Рабочая программа дисциплины (курса) «Теплотехника» (Структура и содержание дисциплины. Вопросы к экзаменам по курсу)

Виды учебной работы

Cеместр

Объемы учебной работы

(в семестре/в неделю), ч.

Объемы учебной работы в кредитах

(зач. ед.)

Аудиторные занятия

Самостоятельная работа

Всего

1

2

3

4

5

6

1. Предусмотренный рабочим учебным планом объем изучения дисциплины в учебных семестрах:

- всего,

7

59/3,5

61/3,5

120/7

3,3

- в т.ч. по семестрам

7

51/3

39/2,3

90/5,3

2,5

8

8/0,5

22/1,2

30/1,7

0,8

2. По видам аудиторных занятий:

- лекции

7

34/2

-

- лабораторные занятия

7

17/1

-

- курсовое проектирование

8

8/0,5

3. Аттестация по курсу:

- экзамены

7

-

-

36

1

- курсовое проектирование

8

- зачеты

8

4. Итого объем дисциплины по семестрам (записи в зачетную книжку):

- экзамены

7

-

90

2,5

- курсовое проектирование

8

- зачеты

8

30

0,8

5. Итого трудоемкость курса(дисциплины)

-

-

-

156

4,3

№

п/п

Раздел дисциплины

Вид занятий

Лекции

Сам.раб

ЛР

1

Введение

+

2

Основные положения тепловой работы печей

+

+

3

Механика жидкостей и газов

+

+

+

4

Теплогенерация

+

+

5

Нагрев металла

+

+

+

6

Сжигание топлива в пламенных печах

+

+

7

Материалы, строительные элементы и механическое оборудование печей

+

+

8

Утилизация тепла отходящих дымовых газов

+

+

+

9

Охлаждение печей и дымовых газов

+

+

10

Очистка дымовых газов

+

+

11

Топливные печи черной металлургии

+

+

12

Топливные печи цветной металлургии

+

+

13

Топливные печи машиностроительной промышленности

+

+

+

14

Печи черной металлургии с теплогенерацией за счёт выгорания примесей металла

+

+

15

Печи цветной металлургии с полным или частичным использованием химической энергии сырьевых материалов

+

+

16

Электрические печи

+

+

+

17

Заключение

Семестр

Тема

Наименование тем

Содержание лекций

Объем, ч

7

1

Введение

Предмет и задачи курса. Характеристика литературы по курсу. Принципы анализа конструкций печей, топливно-энергетический баланс; экологические характеристики печей.

1

2

Основные положения тепловой работы печей

Классификация печей. Классификация печей по принципу теплогенерации.  Классификации печей по технологическому назначению и конструктивным признакам. Основные положения общей теории печей  М.А. Глинкова. Процессы теплогенерации и режимы работы печей. Радиационные режимы работы печей-теплообменников. Конвективный режим работы печей-теппообменников. Режимы работы печей-теплогенераторов. Общая характеристика тепловой работы печей. Теплотехнические характеристики работы печей. Тепловой баланс и расход топлива.

2

3

Механика жидкостей и газов

Основные понятия механики и кинематика жидкостей и газов. Предмет и основные понятия механики. Некоторые понятия кинематики. Уравнение неразрывности. Динамика идеальной жидкости. Силы, действующие в движущейся идеальной жидкости.  Уравнения движения идеальной жидкости (уравнения Эйлера). Постановка задачи для расчета движения идеальной жидкости. Уравнение Бернулли для трубки тока идеальной жидкости. Статика жидкостей и газов. Уравнения Эйлера для статики. Распределение давления в неподвижных жидкостях и газах. Динамика реальной жидкости.  Режимы движения реальной жидкости. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости в трубе или канале. Потери давления на трение и на местные сопротивления. Принципы гидравлического расчета напорных трубопроводов и систем эвакуации продуктов сгорания. Расчет дымовой трубы.  Истечение газов через отверстия в стенах печей. Внутреннее трение в ламинарном потоке реальной жидкости. Уравнения движения реальной жидкости (уравнения Навье—Стокса). Постановка задачи для расчета движения реальной жидкости. Стационарное установившееся ламинарное течение несжимаемой жидкости в плоском канале и в круглой трубе (течение Пуазейля).

