Институт механики и энергетики. Кафедра теплоэнергетических систем. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ теплогенерирующие установки

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Размер: px
Начинать показ со страницы:

Download "Институт механики и энергетики. Кафедра теплоэнергетических систем. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ теплогенерирующие установки"

Транскрипт

1 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева» Институт механики и энергетики Кафедра теплоэнергетических систем УТВЕРЖДАЮ Председатель учебно-методической комиссии А.М. Карпов 2007 г. УТВЕРЖДАЮ Зам. директора института по учебной работе Н.С. Ларин 2007 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ теплогенерирующие установки Специальность Энергообеспечение предприятий Индекс цикла по ГОС ДС Форма обучения очная Всего часов по ГОС 200 Семестр 7, 8 Из них: Вид отчетности зачет, аудиторных, 102 экзамен практических (семинары), 34 лабораторных 34 самостоятельная работа 98 Рабочая программа составлена на основании государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования направления «Теплоэнергетика», утвержденного Минобрнауки в 2000 году и на основании типовой программы дисциплины, одобренной Советом УМО. Составитель рабочей программы доцент В.А. Агеев Рабочая программа утверждена на заседании кафедры 2007 г. Протокол Саранск 2007

2 1. Цель и задачи дисциплины, место в учебном процессе, требования к уровню освоения содержания дисциплины 1) Цель дисциплины изучение схем производственных и отопительных котельных; устройства и принципов работы паровых и водогрейных котлов, основного и вспомогательного оборудования котельной; методов поверочного и конструктивного расчетов теплогенерирующих установок; способов оценки и прогнозирования воздействия теплогенерирующих установок на окружающую среду. 2) Задачи дисциплины довести до сведения студентов сведения о состоянии и перспективах развития теплогенерирующих установок; физических процессах, протекающих при работе парогенераторов и водогрейных котлов, а также вспомогательного оборудования; составляющих теплового баланса котельного агрегата; конструктивных особенностях котельных установок; составе и основных характеристиках твердых, жидких и газообразных топлив. 3) Требования к уровню подготовки студентов, завершивших изучение данной дисциплины. Студенты после изучения данной дисциплины должны: иметь представление о состоянии и перспективах развития теплогенерирующих установок; конструктивные особенности котельных установок; знать состав и основные характеристики твердых, жидких и газообразных топлив; физические процессы, протекающие при работе парогенераторов и водогрейных котлов и их вспомогательного оборудования; составляющие теплового баланса котельного агрегата; уметь производить поверочные и конструктивные расчеты основных элементов паровых и водогрейных котлов.

3 2. Связь с дисциплинами (междисциплинарные связи) Данная дисциплина читается после изучения дисциплин «Основы специальности», «Теоретические основы теплотехники». Дисциплина является базовой для изучения дисциплин «Источники и системы теплоснабжения», «Системы отопления, вентиляции и кондиционирования», «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях», «Эксплуатация и ремонт энергетического оборудования». 3

4 3. Технологическая карта дисциплины Раздел Тематика Лекции Час Практические Час Лабораторные Час СРС Час Текущий контроль Семестр 7 1. Общие понятия о котельных установках Методическое обеспечение Общие понятия о котельных установках 2 Состав органических топлив. Состав твердых, жидких и газообразных топлив. Пересчет состава топлива. Определение состава смеси топлив. 2. Топливо Топливо 3 Характеристики топлива. Понятие высшей и низшей теплоты сгорания топлива, определение теплоты сгорания. Пересчет теплоты сгорания при изменении влажности топлива. Понятие условного топлива. 2 Тепловые схемы котельных. Рассмотрение построения и принципа работы тепловых схем водогрейных и производственноотопительных котельных. 4 Исследование качеств органического топлива: определение влажности органического топлива; исследование минеральной части топлива; исследования процесса выхода 4 Общие понятия о котельных установках 7 Основная [1,3,4] [1,2,5,6] 5 Топливо 8 Основная [1,3,4] [1,2,5,6] 4

