Процеси в компресорах. Цикли ДВЗ. Цикли ГТУ

ВСТУП

Процес навчання студентів ведеться за навчальним робочим планом, в якому дисципліни поставлені так, щоб їх вивчали паралельно одна з одним і поступово, по мірі складності від молодших курсів до старших. Причому такі дисципліни, як фізика, математика, хімія, гідравліка, теплотехніка є базовими дисциплінами для вивчення складних спеціальних дисциплін “Теплові установки по виробництву будівельних матеріалів”, “Процеси і апарати хімічної технології” та інші. Без знань по базовим дисциплінам не будуть зрозумілі основні положення дисципліни та робота теплових установок, машин і апаратів хімічної технології.

Процес навчання двосторонній. Він потребує докладання великих зусиль із сторони студентів і із сторони викладача. Викладач повинен уміти дохідливо і просто пояснювати закономірності положень курсу та роботу різноманітних конструкцій теплових установок, показувати їхні недоліки і переваги, розвиваючи цим критичний погляд на апарати і установки. Для закріплення знань та для розвитку вміння проектувати установки, крім лекційних занять проводяться і практичні. На практичних заняттях вирішуються задачі, розглядається методика розрахунку установок, робляться перші кроки проектування. Все це потребує від студента уваги, терпіння, наполегливості.

Для того, щоб стати висококваліфікованим спеціалістом студент повинен не тільки засвоювати ті знання, які до нього доводить викладач на лекційних і практичних заняттях, а й уміти самостійно по спеціальній літературі отримувати додаткові знання та розвивати навики самостійного прийняття рішень. Розподіл занять на лекційні та практичні автоматично розподіляє і самостійну роботу. Тому слід розглядати самостійну роботу на лекційних і практичних заняттях (аудиторна) і в домашніх умовах.

1. АУДИТОРНА САМОСТІЙНА РОБОТА

1.1. ЛЕКЦІЙНІ ЗАНЯТТЯ

На лекціях перш за все студент повинен самостійно вести конспект, який потім допомагає засвоїти матеріал лекції. Студент уважно слухає викладача і записує у зошит все те, що здається йому важливим і те, що він не знає. Основні положення лекції задиктує йому викладач. Рисунки виконуються розбірливо і чітко, бажано без виправлень і помилок. Виправлення можуть хибно давати роз’яснення про фізику процесу або конструкцію установки. Якщо студент щось не дочув, то переписувати потрібно не у сусіда, а у викладача. Переносити рисунок з дошки чи плакату до зошита потрібно вдумливо, а не автоматично. Необхідно зрозуміти, що пояснює рисунок і при потребі ставити викладачеві запитання. Якщо на це нема часу, зробить помітку на полях зошита з тим, щоб задати це питання після лекції або під час консультацій. Вдумливе сприйняття лекції дозволяє засвоювати матеріал і вирішувати на лекції невеликі імітаційні вправи, які пропонуються викладачем.

В конспект записується назва частини курсу, обов’язково тема лекції і питання матеріалу, що розглядається на лекції. Бажано нумерувати теми і питання. Якщо для засвоєння матеріалу Вам допомагають різні кольори, то записуйте питання і теми, формули, положення різнокольоровими ручками. Визначення, формулювання законів і їх математичний вираз бажано також виділити із текстованого матеріалу. Нумерацію тем і питань можна проводити так, як рекомендують нормативи ЄСКД. Наприклад, назва першої теми іде під номером 1, а питання 1, 1; 1, 2 …, підпитання 1, 1, 1; назва другої теми 2, питання 2, 1; 2, 2…; підпитання 2, 2, 1 і т.д. Нумерацію формул використовують сквозну – 1, 2, 3, 4 … або для кожної теми окремо, наприклад, для теми 3 – нумерація 3, 1; 3, 2 і т.д. Проставляйте дату проведення заняття, це дозволить швидко визначити який матеріал пропущено. Переписування пропущеної лекції бажано вести з 2-3 конспектів, що дає можливість вияснити незрозумілі малюнки чи визначення.

Прості рисунки зображаються олівцем з використанням простої або фігурної лінійки. Складні виконуйте ескізно без лінійки, що займає менше часу. На лекції слід економити кожну хвилину.

Згідно з робочою програмою частина питань виноситься на домашню самостійну роботу. Якщо при цьому не названа рекомендована література, то зверніться до викладача.

Поведінка на лекції повинна бути дисциплінованою.

При прослуховуванні матеріалу не потрібно розмовляти з товаришем, відволікатися думками про щось зайве. Зосередьте свою силу волі на прослуховуванні лекції, також і в тому випадку, якщо Ви не симпатизуєте викладачу. Постарайтеся виділити головне в питанні, що розглядається і запам’ятати це. Перед початком лекції подумки пройдіться по питанням попередньої. Це принесе Вам задоволення від виконаної роботи і настановить Ваші сили на прослуховуванні нової. Прості формули постарайтесь запам’ятати, подумки визначіть від яких величин залежить величина, яку треба знайти, чи легко знайти ці величини у довідковій літературі. При розгляді складних рівнянь підходьте до них з точки зору фізики процесу, які поля вони описуються і які сили задійснені в цьому рівнянні. Малюнок з дошки переносьте не бездумно, а з розумінням конструкції і процесів, які в ній відбуваються. Апарати чи установки призначені для виконання однієї і тієї ж роботи порівнюйте між собою, виділяючи недоліки і переваги.

