Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля)

10.1. Последовательность отработки учебной дисциплины.
Цели освоения учебной дисциплины, место учебной дисциплины в структуре ОП ВО, компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины / ожидаемые результаты образования и компетенции студента по завершении освоения программы учебной дисциплины, приведены в рабочей программе.
В рабочей программе так же приведены структура и содержание дисциплины, последовательность ее отработки, связи с другими дисциплинами, а также распределение бюджета учебного времени по разделам и видам учебных занятий.
Все разделы дисциплины изучаются последовательно и в логической увязке друг с другом, что создает определенную базу для решения последующих вопросов, изучаемых в соответствие с учебной программой.

СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ. Предмет курса.
Раздел 1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА.
1.1.Предмет технической термодинамики. Основные определения. Параметры состояния рабочего тела.
Основные законы идеальных газов. Уравнение состояния идеального газа. Характеристическая газовая постоянная. Универсальная газовая постоянная. Понятие об уравнении состояния реально газа.
Смеси идеальных газов. Способы задания смеси газов. Соотношение между массовыми и объемными долями. Определение кажущейся молекулярной массы смеси газов. Уравнение состояния для смеси газов. Определение парциальных давлений.
Теплоемкость идеальных газов. Зависимость теплоемкости от температуры. Средняя и истинная теплоемкости. Теплоемкость при постоянном давлении и постоянном объеме. Определение количества тепла. Теплоемкость смеси газов.
1.2. Первый закон термодинамики. Определение термодинамического процесса. Равновесный и неравновесный процессы. Обратимый и необратимый процессы. Изображение термодинамических процессов в рv-диаграмме. Работа расширения или сжатия газа. Внутренняя энергия как функция состояния рабочего тела. Энтальпия идеальных газов. Сущность Первого закона термодинамики. Аналитическое выражение Первого закона термодинамики.
Понятие об энтропии идеального газа как функции состояния. Тs-диаграмма. Графическое изображение теплоты процесса в Тs-диаграмме.
Процессы изменения состояния идеальных газов. Основные процессы: изохорный, изобарный, изометрический, адиабатный. Аналитическое исследование этих процессов и графическое в р - и Тs-диаграммах. Политропные процессы и их анализ.
1.3. Второй закон термодинамики. Круговые термодинамические процессы (циклы). Прямые и обратные циклы. Оценка эффективности прямого и обратного циклов. Прямой и обратный обратимые циклы Карно. Теорема Карно. Среднеинтегральная температура подвода и отвода тепла в цикле. Сущность Второго закона термодинамики и его основные формулировки. Аналитическое выражение Второго закона термодинамики. Возрастание энтропии конечной изолированной системы в необратимых процессах. Опровержение идеалистической теории «тепловой смерти» вселенной.
1.4. Водяной пар. Процесс парообразования в рv- и Тs-диаграммах. Определение параметров воды и водяного пара. Таблицы воды и водяного пара, is-диаграмма водяного пара. Расчет основных термодинамических процессов водяного пара с помощью таблиц и is-диаграммы
1.5. Истечение газов и паров. Основные понятия. Уравнение Первого закона термодинамики для потока. Работа проталкивания. Связь между приращением кинетической энергии потока и технической (располагаемой) работой. Адиабатное течение в соплах. Скорость и массовый расход газа при адиабатном истечении. Исследование адиабатного истечения идеального газа из суживающегося сопла. Критическое отношение давлений. Критическая скорость и критические параметры газа при течении его в сопле. Сопло Лаваля. Особенности его расчета. Расчет истечения водяного пара из суживающихся сопел и сопла Лаваля с помощью таблиц и is-диаграммы. Действительный процесс истечения
1.6. Дросселирование газов и паров. Сущность процессов дросселлирования. Изменение параметров в процессе адиабатного дросселирования. Условное изображение процесса дросселирования в is-диаграмме. Практическое использование процесса дросселирования.
1.7. Влажный воздух. Определение влажного воздуха. Абсолютная и относительная влажность воздуха. Влагосодержание воздуха. Температура «точки росы». Удельный объем и энтальпия влажного воздуха. Id-диаграмма влажного воздуха.
1.8. Термодинамические основы компрессорных машин. Рабочий процесс идеального компрессора. Работа, затрачиваемая на привод одноступенчатого компрессора при изометрическом, адиабатном и политропном сжатии. Влияние обьема вредного пространства на работу компрессора. Многоступенчатый компрессор. Изображение в pv- и Ts-диаграммах термодинамических процессов, протекающих в компрессорах.
1.9. Циклы тепловых двигателей и теплоэнергетических установок. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания и их анализ. Циклы газотурбинных установок (ГТУ). Методы повышения КПД. Основной цикл паросиловых установок (цикл Ренкина). Влияние начальных и конечных параметров пара на термический КПД цикла Ренкина. Изображение этого цикла в pv- и Ts-диаграммах. Понятие о промежуточном перегреве пара.
1.10. Циклы холодильных установок. Цикл паровой компрессорной холодильной установки. Характеристика холодильных агентов, применяемых в холодильных установках. Холодильный коэффициент и холодопроизводительность установки.
Раздел 2. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА.
2.1. Температурное поле. Теплопроводность. Закон теплопроводности Фурье. Коэффициент теплопроводности. Теплопроводность плоской и цилиндрической стенок в стационарных условиях.
2.2. Конвективный теплообмен. Особенности течения жидкостей в условиях естественной и вынужденной конвекции. Коэффициент теплоотдачи. Понятие о теории подобия. Характерные критерии и основные формулы для расчета конвективного теплообмена в различных условиях течения. Теплообмен при кипении жидкостей и конденсации паров.
2.3. Теплоперенос излучением. Основные понятия и определения. Основные законы лучистого теплообмена. Лучистый теплообмен между телами, роль экранов.
2.4. Теплопередача и теплообменные аппараты. Теплопередача через плоскую и цилиндрическую стенки. Виды теплообменных аппаратов. Рекуперативные и регенеративные теплообменники. Уравнения теплового баланса и теплопередачи. Средний температурный напор. Основы расчета рекуперативных теплообменников.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Задачи по изучению курса.
 

