Программа учебной дисциплины оп.03 термодинамика, теплопередача и гидравлика

стр.

1. ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

3

1. СТРУКТУРА и содержание УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

5

1. условия реализации программы учебной дисциплины

14

1. Контроль и оценка результатов Освоения учебной дисциплины

15

Вид учебной работы

Объем часов

Максимальная учебная нагрузка (всего)

144

Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)

96

в том числе:

семинарские занятия

62

практические занятия

32

контрольные работы

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающегося (всего)

48

Итоговая аттестация в форме

экзамен

Наименование разделов и тем

Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся, курсовая работа (проект) (если предусмотрены)

Объем часов на УЗ

Объем часов на СР

1

2

3

4

Раздел 1. Термодинамика

30

17

Тема 1.1. Основы термодинамики

Содержание учебного материала

6

4

1

Основы термодинамики. Краткий исторический обзор развития термодинамики. Основные параметры состояния газа

2

2

Уравнение состояния. Газовые законы. Основные параметры состояния газа: абсолютная температура, удельный объем, абсолютное давление.Уравнение Менделеева–Клапейрона. Законы Бойля–Мариотта, Шарля, Гей–Люссака. Решение задач

2

Практическое занятие №1: Использование законов идеальных газов в практике пожарного дела

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Подготовка сообщения и презентации по теме «Виды и области применения компрессоров»

4

Тема 1.2. Смеси рабочих тел. Теплоемкость

Содержание учебного материала

6

3

1

Смеси рабочих тел. Теплоемкость. Удельная, объемная и молярная теплоемкости, связь между ними. Средняя и истинная теплоемкости. Теплоемкость при постоянном давлении и постоянном объеме. Уравнение Майера

2

2

Теплоемкость газовых смесей. Решение задач

2

Практическое занятие №2: Практическое использование понятия теплоемкости

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Подготовка сообщения и презентации по теме «Использование теплоемкости в пожарном деле»

3

Тема 1.3. Законы термодинамики

Содержание учебного материала

6

4

1

Законы термодинамики. Первый закон термодинамики. Решение задач

2

2

Законы термодинамики. Второй закон. Решение задач

2

Практическое занятие №3 «Расчеты с использованием первого закона термодинамики»

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Подготовка сообщения и презентации по теме «Использование законов термодинамики в пожарном деле»

4

Тема 1.4. Термодинамика потоков

Содержание учебного материала

6

3

1

Термодинамика потоков. Располагаемая работа и скорость истечения. Термодинамические процессы в газовых установках пожаротушения. Секундный расход при истечении

2

2

Истечение и дросселирование газов. Практическое использование процесса дросселирование. Решение задач

2

Практическое занятие №4 «Использование истечения газов и паров в практике»

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Индивидуальная самостоятельная работа в виде решений задач. Подготовка сообщения и презентации по теме «Термодинамические процессы в газовых установках пожаротушения»

3

Тема 1.5. Фазовые переходы. Химическая термодинамика

Содержание учебного материала

6

3

1

Фазовые переходы. Уравнение Клайперона – Клаузиуса

2

2

Фазовые переходы при одинаковых давлениях фаз. Закон Гесса. Уравнения Кирхгофа

2

Практическое занятие №5 «Расчет и анализ циклов тепловых машин»

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Опорный конспект по теме « Термохимия». Подготовка сообщения и презентации по теме «Циклы установок для газоводяного тушения пожаров»

3

Раздел 2. Теплопередача

36

17

Тема 2.1. Теплопроводность при стационарном режиме

Содержание учебного материала

6

2

1

Виды передачи теплоты: теплопроводность, конвекция, тепловое излучение. Механизм передачи теплоты в каждом из них. Основные понятия: тепловой поток, плотность теплового потока, стационарный и нестационарный температурные режимы

2

2

Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности, его физический смысл. Зависимость коэффициента теплопроводности от вида вещества или материала, температуры, плотности, направления теплового потока. Теплопроводность однослойной и многослойной плоской стенки.

2

Практическое занятие №6 «Теплопроводность при стационарном режиме. Расчет теплопроводности однослойной плоской стенки»

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Индивидуальная самостоятельная работа в виде решений задач. Опорный конспект по теме «Виды теплопередачи и использование их в пожарном деле»

2

Тема 2.2. Нестационарная теплопроводность

Содержание учебного материала

6

3

1

Теплопроводность при нестационарном режиме. Нестационарный процесс теплопроводности в телах конечных размеров. Регулярные режимы.. Физические особенности процессов нагревания строительных конструкций и технологического оборудования при пожаре и испытаниях строительных конструкций в печах Воздействие горячих газов на датчики пожарных извещателей

2

2

Температурный режим при пожаре в помещениях. Факторы, влияющие на температурный режим при пожаре в помещениях. Стандартный температурный режим.