5 3. Горение топлива 4. Тепловой баланс котельного агрегата 5. Топочные устройства 6. Теплопередача в топке. Горение топлива 4 Горение топлива. Теоретические основы процесса горения. Определение коэффициентов избытка воздуха по газоходам. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Тепловой баланс 4 Тепловой баланс, котельного агрегата к.п.д. и расход топлива котельно- го агрегата Топочные устройства Теплопередача топке. в 4 Топочные устройства. Характеристики топочных устройств. Расчет теплообмена в топочных устройствах. 2 Расчет теплообмена в топочных устройствах. летучих (на примере полукоксования топлив). 4 Определение теплоты сгорания топлива 5 Исследование работы водогрейного котла и определение его к.п.д. (на макете котла ТВГ-8). 4 Горение топлива 8 Контрольная работа 4 Тепловой баланс котельного агрегата 2 Топочные устройства Семестр Теплопередача в топке. 18 Расчетная работа 8 Контрольная работа Основная [1,3,4] [1,2.4,5,6] Основная [1,2,3,4] [1,2,3,4,5,6] Основная [1,2,3,4] [1,2,3,5,6] 8 Основная [1, 2, 3, 4] [4] 7. Рабочие процессы в котель- Рабочие процессы в котельных агре- 4 Расчет пароперегревателей. 2 Исследование 4 Рабочие процессы в котельных 6 Основная [1, 2, 3, 4] 5

6 8. Вспомогательные устройства парогенераторов. Вспомогательные устройства парогенераторов. 3 Расчет водяных экономайзеров. агрегатах 2 - Вспомогательные устройства парогенераторов. ных агрегатах гатах работы и схем включения сепарационных устройств [1, 3, 4, 6] 6 Основная [1, 2, 3, 4] [1, 3, 4, 5, 6] 9. Питательные устройства, трубопроводы и арматура. Питательные устройства, трубопроводы и арматура. 2 Расчет воздухоподогревателей. 2 Исследование работы питательных устройств 4 Питательные устройства, трубопроводы и арматура. 16 Контрольная работа Основная [1, 2, 3, 4] [1, 2, 5, 6] 10. Тяга и дутье. Тяга и дутье. 2 Расчет дутьевых и тяговых устройств. 2 - Тяга и дутье. 6 Основная [1, 2, 3, 4] [3, 5] 11. Основные материалы и строительные конструкции Основные материалы и строительные конструкции 2 Расчет элементов котельных агрегатов на прочность. 2 Исследование работы дутьевых и тяговых устройств 4 Основные материалы и строительные конструкции 4 Основная [1, 2, 3, 4] [3, 5] 12. Теплотехнические измерения и автоматика Теплотехнические измерения и автоматика 2 Системы измерения и автоматики котельных установок. 2 Исследование систем автоматики котельных установок 4 Теплотехнические измерения и автоматика 4 Контрольная работа, расчетная работа Основная [1] [2, 3, 4,5, 6] 6

7 4. Содержание дисциплины п/п 1) Разделы дисциплины и виды занятий 1. Общие понятия о котельных установках Название раздела Количество часов дисциплины лекции практические лаборатортития заняные заня- самостоятельная работа (СРС) Семестр Топливо Горение топлива Тепловой баланс ко тельного агрегата 5. Топочные устройства Семестр 8 6. Теплопередача в топ ке. 7. Рабочие процессы в котельных агрегатах 8. Вспомогательные устройства парогенераторов. 9. Питательные устройства, трубопроводы и арматура Тяга и дутье Основные материалы и строительные конструкции 12. Теплотехнические измерения и автоматика ) Тематическое планирование Лекционный курс (основные вопросы по каждой теме) Семестр 7. Тема 1. Общие сведения о котельных установках. Назначение и классификация котельных установок. Технологическая схема промышленной парогенерирующей установки.

