Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Кафедра Теплоэнергетика
Программа дисциплины (Syllabus)
SPTT 5301 Современные научные проблемы теплоэнергетики и теплотехнологии
Павлодар, 2013г.
Лист утверждения программа дисциплины (Syllabus)
|
|
Форма
Ф СО ПГУ 7.18.4/19
|
УТВЕРЖДАЮ
Декан энергетического
факультета
___________ Кислов А.П.
(подпись)
«___»_____________2013г.
Составитель: к.т.н., доцент ___________ Приходько Е.В.
Программа дисциплины (Syllabus)
SPTT 5301 Современные научные проблемы теплоэнергетики и теплотехнологии
для магистрантов специальности 6М071700 Теплоэнергетика
Программа разработана на основании рабочей учебной программы, утверждённой «___» _________20__г.
Рекомендована на заседании кафедры от «___»____________20__г.
Протокол №_____.
Заведующий кафедрой ________________ Никифоров А.С.«____» ________20__г.
Одобрена учебно-методическим советом энергетического факультета
«____»______________20__г. Протокол №____
Председатель УМС ____________ Кабдуалиева М.М. «____» ________20__г.
Паспорт учебной дисциплины
Наименование дисциплины Современные научные проблемы теплоэнергетики и теплотехнологии
Количество кредитов и сроки изучения
Всего – 1 кредит
Курс: 1
Семестр: 1
Всего аудиторных занятий – 15 часов
Практические /семинарские занятия – 7,5 часов
Лекции - 7,5 часов
СРС – 30 часов
Общая трудоемкость - 45 часов
Форма контроля
Форма итогового контроля Экзамен – 1 семестр
Пререквизиты
Изучение курса базируется на основных положениях таких дисциплин как «Теплоэнергетические системы и энергоиспользование», «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологии», «Спецвопросы сжигания топлива».
Постреквизиты
Термическая переработка топлива; надежность работы теплоэнергетического оборудования; природоохранные технологии при работе ТЭЦ.
2. Сведения о преподавателях и контактная информация
Приходько Евгений Валентинович, к.т.н., доцент кафедры «Теплоэнергетика»
Кафедра Теплоэнергетика находится в главном корпусе ул. Ломова 64, аудитория 311а, контактный телефон 67-36-26.
3. Предмет, цели и задачи
Предмет дисциплины «Современные научные проблемы теплоэнергетики и теплотехнологии» включается в учебные планы в качестве профильной дисциплины
Цель преподавания дисциплины подготовить специалиста к решению проблем проектирования, исследования и эксплуатации теплоэнергетических и теплотехнологических установок и систем, способного анализировать эффективность схем преобразования энергии, оценивать перспективность новых способов производства энергии, внедрять в практику инновационные разработки.
Задачи изучения дисциплины
- подготовка магистранта к выполнению диссертации, к выработке навыков выбора оптимального решения поставленной технической задачи, в умении ориентироваться в научной и информационно-справочной литературе;
- формирование представлений о системных исследованиях энергетических комплексов для анализа тенденций и закономерностей развития энергетики;
- формирование представлений о методе прогнозного анализа энергетических технологий на основе математического моделирования;
- формирование знаний общих принципов, структуры и функционирования тепловых электрических станций различного вида в современных условиях;
-формирование представлений о проблемах комбинированной выработки электроэнергии и тепла на ТЭЦ;
формирование знаний общих принципов, структуры и функционирования систем тепло- и электроснабжения промышленных предприятий, постановки и решения задач энергоиспользования в теплотехнологическом производстве на современном этапе индустриального развития;
-формирование знаний о современных системах теплоснабжения промышленных предприятий и коммунального сектора;
подготовка к выполнению задач, связанных с обеспечением потребителей энергоресурсами при нормированном качестве, надежности и экономичности;
-формирование знаний о модернизации систем производства и распределения технологических энергоносителей, принципах действия и конструкциях современных теплотехнологических установок;
овладение знаниями о новейших и перспективных технологиях воды на ТЭС и промышленных предприятиях;
-получение научных знаний в области физико-химических и теплофизических свойств веществ (энергоносителей), методов их исследования, приобретение умений выбирать технологию, соответствующие схемы и оборудование преобразования энергоносителя;