По закінченню лекції подумки, швидко пройдіться по матеріалу лекції, зазначте, що вдалося запам’ятати, а що незрозуміле. Неясні питання розпитайте у викладача. Для матеріалу, який викликає особливий інтерес, запитайте назву додаткової літератури.

1.2. ПРАКТИЧНІ ЗАНЯТТЯ

На практичних заняттях основна самостійна робота полягає у рішенні прикладів і задач, що розвиває логічне мислення студента. До початку занять слід підготуватися до них. Потрібно опрацювати теми лекцій по конспекту та проглянути їх по підручнику. Методику рішення задач студентам пояснює викладач. Уважно вдумуйтесь у методику, визначіть порядок дій при рішенні задачі. Постарайтесь засвоїти основні формули. Розберіть величини, які входять у формулу, яку вони мають розмірність, як їх визначити, чи є вони в таблицях довідкової літератури. Підстановку величин у формулу слід проводити в одиницях з однаковим порядком – нульовий порядок або кіло, мега, гіга …

Самостійне рішення задач починайте з розгляду формул і закономірностей теми. Уважно, декілька разів, читайте умови задачі, до тих пір поки не зрозумієте, що потрібно визначити. Після цього збудуйте порядок дій і починайте розрахунки. Оцінюйте отримані величини, якщо розрахована величина визиває у Вас сумнів, перевірте розрахунки, потім формулу, потім порядок величин і їх розмірності. До кожної задачі складайте малюнок, він допомагає зрозуміти умову, правильно визначити порядок дій та розвиває навички проектування. При рішенні задач по тепловим установкам значна кількість даних вибирається із таблиць. Запитайте у викладача, як користуватися таблицями, в якій літературі, крім рекомендованої, вони ще є. Досить часто доводиться проводити перерахунки із однієї системи одиниці в іншу. Запам’ятайте або складіть у своєму зошиті свою таблицю перевідних коефіцієнтів. Опануйте аналітичним та графічним методом інтерполяції табличних даних.

На практичних заняттях викладач пропонує студентам рішення однієї, двох задач. В цих задачах умова складена так, що має n-варіантів для рішення. Після розглядання методики Вам пропонують вирішити такі ж задачі, але за своїм варіантом. Тому на заняття слід ходити з калькулятором, логарифмічною лінійкою і канцелярськими приладами. На заняттях необхідно працювати над вирішенням свого варіанту, це виробляє навички самостійної роботи. Незрозумілі питання при рішенні або правильність розробки свого методу вирішення задачі може бути тут же проконсультована викладачем. Самостійна робота в аудиторії полегшує вирішення задач вдома.

Після рішення задачі проаналізуйте його: яка методика, яка основна величина і за якими формулами визначалася, який отримано результат і що він показує з фізичної точки зору, як пов’язаний з конструкцією установки. Чи є взаємозв’язок між розрахованою величиною і процесами, що протікають в установці, чи впливає ця величина на ефективність роботи установки. В чому полягає цей вплив? Проведений аналіз коротко записується після рішення задачі.

В кінці заняття декілька задач пропонується вирішити вдома і в домашніх умовах проводьте розрахунки.

2. САМОСТІЙНА РОБОТА В ДОМАШНІХ УМОВАХ

Опрацювання лекційного матеріалу починають з конспекту. Читають записи, виділяють в них головне і другорядне. Прочитують декілька разів. Потім подумки пробігають прочитаний матеріал. Якщо щось забули, підгляньте в конспект і попробуйте знову. Таке опрацювання проводьте перед днем наступної лекції. Це допоможе легше Вам зрозуміти новий матеріал. Над формулами працюйте з ручкою.

Спочатку розберіть величини, які входять у рівняння чи формулу, постарайтеся збагнути її фізичну суть, розмірність величин. Закрийте рівняння листком і відтворить його запис на чистому листі. Робіть це до тих пір поки рівняння не запам’ятається. Складні рівняння і формули запам’ятовувати не слід, але знати їх фізичну суть необхідно. Коли впевнені, що матеріал знаєте, опрацювання по конспекту закінчуйте. Беріть підручник і читайте тему по ньому. Для порівняння або вияснення складного матеріалу, бажано мати декілька підручників. По ходу опрацювання матеріалу по підручнику виділяйте те, що не ввійшло в лекційний матеріал. Самостійно оцініть його важливість. Якщо по ньому виникають якісь питання, то запишіть їх на полях конспекту для консультування у викладача. Важливий на Вашу думку матеріал законспектуйте у кінці лекції.