8 Тема 2. Топливо. Общие сведения о топливе. Состав и свойства твердого, жидкого и газообразного топлива. Низшая и высшая теплота сгорания топлива. Понятие условного топлива. Тема 3. Горение топлива. Общие сведения о горении топлива. Элементы теории горения топлива. Материальный баланс горения. Теоретический объем воздуха и продуктов сгорания. Коэффициент избытка воздуха и действительный объем продуктов сгорания. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания. Тема 4. Тепловой баланс котельного агрегата. Общие понятия о тепловом балансе. Характеристика потерь теплоты. Коэффициент полезного действия котельного агрегата. Тема 5. Топочные устройства. Основные характеристики топочных устройств. Топки для сжигания твердого топлива. Топки для сжигания жидкого топлива. Топки для сжигания газа. Основы расчета топочных камер. Семестр 8. Тема 6. Теплопередача в топке. Общие сведения. Теоретическая температура горения. Температура на входе в первый газоход. Определение количества тепла, переданного в топке. Тема 7. Рабочие процессы в котельных агрегатах. Образование пара. Требования, предъявляемые к воде и пару. Сепарационные устройства. Непрерывная и периодическая продувка. Теплообмен в конвективных поверхностях нагрева. Естественная и принудительная циркуляция в парогенераторах и водогрейных котлах. Тема 8. Вспомогательные устройства парогенераторов. Пароперегреватели. Водяные экономайзеры. Воздухоподогреватели. Тема 9. Питательные устройства, трубопроводы и арматура. 8

9 Питательные устройства. Арматура и редукционно-охладительные установки. Трубопроводы. Тема 10. Тяга и дутье. Общие сведения. Аэродинамические сопротивления и cамотяга. Дымососы и вентиляторы. Выбор тягодутьевых машин. Дымовые трубы. Тема 11. Основные материалы и строительные конструкции. Металлы и основы расчета парогенератора на прочность. Обмуровочные материалы. Теплоизоляционные материалы. Фундаменты и каркасы. Обмуровка. Гарнитура. Тема 12. Теплотехнические измерения и автоматика. Оснащение котельных контрольно-измерительными приборами. Виды автоматизации. Автоматическое регулирование процессов. Практические занятия (тематика) п/п Номер темы Тема практического занятия Количество часов Семестр 7 1. Тема 1 Состав органических топлив. Состав твердых, жидких и газообразных топлив. Пересчет состава топлива. Определение состава смеси топлив. 2. Тема 2 Характеристики топлива. Понятие высшей и низшей теплоты сгорания топлива, определение теплоты сгорания. Пересчет теплоты сгорания при изменении влажности топлива. Понятие условного топлива. 3. Тема 3 Горение топлива. Теоретические основы процесса горения. Определение коэффициентов избытка воздуха по газоходам. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания. 4. Тема 4 Тепловой баланс, к.п.д. и расход топлива котельного агрегата 5. Тема 5 Топочные устройства. Характеристики топочных устройств. Расчет теплообмена в топочных устройствах. Семестр

10 6. Тема 6 Расчет теплообмена в топочных устройствах Тема 7 Расчет пароперегревателей Тема 8 Расчет водяных экономайзеров Тема 9 Расчет воздухоподогревателей Тема 10 Расчет дутьевых и тяговых устройств Тема 11 Расчет элементов котельных агрегатов на 2 прочность. 12. Тема 12 Системы измерения и автоматики котельных установок. 2 Лабораторный практикум (тематика) Раздел дисциплины п/п Номер темы Наименование лабораторной работы Семестр 7 1. Раздел 1 Тема 1 Тепловые схемы котельных. Рассмотрение построения и принципа работы тепловых схем водогрейных и производственно-отопительных котельных. 2. Раздел 2 Тема 2 Исследование качеств органического топлива: определение влажности органического топлива; исследование минеральной части топлива. 3. Раздел 3 Тема 3 Определение теплоты сгорания топлива. 4. Раздел 5 Тема 5 Исследование работы водогрейного котла и определение его к.п.д. (на макете котла ТВГ-8). Количество часов Семестр 8 5. Раздел 7 Тема 7 Исследование работы и схем включения сепарационных устройств Раздел 9 Тема 9 Исследование работы пита

11 тельных устройств. 7. Раздел 10 Тема 10 Исследование работы дутьевых и тяговых устройств. 8. Раздел 12 Тема 12 Исследование систем автоматики котельных установок Организация текущего и промежуточного контроля знаний Контрольные работы (тематика) Тематика Сроки проведения п/п Семестр 7 1. Проверка полученных знаний по разделам е практическое занятие 2. Проверка полученных знаний по разделам е практическое занятие Семестр 8 3. Проверка полученных знаний по разделам е практическое занятие 4. Проверка полученных знаний по разделам е практическое занятие Расчетная работа (тематика) 1. Составление теплового баланса котельного агрегата. 2. Расчет топочной камеры и конвективных поверхностей нагрева котельного агрегата. 6. Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ Основные положения рабочей программы, содержание лекционных, практических и лабораторных работ, а также методические указания к выполнению расчетных работ выложены в сети Internet на сайте кафедры 11