-дать представление о взаимосвязи технологических, технических и энергетических аспектов теплотехнологии; познакомить с тепловыми, теплотехнологическими и конструктивными схемами тепломассобменных установок, раскрыть основы энергосберегающей технологии;
-знакомство с общими проблемами энергосбережения на современном этапе, в перспективе и государственной политикой Республики Казахстан по энергосбережению и внедрению нетрадиционных источников энергии;
знакомство с научными, производственными, техническими, экономическими и экологическими мерами, направленными на эффективное использование энергетических ресурсов;
изучение существующих и перспективных способов использования вторичных энергетических ресурсов и энерготехнологического комбинирования;
-знакомство с состоянием и перспективами использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ);
приобретение знаний о совершенствовании рабочих процессов ТЭС различного вида;
-ознакомление с составом и характеристиками теплоэнергетической системы современного промышленного предприятия;
формирование знания конструкций и характеристик современного теплотехнического оборудования и процессов в нем;
формирование знаний о существующих и новых методах решения задач тепло- массо передачи, о способах ее интенсификации;
4. Требования к знаниям, умениям, навыкам и компетенциям
В результате изучения данной дисциплины магистранты должны:
иметь представление:
- об основных направлениях фундаментальных I исследований в теплоэнергетике и теплотехнологии;
о структуре и функционировании современных тепловых электрических станций различного вида и о комбинированной выработке электроэнергии и тепла на ТЭЦ;
о перспективных методах получения энергии | в парогазовых, газотурбинных и МГД установках;
- о схемах и показателях работы паротурбинных и газотурбинных установок;
- об общих принципах, структуре и функционировании тепло- и электроэнергетических систем современных промышленных предприятий;
- о перспективах развития централизованных и автономных систем теплоснабжения промышленных предприятий и коммунального сектора;
- об энергетических характеристиках теплотехнологических процессов и установок;
- о принципах построения, структуре и оптимизации теплоэнергетической системы промышленного предприятия, о теплотехнических и энергетических основах теплотехнологии;
- о многообразии теплогехнологических процессов и установок, об основных видах и классификации тепло - и массообменного оборудования;
- о масштабах, направлениях, перспективах и научно-технических проблемах производства и распределения энергоносителей;
- об основных методах подготовки, использования и очистки воды в современной теплотехнологии;
о способах получения и требованиях к качеству новых видов топлива;
- о нормативно-правовой и нормативно-технической базе энергосбережения;
об основах энергоаудита объектов теплоэнергетики;
- о принципах безотходной технологии, о топливно-энергетических показателях безотходности;
знать:
правовые и нормативные акты, определяющие эффективность энергоиспоьзования;
основные проблемы и направления научно-технического прогресса в теплоэнергетике и теплотехнике;
- существующие и перспективные технологические схемы производства электрической и тепловой энергии;
- способы и проблемы отпуска тепла потребителям в паре и горячей воде с ТЭЦ;
структуру современных тепловых электрических станций;
- общие принципы реализации технологических процессов на тепловых электрических станций различного вида;
- структуру и общие принципы функционирования тепло- и электроэнергетических систем промышленных предприятий;
- общие принципы энергоиспользования в теплотехнологическом производстве;
назначение и основные схемы систем теплоснабжения промышленных предприятий и коммунального сектора;
масштабы, направления и перспективы использования энергоносителей промышленных предприятий;
основные схемы систем производства и распределения энергоносителей и направления их совершенствования;
основные виды теплотехнологических установок и систем и способы их модернизации;
состояние, проблемы и направления развития энергосбережения в мире и Казахстане в настоящее время и в перспективе;
направления и масштабы энергосбережения в отраслях народного хозяйства;
современные методы и приборы контроля и учета энергоносителей;
