Правила выполнения и оформления контрольных работ

Северного Зауралья»

        МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра «Энергообеспечения с\х»

 

 

ТЕПЛОФИЗИКА

Учебно-методическое пособие по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения  

.

 

 

Тюмень, 2019

 

УДК 621.1

ББК 31.3

Рекомендовано учебно-методической комиссией МТИ

протокол № от « »          2019 г.

Составитель: Ставицкий А.В., старший преподаватель кафедры «Энергообеспечения сельского хозяйства»

Рецензенты:       

 

Андреев Л.Н. , кан. техн. наук, доцент кафедры «Энергообеспечения с\х» ГАУ Северного Зауралья г. Тюмень

 

ТЕПЛОФИЗИКА: Учебное пособие по выполнению контрольных работ [Электронный вариант]  / Сост. А.В.Ставицкий. – Тюмень: ГАУ Северного Зауралья, 2018. - 102 с.

 

Учебно-методическое пособие подготовлен в соответствии с требованиями ГОС ВО для направления подготовки 35.03.06 «Агроинженерия» и является основным руководством для выполнения контрольной работы  по теплотехнике.

ТЕПЛОФИЗИКА: учебно-методическое пособие к контрольным работам предназначено для студентов заочной формы обучения для направления подготовки 35.03. 06. "Агроинженерия".

                                        

 

 

                            УДК 621.1

                         ББК 31.3

 

©Ставицкий А.В.

©ФГБОУ ВО Государственный   аграрный

университет Северного  Зауралья, 2019.

ВВЕДЕНИЕ

Данное учебное пособие предназначено для организации студентов заочной формы обучения направления подготовки В пособие включены пять индивидуальных заданий, выполняемые в 6 семестре изучения дисциплины «ТЕПЛОФИЗИКА», что соответствует требованиям ГОС ВО и рабочим программам для данного направления подготовки.

В учебно - методическом пособии представлен лекционный материал по курсу «ТЕПЛОФИЗИКА», имеющий отношение к практическим задачам, представленным в контрольной работе. Изучение курса позволяет овладеть основами технической термодинамики, теплопередачи и методами теплового расчета открытых и закрытых систем. Для закрепления полученных теоретических знаний проанализированы решения типовых задач, даны условия задач для самостоятельной работы и контрольных работ.

Альтернативой выполнения контрольной работы может быть патентоспособное техническое решение (устройство, технология), в основе которого лежат освоенные в курсе теплотехники законы, явления и процессы. ТЕПЛОФИЗИКА уже послужила толчком для многих изобретений, хотя и плохое знание теплотехники может стать поводом к созданию работоспособных (или неработоспособных) конструкций и устройств. Многие изобретатели, вопреки известным законам термодинамики, продолжают создавать «вечный двигатель». Полученные знания открывают широчайшие возможности для создания многих и многих патентоспособных технических решений. Студенты, выбравшие вариант практического освоения материала (изобретательский путь), могут рассчитывать на помощь и поддержку в оформлении заявки на изобретение или полезную модель. Университет может оказать помощь в оплате соответствующих патентных пошлин. Найденное техническое решение может быть положено в основу курсового или дипломного проектирования. Выпускник вуза, являющийся автором изобретения или полезной модели, существенно повышает свою конкурентоспособность на рынке труда. Наличие объектов интеллектуальной собственности говорит о зрелости специалиста, о его творческом потенциале.

Для закрепления полученных теоретических знаний даны условия задач для самостоятельной работы и контрольных работ, со значениями необходимых исходных величин, в соответствии с вариантом работы.

ТЕПЛОФИЗИКА занимается изучением методов получения, преобразо- вания, передачи и использования энергии (теплоты) и связанных с эти- ми процессами аппаратов и устройств. Если оглянуться назад, то легко заметить возрастающее потребление энергии. Однако простое увеличение числа электрических и тепловых станций ограничено как наличием полезных ископаемых ― нефти, газа, каменного угля и др., так и экологическими проблемами. Поэтому в настоящее время считается более перспективным направлением раз- работка энергосберегающих технологий и повышения эффективности работы теплообменного оборудования. Для успешного решения поставленных задач необходимо знание ос- новных законов термодинамики и теплопередачи, которые позволяют не только грамотно рассчитывать оптимальные режимы работы тепло- обменного оборудования, но и осуществлять разработку нового. Итак, перейдем к изучению основных разделов технической термо- динамики, которая изучает закономерности взаимного превращения теплоты и работы и свойства тел, участвующих в этих превращениях.

Сегодня практически любая область инженерной деятельности во многом связана с проблемами энерго- сбережения, разработкой, внедрением и эксплуатацией ресурсосберегающих технологий, с вопросами трансформации и передачи энергии. Учебная дисциплина "Теоретические основы теплотехники" при- звана вооружить будущего специалиста знаниями общих законов и основанных на этом инженерных методик расчета процессов, возникающих при получении, трансформации и распространении в про- странстве тепловой энергии. Структурно сюда входят три отдельные науки: "Термодинамика", "Тепло- передача" и "Основы теории горения". Термодинамика изучает законы превращения различных видов энергии в тепло (и наоборот – тепла в другие виды энергии), а также особенности физических процессов, сопровождающих эти превраще- ния. Как самостоятельная наука термодинамика начала складываться в начале XIX века, хотя многие принципиальные ее положения были открыты и сформулированы еще ранее в рамках общефизической теории. Среди основоположников и ученых, внесших наибольший вклад в развитие термодинамики, мы встречаем известные имена: М. В. Ломоносова, который в работе "Размышления о причинах тепла и хо- лода" (1744 г.) предложил единую теорию теплоты и строения вещества, сформулировав законы сохра- нения массы и энергии, Д. Джоуля, В. Томсона, Р. Клаузиуса, С. Карно, Г. Гесса, Л. Больцмана, Н В. Гиббса, М. П. Вукаловича, А. А. Гухмана и др. Подробно об истории развития термодинамики и вклад отдельных ученых в эту науку можно прочитать в интересной книге [1]. За более чем стопятидесятилет- нюю историю своего развития эта наука приобрела методологически безупречные формы и строгую ак- сиоматику, так что сегодня ее заслуженно называют классической термодинамикой.