Элементы теории гидродинамического пограничного слоя. Основные понятия. Виды пограничных слоев.  Дифференциальные уравнения ламинарного пограничного слоя (уравнения Л. Прандтля).  Уравнения Прандтля для турбулентного пограничного слоя. Полуэмпирическая теория турбулентности Прандтля.  Расчеты пограничных слоев на основе интегральных методов. Движение газов и режим давления в печах.  Частично ограниченные струи. Струйные приборы.  Ограниченные струи. Организация движения газов и рациональный режим давления в печах

2

4

Теплогенерация

Топливо и его горение. Общая характеристика топлива.  Топливо, применяемое в металлургии. Основы теории горения. Горение топлива. Расчет горения топлива. Теплогенерация за счет электрической энергии. Теплофизические основы преобразования электрической энергии в тепловую. Теплогенерация по закону Ленца-Джоуля. Теплогенерация при магнитной поляризации ферромагнитных материалов. Теплогенерация при электрической поляризации диэлектриков.  Теплогенерация за счет ускорения потока электронов.  Теплогенерация за счет электрических разрядов в газах. Теплогенерация при использовании когерентного излучения оптического квантового генератора. Теплогенерация за счет выгорания примесей металла.  Теплогенерация за счет химической энергии сульфидных материалов.

2

5

Нагрев металла

Характеристики процесса нагрева металла и его протекание.  Цели и показатели нагрева металла.  Процессы, протекающие при нагреве металла. Режимы нагрева.  Режимы нагрева термически тонких тел.  Режимы нагрева термически массивных тел. Расчеты нагрева металла. Прогреваемая толщина металла.

2

6

Сжигание топлива в пламенных печах

Пламя и его значение в тепловой работе печей. Требований к пламени. Характеристики пламени. Условия смешения топлива с воздухом. Выбор топлива и методов его сжигания. Выбор метода сжигания топлива. Сжигание газообразного топлива. Горелки с  предварительным смешением. Пламенные двухпроводные горелки. Пламенные турбулентные горелки. Горелки с регулируемой длиной пламени. Плоскомламенные  горелки. Радиационные трубы.  Сжигание жидкого топлива. Общая  характеристика мазутного факела. Сравнительная характеристика форсунок.  Форсунки низкого давления. Форсунки  высокого давления. Комбинированное газомазутное отопление.

4

7

Материалы, строительные элементы и механическое оборудование печей

Огнеупорные материалы. Классификация огнеупорных  изделий. Принципиальная схема производства огнеупоров. Структура огнеупоров. Рабочие  свойства огнеупоров. Физические свойства огнеупоров. Краткие характеристики  некоторых огнеупорных материалов. Огнеупорные бетоны и набивные массы. Волокнистые огнеупоры. Теплоизоляционные материалы. Характеристика теплоизоляционных материалов. Естественные теплоизоляционные материалы. Искусственные теплоизоляционные  материалы. Строительные материалы и металлы применяемые для печей. Строительные  материалы.  Металлы  и сплавы применяемые в печестроении. Строительные  элементы печей. Фундаменты. Каркасы. Ограждения печей. Техника безопасности. Разрушение огнеупорных изделий. Выбор огнеупоров для футеровки печей. Футеровка плавильных печей. Футеровка нагревательных печей. Механическое оборудование печей. Печные шагающие конвейеры. Печные цепные конвейеры. Печные роликовые конвейеры (печные рольганги). Вращающиеся поды печей. Выкатные поды печей.

2

8

Утилизация тепла отходящих дымовых газов

Теплотехнические основы и сравнительная оценка различных методов утилизации тепла отходящих дымовых газов. Методы утилизации тепла. Характеристика теплообменных устройств. Регенеративные теплообменники. Конструкции регенераторов. Основы расчета регенераторов. Рекуперативные теплообменники. Общая характеристика теплообмена в рекуператорах. Температурное поле рекуператора.  Конструкции рекуператоров. Расчет рекуператоров. Теплосиловые устройства. Котельные агрегаты ТЭЦ. Котлы-утилизаторы. Турбинные установки.

1

9

Охлаждение печей и дымовых газов

Испарительное охлаждение металлургических печей. Система испарительного охлаждения доменных печей.  Система испарительного охлаждения мартеновских печей. Система испарительного охлаждения нагревательных печей. Охлаждение конвертерных газов Характеристика газов. Способы отвода газов. Способы и схемы охлаждения газов. Конвертерные  паровые  котлы- утилизаторы. Водяное охлаждение конвертерных газов.  Исходные данные к расчету охладителей конвертерных газов.

1

10

Очистка дымовых газов

Теоретические основы и общая характеристика газоочистных устройств. Сухая механическая очистка газов   Очистка газов фильтрацией. Мокрая очистка газов.  Электрическая очистка газов. Очистка газов доменного производства. Характеристика запыленности доменного газа. Методы очистки доменного газа. Очистка вредных выбросов в атмосферу. Очистка газов в сталеплавильном производстве.  Очистка конвертерных газов. Очистка газов электросталеплавильных печей.  Очистка газов печей цветной металлургии. Пылеулавливание в производстве свинца, цинка и олова. Пылеулавливание в производстве меди н никеля.