направления и масштабы использования ВЭР, нетрадиционных возобновляемых источников энергии;
цели, задачи, методики проведения энергоаудита;
существующие и новые научные методы решения задач теплопередачи;
методы математического моделирования теплоэнергетических и теплотехнологических установок и систем;
современные методы расчета теплофизических свойств веществ;
конструкции современных промышленных тепло- массообменных аппаратов и методы их расчета;
уметь:
использовать научные методы познания для исследования процессов, установок и систем теплоэнергетики и теплотехнологии;
обосновывать выбор схемы ТЭС;
определять энергетические показатели ТЭС различных тепловых циклов;
-рассчитывать потребность в энергии и тепле различных теплотехнологических процессов;
выбирать основное и вспомогательное оборудование источников тепла и систем теплоснабжения промышленного предприятия;
-анализировать процессы, протекающие в теплотехнологических установках и обобщать полученные результаты;
-выполнять расчеты тепло-массообменных аппаратов различной конструкции;
рассчитывать потребности в энергоносителях;
- обосновывать выбор основного и вспомогательного оборудования станций по производству энергоносителей;
- применять компьютерные технологии при расчете теплотехнологического оборудования систем производства и распределения энергоносителей;
рассчитывать основные параметры водоподготовительных установок;
обосновывать выбор схемы системы подготовки воды с учетом исходных данных и предъявляемых требований;
обосновывать выбор схемы системы подготовки топлива с учетом вида и качества топлива;
проводить теплотехнические исследования сложных тепломассообменных процессов;
- выбирать основное и вспомогательное оборудование тепло- массбобменных установок;
- составлять и анализировать топливно-энергетические балансы промышленных предприятий;
- оценивать эффективность энергоиспользования в отраслях народного хозяйства;
выявлять резервы снижения норм удельного расхода топливно- энергетических ресурсов;
- рассчитывать энергетические потери теплотехпологических установок и систем, предлагать меры их снижения;
- рассчитывать установки нетрадиционных возобновляемых источников энергии;
разрабатывать мероприятия энергосбережения;
быть компетентным:
- в системном анализе использования энергии в ТЭК и отраслях промышленности.
5 Тематический план изучения дисциплины
Распределение академических часов по видам занятий
№ п/п
|
Наименование тем
|
Количество аудиторных часов по видам занятий
|
СРМ
|
лекции
|
практические (семинарские)
|
лабораторные студийные, индивидульные
|
1
|
Тема 1 Введение
|
0,5
|
|
|
|
2
|
Тема 2 Специальные вопросы тепло - и массообмена
|
0,5
|
1,5
|
|
3
|
3
|
Тема 3 Теория теплофизических свойств веществ
|
1
|
|
|
3
|
4
|
Тема 4 Пути повышении эффективности процессов производства и передачи тепловой энергии
|
0,5
|
1
|
|
3
|
5
|
Тема 5 Современные промышленные тепло- массообменные установки
|
1
|
1
|
|
3
|
6
|
Тема 6 Перспективные паротурбинные и газотурбинные установки: теория и расчет. Комбинированные циклы и установки
|
0,5
|
|
|
3
|
7
|
Тема 7 Использование вторичных энергетических ресурсов н энерготехнологическое комбинирование
|
1
|
1
|
|
3
|
8
|
Тема 8 Использование возобновляемых источников энергии
|
0,5
|
1
|
|
3
|
9
|
Тема 9 Экспертиза энергосбережения. Энергоаудит
|
1
|
1
|
|
3
|
10
|
Тема 10 Системный анализ использования энергии в ТЭК и отраслях промышленности
|
0,5
|
1
|
|
3
|
11
|
Тема 11 Энергетическая безопасность страны. Энергетические аспекты общей безопасности
|
0,5
|
|
|
3
|
|
Всего: 45 (1 кредит)
|
7,5
|
7,5
|
|
30
|
6 Содержание теоретического курса
Тема 1 Введение
План: Цель, объем и содержание курса «Современные научные проблемы теплоэнергетики и теплотехнологии».
Основные задачи курса, роль в подготовке магистранта по направлению «Теплоэнергетика». Общая характеристика фундаментальных исследовании теплоэнергетике и теплотехнологии [2].
Тема 2 Специальные вопросы тепло - и массообмена
План: Современное состояние и направления научных исследований в теории тепло - и массообмена.
Новые методы исследования теплофизических процессов на основе современных методик, учитывающих отечественный и мировой уровень развития соответствующих научных направлений.
Современные аналитические и численные методы решения задач теплопроводности. Обратные задачи теплопроводности.