Термодинамика не имеет собственного предмета изучения, в отличие, например, от биологии, изу- чающей живые организмы, или геометрии, изучающей плоские фигуры. Это наука методологического плана, вооружающая нас специфическим методом исследования, основу которого составляет рассмотрение любых процессов материального мира сквозь призму установленных термодинамикой основных законов природы. Теплопередача, а точнее теория тепло- и массообмена – это наука, которая изучает процессы рас- пространения тепла (или массы, поскольку выявлена явная аналогия таких процессов) в пространстве. Процессы распространения тепла в пространстве, при всем их многообразии, и являются предметом изучения этой науки. Основные понятия и законы теории теплопереноса также были сформулированы в рамках общефизической теории на заре ее бурного развития. Например, основы аналитической теории теплопроводности были заложены Ж. Фурье еще в 1822 году. В середине XIX века были сформулиро- ваны основы теории подобия, а в 1915 году она впервые была применена В. Нуссельтом для исследова- ния процессов теплообмена. Несколько раньше О. Рейнольдс применил ее при изучении гидродинами- ческих процессов, высказав идею об аналогии между отдельными тепловыми и гидродинамическими явлениями. Как самостоятельная наука теплопередача сложилась в начале XX века, и особенно бурно она стала развиваться в послевоенные годы. Здесь решающий вклад был внесен нашими соотечественника- ми, среди которых выделяются работы академиков В. М. Кирпичева, М. А. Михеева, С. С. Кутателадзе, Г. Н. Кружилина и др. Отвечая на новые запросы, выдвигаемые современной практикой, наука эта продолжает бурно раз- виваться, все в большей мере осваивая новые области приложения (атомная энергетика, космическая тех- ника и др.), расширяя и уточняя свои подходы и методы решения возникающих проблем. И сегодня большой вклад в дальнейшее развитие этой науки вносят такие авторитетные ученые как академики А. И. Леонтьев, В. П. Скрипов, А. Г. Шашков и профессора Г. Н. Дульнев, Г. А. Дрейцер, С. П. Рудобаш- та и др., а также научная молодежь, посвящающая свои диссертационные работы решению отдельных актуальных теоретических и практических задач. В основах теории горения рассматривается механизм химической реакции горения, раскрытый Нобелевским лауреатом академиком Н. Н. Семеновым и его последователями, а также физические особенности процессов горения при различных условиях сжигания наиболее распространенных топлив. Здесь же дается методика технических расчетов горения. Отметим еще одну важную особенность всех этих трех наук: они ориентированы на конкретную инженерную практику и всегда доводят свои выводы и заключения до однозначных практических ре- комендаций и расчетных методик. Бурное развитие компьютерной техники и информационных технологий вооружает исследователей мощнейшим инструментарием, позволяющим сравнительно просто проводить численное моделирова- ние изучаемых явлений. Именно такой подход к решению многих вопросов теплопередачи становится сегодня одним из основных, поскольку при этом заметно сокращаются трудовые и финансовые затраты на решение поставленной задачи. Совершенно ясно, что без глубоких знаний по всем трем этим разделам нашей учебной дисциплины невозможна успешная инженерная деятельность, и поэтому изучению теоретических основ теплотехники придается все возрастающее значение, особенно для будущих специалистов, непосредственно связанных с теплоэнергетикой.

Правила выполнения и оформления контрольных работ

1. Каждая работа, должна быть выполнена в отдельной ученической тетради, на обложке которой нужно указать фамилию, инициалы, полный шифр зачетной книжки, номер контрольной работы, вариант, институт, ФИО преподавателя и студента.

2. Условия задач необходимо переписывать полностью. Каждую задачу начинать с новой страницы. Для замечаний преподавателя следует оставлять поля шири­ной 4-5 см. Контрольные работы выполняются чернилами синего цвета.

3. Необходимо отчётливо представлять себе главное содержание изучаемых явлений и процессов, при этом математическое описание явлений не должно заслонять их физической сущности. Большое внимание надо уделять разбору теоретических основ теплотехники (теоретической термодинамики, теории теплопередачи, теории горения топлива).

4. Контрольное задание должно выполняться студентом после изуче­ния всего курса дисциплины "ТЕПЛОФИЗИКА». Студенту выдаётся индивидуальное задание, согласно которому он должен решить пять задач.

5. При выполнении контрольного задания необходимо соблюдать следующие требования:

а) обязательно записать условие задачи;

б) решение сопровождать кратким пояснительным текстом, в котором должно быть указано, какая величина определяется и по какой формуле, какие величины подставляются в формулу (из условия задачи, из справочника и т.д.);

в) вычисления давать в развёрнутом виде;

г) обязательно проставлять размерности всех заданных и расчётных величин в международной системе СИ;

д) графический материал должен быть выполнен чётко в масштабе на миллиметровой бумаге.

6. После решения должен быть произведён краткий анализ полученных результатов и сделаны соответствующие выводы.

7. Если при изучении разделов дисциплины у студентов возникают какие-либо вопросы, то они могут получить консультацию в письменной или устной форме. В конце работы дать перечень использованной литературы, указать дату окончания работы и подписать её.