12 7. Материальное обеспечение дисциплины Специализированная лаборатория «Источников и систем теплоснабжения». 8. Методическое обеспечение дисциплины Основная литература (с грифами) Автор, название п/п 1. Эстеркин Р.И. Промышленные котельные установки. М.: Энергоатомиздат. 2. Панкратов Г.П. Сборник задач по общей теплотехнике (теплотехнические установки). Учеб. пособие для студентов нетеплоэнергетических специальностей вузов. М.: Высшая школа. 3. Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий. Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат. 4. Щеголев М.М., Гусев Ю.Л., Иванова М.С. Котельные установки. Учебник для вузов. М.: Стройиздат. Год издания литература Автор, название п/п 1. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. - М.: Энергоатомиздат. 2. Порецкий Л.Я. Справочник эксплуатационника газифицированных котельных. - Л.: Недра. 3. Липов Ю.М., Самойлов Ю.М., Виленский Т.В. Компоновка и тепловой расчет парового котла. - М.: Энергоатомиздат. 4. Рабинович О.М. Котельные агрегаты. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). Л.: Машгиз. 5. СНиП II Нормы проектирования. Котельные установки. М.: Изд-во ГУП ЦПП. 6. Деев Л.В. Котельные установки и их обслуживание. М.: Энергоатомиздат. Год издания

13 Контрольные вопросы 1. Каково назначение парогенераторов и водогрейных котлов? 2. Из каких основных элементов состоит парогенерирующая установка? 3. Каково назначение топки, пароперегревателя, водяного экономайзера и воздухоподогревателя? 4. Из каких узлов состоит воздушный тракт котельной установки? 5. Какие поверхности нагрева называются экранными? 6. Чем отличаются производственно-отопительные котельные установки от производственных? 7. Что называется химическим топливом? 8. Как принято классифицировать топлива в зависимости от способа их получения? 9. Что такое теплота сгорания топлива? 10. Что называется условным топливом? 11. Из каких основных элементов состоит твердое топливо? 12. Что такое высшая и низшая теплота сгорания топлива? 13. Как определяется теплота сгорания твердого топлива? 14. Из каких химических элементов состоит мазут и какие марки его используются в промышленных и отопительных котельных установках? 15. Какими параметрами характеризовать мазут? 16. Что собой представляет газообразное топливо? 17. Из каких газов состоит природный газ? 18. В чем заключается токсичность газообразного топлива? 19. Как принято характеризовать взрываемость газов? 20. Что называется горением топлива? 21. Назовите основные зоны, на которые принято расчленять процесс горения твердого топлива. 22. Какой принцип положен в основу классификации топочных устройств? 23. Дайте характеристику зоны предварительной подготовки топлива. 13

14 24. Дайте характеристику зоны огневой газификации. 25. Каким путем происходит образование истинной горючей смеси? 26. Что такое материальный баланс процесса горения и каков принцип его составления? 27. Что такое теоретический объем воздуха, необходимый для организации процесса горения, и как он определяется? 28. Из каких газов состоят продукты сгорания при полном и неполном горении, как определяется теоретический объем продуктов сгорания? 29. Что называется коэффициентом избытка воздуха и какое он имеет значение для характеристики процесса горения? 30. Из каких газов складывается действительный объем продуктов сгорания при полном горении топлива? 31. Что называется энтальпией продуктов сгорания и как она вычисляется? 32. Что такое присосы воздуха и как они влияют на объем продуктов сгорания, покидающих парогенератор или водогрейный котел? 33. Что называется тепловым балансом парогенератора или водогрейного котла? 34. Чем обусловлена и от каких факторов зависит потеря тепла с уходящими газами? 35. Что такое потеря тепла от химической неполноты горения и какие факторы на нее влияют? 36. При сжигании каких топлив появляется потеря тепла от механической неполноты горения и чем она обусловлена? Какие факторы влияют на эту потерю? 37. Что такое потеря тепла в окружающую среду и какие факторы на нее влияют? 38. Чем обусловлена потеря с физическим теплом шлаков и в каких случаях она учитывается? 39. Как производится определение к. п. д. брутто парогенератора и водо- 14