Для отримання навичок самостійної роботи з літературою частина питань робочої програми виноситься на самостійну проробку. Після опрацювання теми по конспекту і підручнику приступіть до роботи з питаннями самостійної проробки. Прочитують матеріал, а для кращого засвоєння читають декілька разів. Засвоюють основні положення і закономірності, аналітичні вирази, розбирають графічні залежності. Після цього занесіть вивчений матеріал в конспект за текстованим матеріалом лекції. Якщо в ході опрацювання у Вас виникають самостійні думки нового підходу до питань, що розглядаються, та нові пристрої для конструкції запишіть їх і зробіть малюнки. Шляхом порівняння нових пристроїв із старими виникають нові більш економічні машини і апарати. Згодом робиться патентний пошук та складаються заявки на патент винаходу.

Робота над рішенням задач в домашніх умовах ведеться таким же підходом як і на практичних заняттях. Якщо у Вас є задачник з вирішеними задачами по даній темі, то до описаного підходу слід додати розробку рішення інших вирішених задач. Після цієї підготовчої роботи починайте вирішення домашніх завдань. Закінчуйте роботу над ними аналізом отриманих результатів.

ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ

1. ТЕХНІЧНА ТЕРМОДИНАМІКА

1.1.Основні поняття і визначення термодинаміки

Вступ. Дисципліна теплотехніки, місце і роль в підготовці кадрів. Перспективи розвитку паливо - енергетичних ресурсів України.

Предмет технічної термодинаміки та її методи. Теплота і робота. Термодинамічна система. Робоче тіло. Параметри стану: термічні і калоричні. Рівняння стану ідеального газу. Термодинамічні процеси: рівноважні, нерівноважні, зворотні, незворотні, кругові (цикли). Газові суміші. Засоби завдання газових суміш. Газова стала і уявна молекулярна маса суміші.

САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТА

Засвоєння лекції. Теплота і робота як форми передачі енергії. Визначення парціальних тисків.

1.2. Перший і другий закони термодинаміки

ПЕРШИЙ ЗАКОН. Формулювання і аналітичний вираз 1 закону термодинаміки. Вираз теплоти і роботи через параметри стану. Теплоємність: масова, об'ємна, мольна, середня і істинна. Теплоємність при постійному тиску і об'ємі.

ДРУГИЙ ЗАКОН. Формування і аналітичний вираз другого закону термодинаміки. Прямі і зворотні цикли

теплових двигунів. Термічний к.к.д. і холодильний коефіцієнт.

САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТА

Засвоєння лекції. Сутність молекулярно-кінетичної і квантової теорії теплоємності. Цикл Карно і його властивості. Працездатність термодинамічної системи.

1.3. Термодинамічні процеси

Методика дослідження термодинамічних процесів. Аналіз ізобарного, ізохорного, ізотермічного і політропного процесів.

САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТА

Засвоєння лекції. Аналіз процесів на основі порівняння показників політропи.

1.4. Термодинамічні процеси реальних газів і парів

Властивості реальних газів. Рівняння стану Ван-дер-Ваальса. Фазові переходи. Пари. Основні визначення. Процес пароутворення в р-v і Т-s координатах. Термодинамічні таблиці водяної пари.

САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТА

Засвоєння лекції. Основні співвідношення для розрахунку параметрів води, водяної пари. і-s та процеси в ній.

1.5. Вологе повітря. Витікання і дроселювання газів і парів

ВОЛОГЕ ПОВІТРЯ. Основні поняття і визначення вологого повітря. Абсолютна і відносна вологість. Вологовміст. Ентальпія. Теплоємність. Температура точки роси і мокрого термометра. Процеси вологого повітря в I-d діаграмі.

ВИТІКАННЯ І ДРОСЕЛЮВАННЯ ГАЗІВ І ПАРІВ. Поняття витікання. Сопло і дифузор. Швидкість і масова витрата через сопло. Критичне відношення тисків. Сопло Лаваля. Дроселювання газів і парів.

САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТА

Засвоєння лекції. Побудова процесів вологого повітря в I-d діаграмі. I-d діаграма та процеси повітря в ній.

Процеси в компресорах. Цикли ДВЗ. Цикли ГТУ

1.6.ПРОЦЕСИ У КОМПРЕСОРАХ. Принцип дії поршневого компресора. Ізотермічне, адіабатне і політропне стискування. Багатоступінчате стискування.

1.7.ЦИКЛИ ДВЗ. Цикл Отто з ізохорним підведенням теплоти. Цикл Дізеля – з ізобарним підведенням теплоти. Цикл Трінклера – із змішаним підведенням теплоти.

1.8.ЦИКЛИ ГТУ. Схема ГТУ. Цикли ГТУ з ізобарним і ізохорним підведенням теплоти.

САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТА

Засвоєння лекції. Порівняння циклів ДВЗ. Цикли реактивних двигунів: повітряно-реактивні, рідинно-реактивні, реактивні на твердому паливі.