ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики
рабочая программа на тему

Утверждаю:

Директор ГОБУ РС (Я) «МИТ»

__________ Л.С. Тарасова «____»__________2011 г.

Номер регистрации ОП 06

стр.

1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

4

2. СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

6

3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ  УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

15

4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

17

Вид учебной работы

Количество часов

Максимальная учебная нагрузка (всего)

135

Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)

90

в том числе:

        лабораторные работы

12

        практические занятия

18

        контрольные работы

2

Самостоятельная работа обучающегося (всего)

45

в том числе:

       домашняя работа

20

       тематика внеаудиторной самостоятельной работы

25

Итоговая аттестация в форме экзамен

Наименование разделов и тем

Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся

Объем часов

Уровень освоения

1

2

3

4

135

Введение

Содержание учебного материала

2

1. Предмет гидравлики, теплотехники и аэродинамики. Краткий исторический обзор и современный уровень развития гидравлики, теплотехники и аэродинамики.

1

Раздел 1. Основы гидравлики

67

Тема 1.1 . Основные физические свойства жидкостей и газов

Содержание учебного материала

2

1. Жидкость идеальная и реальная, капельная и газообразная. Основные физические свойства жидкости: плотность, удельный объем, сжимаемость, кинематическая и абсолютная вязкость.

2

2.. Измерение вязкости и устройство вискозиметра Энглера.

Изменение вязкости от температуры и давления. Перевод «градусов Энглера» в кинематическую и абсолютную вязкость.

Понятие объемного веса и плотности, связь между ними.

Влияние температуры на объемный вес и плотность.

Определение коэффициентов перевода от одной системы в другую  для величин, характеризующих состояние жидкостей и газов.

2

Тема 1.2 Гидростатика

Содержание учебного материала

4

1. Понятие о гидростатическом давлении и его свойствах.

2

2. Учет и единицы измерения гидростатического давления. Абсолютное, манометрическое давление и вакуум. Классификация приборов, измеряющих давление, их устройство, принцип действия. Контрольный манометр и способы проверки приборов давления.

2

3. Законы гидростатики. Основной закон гидростатики. Закон Паскаля. Закон Архимеда. Работа гидростатических машин: пресс, аккумулятор, домкрат, мультипликатор.

2

4. Сила гидростатического давления на горизонтальную плоскую поверхность, на вертикальную поверхность, на наклонную (под углом к горизонту). Определение центра давления. Равновесие жидкостей в сообщающихся сосудах. Сила гидравлического давления на  криволинейную поверхность. Построение эпюр гидростатического давления. Определение толщины стенок труб и резервуаров.

2

Лабораторные занятия:

Приборы для измерения давления. Изучение принципа действия пьезометра и манометра; измерение давления и определение погрешностей.

2

Практические занятия:

Расчет гидростатического давления.

2

Тема 1.3 Гидродинамика, Основные законы движения жидкости

Содержание учебного материала

4

1. Понятие о живом сечении, средней и истинной скорости, расходе. Смоченный периметр и гидравлический радиус.

2

 2. Движение равномерное, установившееся и неустановившееся, напорное и безнапорное.

2

3. Ламинарный и турбулентный режимы движения.

2

4. Эпюра скоростей, связь между средней и максимальной скоростью. Опыты Рейнольдса. Границы существования ламинарного и турбулентного режимов

2

5. Энергия потока и уравнение Бернулли Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости, установившегося потока реальной жидкости; геометрический и энергетический смысл уравнения; применение в технике.

Уравнение Бернулли для газов.

2

6, Движение жидкостей и газов по трубам.

Применение уравнения Бернулли для решения практических задач по определению скорости и расхода газа, жидкости.

2

7,Статический и динамический напор. Потери части напора. Гидравлический и пьезометрический напор. Внутреннее трение в жидкостях и газах.