15 грейного котла по прямому и обратному балансу? 40. Что называется к. п. д. нетто парогенератора или водогрейного котла и какие факторы влияют на него? 41. Из чего складывается располагаемое тепло? 42. Как принято классифицировать топки для сжигания твердого топлива? 43. Что называется тепловой мощностью топки и как она определяется? 44. Что такое удельная нагрузка сечения топки, зеркала горения, топочного объема и как она определяется? 45. Как принято классифицировать форсунки для сжигания жидкого топлива? 46. Как можно классифицировать газовые горелки в зависимости от перемешивания в них топлива с воздухом? 47. Что называется коэффициентом тепловой эффективности экрана? 48. На чем базируется расчет топочных камер парогенераторов и водогрейных котлов? 49. Как учитывается распределение температуры по высоте топочной камеры при ее расчете? 50. Дайте характеристику условий протекания процесса кипения в парогенераторе. 51. Как осуществляется передача тепла от продуктов сгорания к воде в конвективных поверхностях нагрева? 52. Как влияют наружные загрязнения конвективных поверхностей нагрева на процесс передачи тепла и надежность работы металла труб? 53. Как влияют внутренние загрязнения на надежность работы конвективных поверхностей нагрева? 54. Каков механизм естественной циркуляции? 55. В чем заключается принцип многократной принудительной циркуляции? 56. На каких уравнениях базируется расчет конвективных поверхностей нагрева? 15

16 57. Какая вода, поступающая в котельный цех, называется сырой, питательной, подпиточной, котловой? 58. Назначение непрерывной и периодической продувки. 59. Каково назначение сепарационных устройств? 60. Изложите принцип работы сепарации с циклонами. 61. Что такое промывка пара питательной водой? 62. Каковы условия работы труб пароперегревателя? 63. Как конструктивно выполняются пароперегреватели? 64. Каковы основные задачи теплового расчета пароперегревателей? 65. Какие способы регулирования перегрева пара применяются? 66. Какие экономайзеры называются некипящими? 67. При каких условиях применяются чугунные экономайзеры, как конструктивно устроен чугунный экономайзер? 68. Как конструктивно выполняется стальной экономайзер? 69. Как конструктивно выполняются рекуперативные воздухоподогреватели? 70. Каков принцип работы воздухоподогревателя с промежуточным теплоносителем? 16

17 КРИТЕРИИ оценки знаний студентов Оценка «отлично» выставляется студенту, который: глубоко, осмысленно и в полном объеме усвоил программный материал, излагает его на высоком научно-техническом уровне, освещает необходимые инженеру-энергетику теоретические и прикладные вопросы. Изучил обязательную и дополнительную литературу, знает достижения науки и производства в области теплогенерирующих установок, перспективы развития и проблемы отрасли; владеет методологией данной дисциплины, устанавливает межпредметные связи, в комплексе представляет работу энергогенерирующего и энергоиспользующего оборудования; умеет подтвердить теоретические положения соответствующими примерами, схемами, расчетами. Оценка «хорошо» выставляется студенту, который: полно раскрыл содержание материала в объеме программы, изучил обязательную и дополнительную литературу по предмету; излагает материал грамотно, владеет терминологией и символикой дисциплины; умеет связывать теорию с практикой, моделировать и решать прикладные задачи; при изложении материала допускает нарушения логической последовательности. Оценка «удовлетворительно» выставляется студенту, который: владеет материалом в объеме программы (лекции и литература, рекомендуемая для самостоятельной работы); проводит самостоятельно доказательства типичных утверждений, положений; 17

18 умеет увязывать с практикой теоретические положения дисциплины; при ответе допускает неточности, несущественные ошибки, недостаточно аргументирует теоретические положения. Оценка «неудовлетворительно» выставляется студенту, который: обнаружил пробелы в знаниях учебно-программного материала, допустил принципиальные ошибки в доказательствах типичных утверждений и положений; имеет объем знаний, недостаточный для успешной дальнейшей учебы и профессиональной деятельности. 18