10.2. Рекомендуемый режим и характер учебной работы по изучению дисциплины.
Обучение проводится последовательно путем чтения лекций с углублением и закреплением полученных знаний в ходе самостоятельной работы с последующим переводом знаний в умения в ходе лабораторных и практических занятий.
На лекциях излагаются лишь основные, имеющие принципиальное значение и наиболее трудные для понимания и усвоения теоретические и расчетно-конструкторские вопросы.
Теоретические знания, полученные студентами на лекциях и при самостоятельном изучении курса по литературным источникам, закрепляются на лабораторных и практических занятиях, перечень которых приведен в рабочей программе. В приложении 1 к рабочей программе определены цели и задачи исследования, требования к содержанию, объему и оформлению лабораторных работ, рекомендации по их выполнению.
В целях получения обучаемыми умений самостоятельно применять полученные знания для решения конкретных практических задач выполняется контрольная работа.
При выполнении контрольной работы обращается особое внимание на выработку у студентов умения пользоваться нормативной и справочной литературой, грамотно выполнять и оформлять инженерные расчеты и чертежи, и умения отрабатывать отчетные документы в срок и с высоким качеством.

10.3. Методика самостоятельной работы студентов.
Умение самостоятельно работать необходимо не только для успешного овладения курсом обучения, но и для творческой деятельности на предприятиях, в учреждениях, учебных заведениях. Следовательно, самостоятельная работа является одновременно и средством, и целью обучения.
Самостоятельная работа студентов над изучением программных материалов является основным видом учебных занятий по дисциплине «Термодинамика и теплопередача». Содержание самостоятельной работы студента приведено в рабочей программе.
Основными видами самостоятельной работы студентов по курсу дисциплины являются:
– работа на лекциях, текущая работа над учебными материалами с использованием конспектов и рекомендуемой литературы;
– групповые и индивидуальные консультации;
– выполнение контрольной работы;
– подготовка к зачету;
– участие в научно-исследовательской работе.
Текущая работа над учебными материалами представляет собой главный вид самостоятельной работы студентов. Она включает обработку конспектов лекций путем систематизации материала, заполнения пропущенных мест, уточнения схем и выделения главных мыслей основного содержания лекции. Для этого используются имеющиеся учебно-методические материалы и другая рекомендованная литература.
Просмотрите конспект сразу после занятий, отметьте материал конспекта лекций, который вызывает затруднения для понимания. Попытайтесь найти ответы на затруднительные вопросы, используя рекомендуемую литературу.
Работу с литературой рекомендуется делать в следующей последовательности: беглый просмотр (для выбора глав, статей, которые необходимы по изучаемой теме); беглый просмотр содержания и выбор конкретных страниц, отрезков текста с пометкой их расположения по перечню литературы, номеру страницы и номеру абзаца; конспектирование прочитанного.
Если самостоятельно не удалось разобраться в материале, сформулируйте вопросы и обратитесь за помощью к преподавателю на консультации или ближайшей лекции. Регулярно отводите время для повторения пройденного материала, проверяя свои знания, умения и навыки по контрольным вопросам.
На групповых и индивидуальных консультациях студенты завершают уточнение учебных материалов применительно к подготавливаемым мероприятиям (выполнение курсового проекта, подготовка к зачету и экзамену и др.).
Вершиной активности студентов является их самостоятельная работа при разработке научно-исследовательских работ. Такого рода самостоятельная работа близка к исследовательской.
Подготовка к зачету осуществляется студентами самостоятельно.

Особенности использования базы и средств информационного обеспечения.
Основными элементами базы и средств информационного обеспечения, используемыми при изучении дисциплины, являются учебники, учебные пособия, курсы лекций и учебно-методические разработки, наглядные пособия (схемы, макеты), учебные кинофильмы.
При этом используются: основная литература, дополнительная литература, базы данных, информационно-справочные и поисковые системы, учебно-методические издания в электронном виде, перечень которых приведен в рабочей программе.

10.4. Контрольная работа.
Контрольная работа нацелена на повышение эффективности и практической направленности обучения студентов. Выполнение курсовой работы содержит элементы исследования и способствует выработке навыков в принятии обоснованных инженерно-технических решений.
Контрольная работа проводятся для проверки степени усвоения текущего учебного материала.
Студенты выполняют 1 контрольную работу. Темой контрольной работы является: «Термодинамика и теплопередача».
В приложении 2 к рабочей программе определены цели и задачи исследования, требования к содержанию, объему и оформлению курсовой работы, рекомендации по ее выполнению.
К зачету студент допускается только после защиты контрольной работы.

10.5. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины приведены в рабочей программе.