2

Практическое занятие № 7 «Нестационарная теплопроводность, расчеты»

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Индивидуальная самостоятельная работа в виде решений задач Подготовка сообщения и презентации по теме «Теплообмен конструкций, омываемых пламенем или восходящим от очага горения потоком газа»

3

Тема 2.3 Конвективный теплообмен

Содержание учебного материала

6

3

1

Сущность конвективного теплообмена и факторы, определяющие его интенсивность. Уравнение Ньютона-Рихмана. Коэффициент теплоотдачи, его физический смысл и единицы измерения. Принудительный теплообмен. Основы теории подобия. Условия подобия физических явлений. Преобразования подобия. Числа подобия. Критериальные уравнения в общем виде.

2

2

Конвективный теплообмен при естественной конвекции в большом объеме и в прослойках. Конвективный теплообмен при кипении жидкости и конденсации пара. Опасность конвективного теплообмена и его влияние на развитие пожара. Влияние примесей неконденсирующихся газов на теплоотдачу. Расчет необходимого расхода водяного пара при проектировании систем пожаротушения

2

Практическое занятие № 8 «Расчет конвективного теплообмена»

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Индивидуальная самостоятельная работа в виде решений задач Подготовка сообщения и презентации по теме «Противопожарная безопасность устройств и аппаратов, в которых реализуются процессы кипения жидкостей»

3

Тема 2.4 Лучистый теплообмен

Содержание учебного материала

6

3

1

Общие понятия и определения; тепловой баланс лучистого теплообмена. Законы теплового излучения: Стефана – Больцмана, Ламберта, Кирхгофа. Теплообмен излучением между телами, разделенными прозрачной средой. Коэффициент облученности. Теплообмен излучением между телами, произвольно расположенными в пространстве

2

2

Условия пожарной безопасности для данных случаев лучистого теплообмена. Защита от излучения. Излучение газов. Излучение факела пламени при пожаре. Расчет безопасных в пожарном отношении расстояний и экранной защиты от теплового излучения

2

Практическое занятие № 9 «Расчет лучистого теплообмена при наличии экранов»

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Индивидуальная самостоятельная работа в виде решений задач. Подготовка сообщения и презентации по теме «Тепловая изоляция. Выбор материала тепловой изоляции»

3

Тема 2.5 Сложный теплообмен

Содержание учебного материала

6

3

1

Общее понятие и определение теплопередачи. Характер передачи тепла от греющей среды через разделяющую стенку. Уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи, его физический смысл и единицы измерения

2

2

Теплопередача через однослойную и многослойную плоскую стенку. Полное термическое сопротивление теплопередачи. Расчет температур теплоносителей на выходе из аппарата при оценке безопасных условий работы

2

Практическое занятие № 10 «Сложный теплообмен при стационарном режиме. Теплопередача через однослойную плоскую стенку»

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Индивидуальная самостоятельная работа в виде решений задач. Подготовка сообщения и презентации по теме «Тепломассообмен при испарении легковоспламеняющихся и горючих жидкостей»

3

Тема 2. 6. Термогазодинамика пожаров в помещении

Содержание учебного материала

6

3

1

Термодинамический анализ пожара, протекающего в помещении. Экспериментальное исследование пожара в помещении. Теплообмен в развитой стадии пожара (объемные пожары)

2

2

Теплообмен строительных конструкций в условиях начальной стадии пожара и при локальных пожарах. Основные направления моделирования теплового и температурного режимов пожара в помещениях

2

Практическое занятие №11«Исследование динамики внутреннего пожара»

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Индивидуальная самостоятельная работа в виде решений задач. Подготовка сообщения и презентации по теме «Распространение пламени по поверхности (горючесть) строительных конструкций в условиях пожара»

3

Раздел 3. Промышленная теплотехника

6

3

Тема 3.1. Топливо и основы горения

Содержание учебного материала

6

3

1

Виды топлива и их характеристики. Классификация топлив. Твердое, жидкое и газообразное топливо и их характеристики. Элементарный состав топлива. Теплота сгорания

2

2

Основные положения теории горения. Особенности сжигания твердого, жидкого и газообразных топлив и расчет теоретически необходимого количества воздуха для их сжигания. Коэффициент избытка воздуха. Состав объем продуктов сгорания. Теоретическая температура горения

2

Практическое занятие № 12 «Расчёт горения газового топлива»

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Индивидуальная самостоятельная работа в виде решений задач. Подготовка сообщения и презентации по теме «Горение и воспламенение твердых дисперсных топлив»

3

Раздел 4. Гидравлика

22

12

Тема 4.1. Основы гидростатики и гидродинамики

Содержание учебного материала

6

3

1

Гидравлика как наука о законах движения и равновесия жидкости. Основные физические свойства жидкости: плотность, вязкость, сжимаемость. Гидростатическое давление и его свойства. Единицы измерения гидроста­тического давления. Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля и использование его в пожарной технике.