Актуальные задачи конвективного теплообмена и методы их решения. Теория подобия и анализ размерностей как основа физического моделирования процессов тепло-массопереноса.
Направления и методы исследований вынужденной, свободной и смешанной конвекции в трубах и каналах.
Развитые поверхности теплообмена.
Влияние и учет переменности свойств теплоносителей на теплообмен.
Задачи теплообмена в двухфазных средах: кипение, конденсация.
Сопряженные задачи теплообмена.
Актуальные проблемы радиационного теплообмена.
Методы интенсификации тепло - и массообмена.
Специальные вопросы теории горения. Механизмы и кинетика процесса горения органических топлив. Технологии сжигания газового, жидкого и твердого топлива. Современные системы сжигания топлив.
Математическое моделирование и численные методы решения задач тепло- массообмена.
Моделирование тепловых, аэро- и гидродинамических процессов, протекающих в конкретных технических системах [1, 5].
Тема 3 Теория теплофизических свойств веществ
План: Совершенствование методик расчета свойств идеальных газов, растворов, химически реагирующих смесей. Статистическая термодинамика реальных газов. Фазовые равновесия в смесях (растворах); фазовые диаграммы, методы расчета состава и термодинамических свойств гетерогенных многокомпонентных систем. Поверхностные явления в чистых веществах, в растворах. Процессы переноса в разреженных газах, в плотных газах и в жидкостях. Современные конструкционные и теплоизоляционные материалы [5].
Тема 4 Пути повышении эффективности процессов производства и передачи тепловой энергии
План: Новые требования в проектировании ТЭС. Перспективы проектирования новых ТЭС и реконструкции старых ТЭС. Комбинированная выработка электроэнергии и тепла на теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Преимущества и недостатки теплофикации. Совместная работа котельных, ТЭЦ и теплоиспользующих установок в системах теплоснабжения промышленных предприятий. Методы регулирования отпуска тепла потребителю.
Перспективы развития когенерационных энергоисточников и газогенераторные технологии.
Теплоэнергетические системы промышленных предприятий и их связь с топливно-энергетическим комплексом. Энергоиспользование в промышленном и теплотехнологическом производстве. Энергетические характеристики теплотехнологических производств высоко-, средне- и низкотемпературного уровня.
Классификация систем централизованного теплоснабжения. Тепловые сети, классификация, схемы, конструкции элементов.
Практика построения автоматизированных систем управления технологическими процессами теплоснабжения.
Выбор перспективных схем теплоснабжения городов на базе ПГУ-ТЭЦ.
Централизованное теплоснабжение при параллельной работе АЭС и ТЭЦ.
Анализ эффективности газотурбинной надстройки отопительной котельной.
Применение и повышение эффективности теплофикации на современном этапе.
Перевод котельных на комбинированную схему производства тепловой и электрической энергии.
Современные компьютерные технологии в проектировании и эксплуатации систем теплоснабжения. [2, 3, 6]
Тема 5 Современные промышленные тепло- массообменные установки
План: Современное состояние и краткий обзор развития промышленных тепломассообменных установок. Основные принципы и тенденции в создании высокоэффективных тепло- массообменных аппаратов и установок.
Тепловой и гидравлический расчет тепло-массообменных установок. Ядерные и термоядерные реакторы: физические процессы, расчет систем охлаждения с однофазным и кипящим теплоносителем; устройства для защиты конструкций от высокой температуры.
Способы и методы интенсификации тепло - и массообмена.
Тепловые насосы, теплонасосные системы теплоснабжения.
Математическое моделирование тепло-масообменных установок и систем [2, 3, 6].
Тема 6 Перспективные паротурбинные и газотурбинные установки: теория и расчет. Комбинированные циклы и установки
План: Структура и функционирование современных тепловых электрических станций различного вида. Реконструкция действующих центральных (районных) котельных в микро-, мини- и малые ТЭС. Анализ эффективности работы ГТУ и перспективы дальнейшего их применения на ТЭЦ.
Перспективные методы получения энергии в парогазовых, газотурбинных и МГД установках.
Схемы и показатели работы паротурбинных и газотурбинных установок.
