. Расчет потребности в технической воде для конкретного предприятия.
7. Расчет технических показателей потребителя, использующего нагретую воду компрессоров.
8. Сравнение показателей, выбор по каталогам и расчет на ЭВМ и по номограммам устройств для охлаждения воды.
9. Расчетное определение холодопроизводительности потребителя на заданный температурный уровень и режим охлаждения.
10. Расчет системы холодоснабжения с теплопотребляющей холодильной установкой.
11. Сравнительный анализ установки, работающей в режиме производства холода и теплонасосной установки.
12. Расчетная оптимизация цикла ожижения воздуха для заданной схемы воздухоразделительной установки.
13. Сравнение способов определения минимальной работы разделения воздуха на компоненты. Практические расчеты по e,h и T,S диаграммам для воздуха.
14. Сопоставление материального и теплового балансов воздухоразделительной установки по заданным концентрациям продуктов разделения воздуха.
15. Расчет блоков схемы ВРУ (детандера, теплообменника, регенератора).
16. Расчет потребностей предприятия в продуктах разделения воздуха.
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
- Расчет потребностей в сжатом воздухе для потребителей различных отраслей (металлургия, машиностроение и т.д.), составление схемы воздухоснабжения, подбор оборудования, энергетический расчет компрессора с учетом режима работы потребителей, технико-экономические расчеты системы воздухоснабжения.
- Расчет потребностей в продуктах разделения воздуха для различных предприятий, подбор воздухоразделительных установок, составление материального и энергетического балансов воздухоразделительной установки, расчет и выбор некоторых элементов установки (детандер, теплообменник, регенератор).
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием компьютера с демонстрацией конструкций элементов систем, схем обеспечения технологическими энергоносителями. Перечень демонстрируемого материала и сами материалы представлены в УМК. Студентам передается материал на электронном носителе. Предусматривается самостоятельное выполнение отдельных иллюстраций в раздаточном материале.
Практические занятия проводятся с использованием необходимых информационных материалов: базы данных по компрессорам, вспомогательным элементам систем, воздухоразделительным установкам, эксергетические диаграммы воздуха и продуктов разделения воздуха. Материалы передаются студентам в библиотеки групп в электронном виде. На практических занятиях материалы дублируются методическим пособием 3.
Самостоятельная работа включает подготовку к практическим занятиям, контрольным работам и опросам, зачету и экзамену в письменной форме.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Для текущего контроля успеваемости используются тесты, контрольные опросы и работы, оценки по контрольным неделям. Наиболее успевающим студентам предлагается примерная тематика рефератов по основным разделам дисциплин, желательно по тематике бакалаврских работ. Оценка за выполненный реферат, полученная в результате собеседования, является одной из главных составляющих оценки на зачете и экзамене.
Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.
В приложение к диплому вносится оценка за 8 семестр.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Литература:
а) основная литература:
- А.А.Федяев, Н.В.Калинин, О.Л.Данилов Технологические энергосистемы предприятий. Расчет систем производства и распределения газообразных энергоносителей. Учебное пособие. Братск, 2005г., 6,5 п.л.
- Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник. Книга 4. Раздел 7. Промышленные теплоэнергетические системы. Н.В.Калинин, В.В.Галактионов и др. МЭИ, 2004. 5,5 п.л.
- Н.В.Калинин, А.В.Жучков Энергопотребление и энергосбережение в промышленных системах воздухоснабжения. Глава 5 в книге «Энергосбережение на промышленных предприятиях и ЖКХ. М.: Техпромстрой. 2006, 25 с.
б) дополнительная литература:
- Н.В.Калинин, А.Н.Ратников Определение потребности в сжатом воздухе и расчет показателей компрессора. Методическое пособие. М.: МЭИ. 2002г., 2 п.л.
- Н.В.Калинин, Ю.В.Яворовский, Е.В.Жигулина Технологические энергоносители и энергосистемы промышленных предприятий. Справочные материалы. Методическое пособие. М.: МЭИ. 2010, 2 п.л.
- Н.В.Калинин, И.А.Кабанова Проектирование компрессорных станций с использованием автоматизированного банка данных. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. - М.: МЭИ, 2002-35c.
7.2. Электронные образовательные ресурсы:
а) лицензионное программное обеспечение:
А.В.Жучков, Н.В.Калинин Программа автоматизированного метода структурной оптимизации промышленных систем воздухоснабжения. Программа составлена в среде редактора VBA в составе Microsoft Office EXCEL, МЭИ. 2007..
б) другие:
видеоматериалы о системах обеспечения технологическими энергоносителями и их элементах (схемы, конструкции, графики, диаграммы).
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника» и профилям: 140104 «Промышленная теплоэнергетика», 140106 «Энергообеспечение предприятий».
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:
к.т.н., профессор Калинин Н.В.
"СОГЛАСОВАНО":
Зав. кафедрой Тепломассообменных процессов и установок
к.т.н. профессор Гаряев А.Б.
"УТВЕРЖДАЮ":
Зав. кафедрой Промышленных теплоэнергетических систем
д.т.н., профессор Рыженков В.А.