2

2

Абсолютное и избыточное давление. Вакуум. Приборы для измерения давления. Понятие о струйчатой модели движения жидкости. Живое сечение по­тока, местная и средняя скорость, расход жидкости. Уравнение неразрывно­сти потока жидкости, идеальная и реальная жидкости. Уравнение Бернулли, его физический и геометрический смысл. Понятие о потерях напора жидкости. Режимы движения жидкости.

2

Практическое занятие № 13 «Гидростатическое давление и его свойства»

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Индивидуальная самостоятельная работа в виде решений задач. Подготовка сообщения и презентации по теме «Приборы и аппараты пожаротуше­ния, принцип действия которых основан на уравнении Бернулли: струйные аппараты, ствол водомер, приборы для измерения расхода и скорости движения жидкости»

3

Тема 4.2 Определение потерь напора. Гидравлический удар

Содержание учебного материала

6

3

1

Виды гидравлических сопротивлений и потерь напора. Причины, вызывающие их. Упрощенные формулы для определения линейных и местных потерь напора в трубах и пожарных рукавах. Определение потерь напора при последовательном и параллельном соединении труб или пожарных рукавов. Определение времени аварийного слива жидкости при постоянном и переменном напоре

2

2

Явление гидравлического удара, причины удара. Повышение давления при гидравлическом ударе. Фаза удара. Полный и неполный гидравлический удар. Защита от гидравлического удара

2

Практическое занятие № 14 «Гидравлический удар в трубопроводах»

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Индивидуальная самостоятельная работа в виде решений задач. Подготовка сообщения и презентации по теме «Потери напора при последовательном и параллельном соединении труб или пожарных рукавов»

3

Тема 4. 3. Истечение жидкости через отверстия и насадки

Содержание учебного материала

6

3

1

Истечение жидкости через отверстия. Определение расхода и скорости жидкости, проходящей через отверстие. Классификация и область применения насадок. Связь между расходом и напором при истечении жидкости через насадки различных типов

2

2

Гидравлические струи и их классификация. Определение радиуса действия компактной части струи и расхода воды из ствола при известном напоре у ствола и диаметре насадки

2

Практическое занятие № 15 «Расчет потерь напора в трубопроводах и пожарных рукавах»

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Индивидуальная самостоятельная работа в виде решений задач. Подготовка сообщения и презентации по теме «Факторы, влияющие на дальности полета струи»

3

Тема 4.4. Гидравлические машины. Теплообменные аппараты

Содержание учебного материала

4

3

1

Краткие сведения о насосах. Основные рабочие параметры насосов. Ра­бота насосов на сеть. Способы подачи воды к месту пожара. Виды насосно-рукавных систем и задачи их расчета. Насосно-рукавные системы с ручными стволами. Условия совместной ра­боты насосов и рукавных систем. Аналитический и табличный способы расчета. Последовательная работа насосов в перекачку. Параллельная работа насосов на лафетные стволы. Назначение, классификация и схемы теплообменных аппаратов. Средний температурный напор

2

Практическое занятие № 16 « Расчет теплообменных аппаратов»

2

Внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся

Опорный конспект по теме « Теплообменники». Подготовка сообщения и презентации по теме «Воздухоразделительные установки. Гелиевые и водородные системы»

3

Контрольная работа

2

ВСЕГО:

Результаты обучения

(освоенные умения, усвоенные знания)

Формы и методы контроля и оценки результатов обучения

Умения:

• использовать законы идеальных газов при решении задач;

• решать задачи по определению количества теплоты с помощью значений теплоемкости и удельной теплоты сгорания топлива;

• определять коэффициенты теплопроводности и теплоотдачи расчетным путем;

• осуществлять расчеты гидравлических параметров: напор, расход, потери напоров, гидравлических сопротивлений;

• осуществлять расчеты избыточных давлений при гидроударе, при движении жидкости.

знания:

• предмет термодинамики и его связь с другими отраслями знаний;

• основные понятия и определения, смеси рабочих тел;

• законы термодинамики;

• реальные газы и пары, идеальные газы;

• газовые смеси;

• истечение и дросселирование газов;

• термодинамический анализ пожара, протекающего в помещении;

• термодинамику потоков, фазовые переходы, химическую термодинамику;

• теорию теплообмена: теплопроводность, конвекцию, излучение, теплопередачу;

• топливо и основы горения, теплогенерирующие устройства;

• термогазодинамику пожаров в помещении;

• теплопередачу в пожарном деле;

• основные законы равновесия состояния жидкости;

• основные закономерности движения жидкости;

• принципы истечения жидкости из отверстий и насадок;

• принципы работы гидравлических машин и механизмов

Решение задач

контрольная работа

экзамен