Маневренность и экономичность ГТУ. Пути повышения КПД [2, 3, 6].
Тема 7 Использование вторичных энергетических ресурсов и энерготехнологическое комбинирование
План: Виды вторичных энергетических ресурсов (ВЭР); использование ВЭР для получения электрической и тепловой энергии; способы использования и преобразования ВЭР; отходы производства и сельскохозяйственные отходы; способы и возможности их использования в качестве первичных источников для получения электрической и тепловой энергии. Энерготехнологическое комбинирование в отраслях промышленности [2, 3, 5, 6].
Тема 8 Использование возобновляемых источников энергии
План: Современное состояние и основные тенденции развития научных исследований в области использования возобновляемых источников энергии.
Традиционные и нетрадиционные источники энергии; запасы и ресурсы источников энергии; динамика потребления энергоресурсов и развитие энергетического хозяйства, экологические проблемы энергетики; место нетрадиционных источников в удовлетворении энергетических) потребностей человека.
Использование энергии солнца; физические основы процессов преобразования солнечной энергии; типы коллекторов; принципы их действия и методы расчетов; солнечные коллекторы с концентраторами; аккумулирование тепла; типы аккумуляторов и методы их расчета; солнечные электростанции.
Геотермальная энергия; тепловой режим земной коры, источники геотермального тепла; методы и способы использования геотермального тепла для выработки электроэнергии и в системах теплоснабжения. Энергетическая эффективность комбинирования традиционных и возобновляемых нетрадиционных источников энергии [2, 3, 5, 6].
Тема 9 Экспертиза энергосбережения. Энергоаудит
План: Научные исследования и информационное обеспечение в области энергосбережения.
Актуальность энергосбережения в Казахстане и мире. Государственная политика в области повышения эффективности использования энергии. Энергосбережение и экология. Нормативно-правовая и нормативнотехническая база энергосбережения. Основы энергоаудита объектов теплоэнергетики; особенности энергоаудита промышленных предприятий; экспресс-аудит; углубленные энергетические обследования; энергетический паспорт; энергобалансы предприятий. Интенсивное энергосбережение; критерии энергетической оптимизации. Энергосбережение при производстве и распределении тепловой энергии. Рациональное энергоиспользование в системах производства и распределения энергоносителей. Особенности энергосбережения в высокотемпературных теплотехнологиях. Энергосбережение в системах отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, сушильных, выпарных, ректификационных установках. Энергосбережение в системах электроснабжении промышленных предприятий, в объектах аграрнопромышленного комплекса, жилищно-коммунального хозяйства. Стандартизация и сертификация в области энергосбережения [3, 4, 5, 6].
Тема 10 Системный анализ использования энергии в ТЭК и отраслях промышленности
План: Системный анализ производства тепловой и электрической энергии.
Системные исследования в энергетике. Объекты системных исследований: энергетические технологии; системы энергетики и управление ими; энергетические комплексы и управление ими. Задачи системных исследований энергетических технологий: комплексный сравнительный анализ эффективности (термодинамический, экономический и экологический) возможных и целесообразных масштабов использования различных энергетических процессов и установок в энергетике. Прогнозный анализ энергетических технологий и структур. Математическое моделирование в прогнозном анализе. Модели экстремальных промежуточных состояний. Системы машинного построения программ. Исследования технологических схем ТЭС и энерготехнологических установок. Исследование свойств систем энергетики, управление их развитием и функционированием (идентифицируемость, прогнозируемость, управляемость). Основные положения теории гетерогенных гидравлических цепей. Исследования переходных процессов и устойчивости в гидравлических системах. Анализ тенденций и закономерностей развития энергетики (глобализация, либерализация, диверсификация, децентрализация, модернизация). Разработка энергетической политики и механизмов ее реализации [2, 3, 6].
Тема 11 Энергетическая безопасность страны. Энергетические аспекты общей безопасности
План: Понятие энергетической безопасности и задачи ее обеспечения. Угрозы энергетической безопасности. Обеспечение энергетической безопасности. Аспекты энергетической безопасности в программе устойчивого развития Республики Казахстан. Вопросы надежности и безопасности объектов теплоэнергетики [2, 3, 4, 6].
Достарыңызбен бөлісу: |