2

8, Коэффициент вязкости и его влияние на движение газа и жидкости в трубе. Определение коэффициента гидравлического сопротивления при движении жидкости и газа в трубе при различных режимах движения. Графики Никурадзе и Шевелева. Шероховатость стенок труб. Местные сопротивления и определение коэффициентов местных сопротивлений. Эквивалентная длина.

2

9, Гидравлический расчет простого трубопровода. Модуль расхода. Расчет газовой сети. Гидравлические характеристики трубопроводов. Особенности расчета газопровода низкого, среднего и высокого давления. Гидравлический удар в трубопроводах. Формула Н.Е.Жуковского.

2

Лабораторные занятия:

Построение напорной и пьезометрической линии.

Построение графика; изучение зависимости полной энергии от расхода жидкости.

 Измерение скорости движения жидкости.

Определение скорости движения жидкости трубкой Пито и Прандтля.

Определение коэффициента гидравлического сопротивления трубы.

Определение потери напора, коэффициента трения при установившемся движении жидкости.

Определение коэффициента местных сопротивлений.

Определение потери напора в трубе переменного сечения и коэффициента местного сопротивления.

10

Практические занятия:

 Построение напорной и пьезометрической линии для трубопроводов переменного сечения.

2

Тема 1.4  Гидравлические сопротивления

Содержание учебного материала

1

1. Истечение жидкости при постоянном и переменном напоре. Коэффициенты сжатия струи, скорости и расхода при истечении через отверстия в тонкой стенке.

2

2.  Истечение через насадки. Коэффициенты расхода и скорости.

2

3. Определение критического давления, критической скорости и расхода при истечении газа из отверстия и насадок.

2

Практические занятия:

Решение задач на расчеты коэффициентов гидравлического трения и местных сопротивлений, потерь напора по длине трубопровода.

1

Тема 1.5  Гидравлический расчет трубопроводов

Содержание учебного материала

2

1. Классификация трубопроводов, основные формулы  и таблицы для расчета трубопроводов.

2

2. Методика расчета простого и сложного трубопровода. Гидравлические характеристики трубопроводной сети и трубопровода.

2

3. Гидравлический удар и меры борьбы с ней.

2

Практические занятия:

Расчет сложного трубопровода, сифона и гидравлического удара.

2

Тема 1.6  Истечение жидкости через отверстия и насадки

Содержание учебного материала

2

1. Определения «насадок», «сопло», «диффузор». Истечение жидкости через отверстия в тонкой стенке при постоянном и переменном напорах.

3

2. Истечение жидкости через насадки. Применение истечения в водоструйных насосах.

2

Практические занятия:

Расчет коэффициентов расхода и сжатия струи.

2

Тема 1.7  Насосы

Содержание учебного материала

4

1. Насосы, их виды, принцип действия.

Поршневые насосы. Производительность, напор и потребляемая мощность. Объемные насосы. Насосы для перекачки сжиженных газов.

2

2. Характеристики центробежных насосов. Уравнение Эйлера. Понятие о кавитации и осевом давлении. Расчет допустимой высоты всасывания, зависимость ее от температуры жидкости, атмосферного давления и от сопротивления всасывания линии.

2

3. Рабочая точка насосной установки. Регулирование производительности насосов. Основные неисправности и способы их устранения. Баланс работы центробежного насоса. Работа насосов в сети. Совместная работа нескольких насосов на одну сеть.

Вентиляторы, их назначение и типы: осевые и центробежные. Характеристики вентиляторов.

Каталог насосов, вентиляторов и их подбор при заданных условиях.

2

 Практические занятия:

 Изучение характеристик насосов.

Подбор типа и марки насоса и электродвигателя по заданному напору и производительности. Изучение характеристик вентилятора.

Изучение режимов работы вентилятора в зависимости от характеристики сети воздуховодов.

4

Самостоятельная работа: выполнение домашних заданий по разделу 1.

Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы

Снятие универсальной характеристики центробежного гидравлического насоса.

Исследование работы насосов при параллельном и последовательном включении. Снятие суммарных характеристик насосов

Построение универсальной характеристики насоса и гидравлическое сети, определение рабочей точки насоса.