2

11

Топливные печи черной металлургии

Шахтные печи. Особенности теплообмена в слое. Доменные печи. Обжиговые печи. Теплообмен в пламенных печах. Особенности лучистого теплообмена в пламенных печах. Теплообмен при торцевом отоплении. Теплообмен при сводовом отоплении. Нагревательные печи, работающие по радиационным режимам. Печи для нагрева слитков (нагревательные молодцы). Печи для нагрева блюмов и слябов. Печи трубопрокатных и колесопрокатных цехов.  Нагревательные печи, работающие по конвективному режиму. Конструкции печей. Термические печи. Печи для термической обработки сортового проката. Печи для термической обработки горячекатаных листов. Печи для термический обработки холоднокатаных листов и ленты.

2

12

Топливные печи цветной металлургии

Шахтные печи. Особенности тепловой работы. Конструкция и основные показатели работы. Плавильные пламенные печи. Отражательные печи для плавки медных концентратов на штейн. Печи для рафинирования меди. Трубчатые вращающиеся и нагревательные печи. Основные характеристики и конструкция вращающихся печей. Тепловой и температурный режимы работы вращающихся печей.  Нагревательные печи.

2

13

Топливные печи машиностроительной промышленности

Вагранки и нагревательные печи кузнечных цехов. Вагранки. Нагревательные печи кузнечных цехов.   Термические печи. Печи для термической обработки тяжелых и крупногабаритных изделий. Печи для термической обработки автотракторных деталей. Термические печи специального назначения.  Сушила.  Установки дли сушки сыпучих материалов.  Установки дли сушки изделий.

2

14

Печи черной металлургии с теплогенерацией за счёт выгорания примесей металла

Теплотехника сталеплавильных процессов. Общая характеристика. Тепловой баланс рабочего пространства сталеплавильного агрегата. Продувка сталеплавильной ванны кислородом. Газокислородная продувка. Предварительный подогрев скрапа и его значение. Кислородные конвертеры.  Кислородные конвертеры с верхней продувкой. Кислородные конвертеры Кал-До. Кислородные конвертеры с донной продувкой. Устройство мартеновских печей. Работа мартеновских печей.  Двухванные печи.

2

15

Печи цветной металлургии с полным или частичным использованием химической энергии сырьевых материалов

Печи для обжига сульфидных концентратов в кипящем слое. Общая характеристика и принцип работы. Аэродинамический режим работы печей. Тепловой и температурный режимы процесса. Конструкция печей.  Конвертеры заводов цветной металлургии. Обшие характеристики и принцип работы. Тепловой и температурный режимы работы. Конструкция конвертеров. Печи для автогенной плавки медных концентратов на штейн и черновую медь.  Печи для плавки медных концентратов на штейн. Печи для плавки на черновую медь

2

16

Электрические печи

Общая характеристика электрических печей, применяемых в черной и цветной металлургии. Общая характеристика электрически к печей, применяемых в машиностроении. Дуговые и плазменно-дуговые печи. Дуговые сталеплавильные печи.  Дуговые вакуумные печи. Рудовосстановительные печи.   Плазменные  печи. Индукционные печи. Канальные печи.  Тигельные печи. Вакуумные печи. Установки для плавки во взвешенном состоянии. Нагревательные установки. Печи сопротивления. Печи прямого действия. Печи косвенного действия. Вакуумные печи сопротивления. Плавильные печи сопротивления. Специальные печи. Установки диэлектрического нагрева.  Установки электронного нагрева. Установки нагрева излучением оптического квантового генератора. Оптические печи.  Установки для зонной плавки.

4

17

Заключение

Перспективы и принципы развития печей. Защита окружающей среды. Типовые решения защиты окружающей среды от выбросов печей.

1

Всего

34

Семестр

Номер л/р

Наименование

Содержание и цель

Объем, в ч

7

1

Изучение теплопередачи при движении воздуха в радиационном рекуператоре

Изучить типы, конструкцию и тепловой баланс радиационного рекуператора. Определить зависимость коэффициента теплопередачи от скорости движения воздуха.

2

7

2

Изучение конструкции и работы сушил

Изучить конструкцию электросушил. Исследовать режимы сушки форм и стержней.

4

7

3

Изучение конструкции и работы нагревательных  печей

Изучить типы и конструкцию электрических нагревательных печей. Определить время нагрева образца до заданной температуры по сечению образца

4

7

4

Изучение конструкции и работы индукционной плавильной печи

Изучить конструкцию индукционной плавильной печи, определить тепловой КПД печи при плавке в режиме расплавления шихты и перегрева жидкого металла.

4

7

5

Определение коэффициента теплопередачи при течении жидкости при прямотоке и противотоке

Экспериментально и на основе критериальных уравнений определить коэффициент теплопередачи при течении жидкости в трубах при прямотоке и противотоке, при различных расходах жидкости

3

Всего:

17