Выбор основных насосов энергетических предприятий согласно НТП.

Изучение устройства насосного и вентиляционного оборудования   энергетического предприятия.

23

Раздел 2  Основы теплотехники

36

 Тема 2.1 Рабочее тело и основные законы идеального газа

Содержание учебного материала

2

1. Определение рабочего тела. Свойства газов. Основные параметры состояния рабочего тела: удельное давление, температура, удельный объем и их измерение; понятие «идеальный газ».

2

2. Уравнение состояния идеального газа.

Основные законы идеальных газов: закон Бойля-Мариотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля. Газовая постоянная.

2

3. Закон Авогадро. Уравнение состояния реального газа.

2

Практические занятия:

Определение давление пара в котле

Тема 2.2  Газовые смеси

Содержание учебного материала

2

1. Понятие о газовых смесях. Основные законы газовых смесей. Массовый и объемный состав смеси. Перевод массовых долей в объемные и обратно.

2

2. Термодинамические свойства смесей. Определение плотности, удельного объема, кажущейся молекулярной массы и газовой постоянной молекулярной массы и газовой постоянной смеси газов. Определение парциальных давлений смеси.

2

Тема 2.3  Первый закон термодинамики

Содержание учебного материала

2

1. Понятие о теплоте и работе как о формах передачи энергии от одних тел к другим. Понятие о термодинамическом процессе. Обратимые и необратимые процессы. Графическое изображение процессов в координатах P-V

2

2. Первый  закон термодинамики, его аналитическое выражение и физический смысл.

Теплоемкость газов: массовая, объемная, мольная и связь между ними. Теплоемкость при постоянном объеме и при постоянном давлении, связь между ними. Истинная и средняя теплоемкость. Зависимость теплоемкости от температуры. Таблицы и формулы для определения теплоемкости. Теплоемкость газовой смеси. Определение количества тепла, необходимого для нагревания (охлаждения) газа.

2

3. Термодинамические процессы изменения состояния идеального газа

Основные частные случаи термодинамических процессов: изохорный (процесс при постоянном объеме), изобарный ( процесс при постоянном давлении), изотермический (процесс при постоянной температуре), адиабатный (процесс без теплообмена с окружающей средой).

2

Практические занятия:

Определение средней удельной теплоемкости газа при постоянном давлении

 Средняя изобарная теплоемкость углекислого газа при повышении его температуры.

Расчет подведенной теплоты.

4

Тема 2.4  Второй закон термодинамики. Водяной пар. Процесс парообразования

Содержание учебного материала

4

1. Схематическое изображение прямого произвольного цикла. Понятие о круговом процессе (или цикле) теплового двигателя. Цикл Карно для идеального газа. Сущность второго закона термодинамики. Понятие об энтропии, T-S диаграмме.

2

2. Водяной пар и его значение в теплотехнике. Водяной пар как реальный газ. Процесс парообразования (испарение, кипение); паросодержание и влагосодержание насыщенного пара. Определение параметров водяного пара различного состояния (влажный насыщенный, сухой насыщенный и перегретый).

2

3. Процесс парообразования в T-S диаграмме (теплота жидкости, парообразования, перегрева, полная теплота насыщенного и перегретого пара). Таблицы водяного пара. Содержание таблиц и их использование.

2

4. Термодинамические циклы паросиловых установок Принципиальная схема паросиловой установки. Цикл Ренкина и его изображение в P-V-диаграмме. Работа, термический к.п.д. и удельный расход пара в цикле Ренкина. Способы повышения экономичности цикла. Теплофикация и ее назначение.

2

Практические занятия:

Определение параметров состояния водяного пара.

Используя справочные таблицы, определяются параметры водяного пара: влажность, сухость, перегретость.

Изучение цикла Ренкина.

Определение удельной теплоты рабочего тела, термического КПД.

6

Тема 2.5 Основные положения теории теплообмена

Содержание учебного материала

4

1. Теория теплообмена как наука о распространении тепла. Способы распространения тепла: теплопроводность, конвективный теплообмен, лучистый теплообмен, их краткая характеристика.

2

2. Понятие о сложном теплообмене (теплопередаче). Передача тепла через плоскую и цилиндрическую стенки. Формула Фурье. Коэффициент теплопроводности и его значение для различных материалов. Расчет лучистого теплообмена в топках котлов.

2

Практические занятия:

Определение интенсивности излучения стенки.

Определение теплового потока от газов к воздуху через кирпичную обмуровку котла.

 Определение необходимой толщины тепловой изоляции.

2

Самостоятельная работа: выполнение домашних заданий по разделу 3.

Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы

Определение средней удельной теплоемкости газа при постоянном давлении.

Средняя изобарная теплоемкость углекислого газа при повышении его температуры.

Расчет подведенной теплоты.

Определение параметров состояния водяного пара.

Используя справочные таблицы, определяются параметры водяного пара: влажность, сухость, перегретость.

Изучение цикла Ренкина.

Определение удельной теплоты рабочего тела, термического КПД.

12

Раздел 3 Основы аэродинамики

30

Тема 3.1 Основные законы аэродинамики

Содержание учебного материала

6

1. Закон сохранения массы и энергии. Уравнение Бернулли для газов.

2

2. Скорость распространения возмущений в сжимаемой сплошной среде

Число Маха.

2

3. Истечение газа из резервуара.

2

Практические занятия:

Определение массового расхода воздуха.

Определение изменения температуры воздуха в сечении.

2

Тема 3.2 Аэродинамический расчет воздуховодов и газопроводов

Содержание учебного материала

4

1. Каналы и воздуховоды естественной вентиляции.

2

2. Гидравлический расчет вентиляционных воздуховодов.

2

3. Гидравлический расчет газопроводов при больших и малых перепадах давления.

2

Практические занятия:

Определение разности давлений и канализационной сети дома.

Расчет воздуховодов системы естественной вытяжной вентиляции.

2

Тема 3.3 Истечение воздуха через отверстия и насадки. Струйные течения газа

Содержание учебного материала

2

1. Истечение воздуха через отверстия и насадки.

2

2. Струйные течения газа.

2

Практические занятия:

Определить расход и скорость истечения воздуха из резервуара. Определение основных параметров затопленной струи.

2

Тема 3.4  Вентиляторы

Содержание учебного материала

2

1. Центробежные и осевые вентиляторы.

1

2. Подача, давление, потребляемая мощность и КПД. Аэродинамические характеристики вентиляторов.

2

Самостоятельная работа: выполнение домашних заданий по разделу 2.

Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы

Определить расход и скорость истечения воздуха из резервуара.  Определение основных параметров затопленной струи.  Определение разности давлений и канализационной сети дома. Расчет воздуховодов системы естественной вытяжной вентиляции  Определение массового расхода воздуха. Определение изменения температуры воздуха в сечении.

10

Раздел (тема) учебной дисциплины

Результаты

(освоенные умения, усвоенные знания)

Основные показатели результатов подготовки

Формы и методы контроля

Раздел 1. Основы гидравлики

Раздел 2. Основы теплотехники

Раздел 3. Основы аэродинамики

Уметь:

определять

параметры при гидравлическом расчете простых трубопроводов, воздуховодов; строить

характеристики насосов и вентиляторов.

Знать режимы движения жидкости; гидравлический расчет простых трубопроводов; виды и характеристики насосов и вентиляторов; способы теплопередачи и теплообмена.

Ведение расчетов для определения гидравлических  параметров простых трубопроводов, воздуховодов.

Построение характеристик насосов и вентиляторов.

Изложение определений режимов движения жидкости. Формулирование характеристик насосов и вентиляторов из видов. Изложение способов теплопередачи и теплообмена.

лабораторные работы, практические занятия, тестирование

контрольная работа