ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ (51 час)

ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПАМЯТКА
для студентов направления
140400 «Электроэнергетика и электротехника»
по изучению дисциплины
«Проектирование солнечных, ветровых и
биотопливных энергоустановок»
(6 семестр)
Составил доцент Бахтина И.А.
Утверждаю
Зав. кафедрой ТГиВВ
Иванов В.М.
« »
2013 года
Дисциплина «Проектирование солнечных, ветровых и биотопливных
энергоустановок» общим объемом 108 часов изучается в течении 6-го
семестра, сопровождается сквозным рейтингом и завершается сдачей
зачёта.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Предусмотрено 51 час лабораторных работ и 57 часов
самостоятельной работы. Самостоятельная работа заключается в
подготовке к подготовке к лабораторным работам, выполнении и защите
расчетного задания, подготовке к сдаче зачёта.
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ (51 час)
МОДУЛЬ 1. Проектирование солнечных энергоустановок.
Лабораторная работа № 1. Определение потенциала солнечной
энергии и расчёт вариантов её использования. [1, 2, 5, 7, 24]
Изучение особенностей определения потенциала солнечной
энергии на местности. Экспериментальное определение потенциала
солнечной энергии для конкретной местности (объекта). Расчёт вариантов
её оптимального использования. (2 часа)
Лабораторная работа № 2. Измерение солнечной радиации. [1,
2, 5, 7, 24]
Измерение солнечной радиации. Изучение характеристик
солнечной радиации. Определение часовых значений прихода прямой и
диффузной солнечной радиации. (2 часа)
Изучение принципа измерения прихода солнечной радиации на
различных широтах Земли. Вычисление часовых сумм солнечной
радиации. (2 часа)
Определение склонения и азимута Солнца, часового угла, угла падения
солнечных лучей на произвольно ориентированную плоскость.
Расчёт среднемесячного суточного прихода солнечной радиации на
наклонную поверхность при ее ориентации на юг и при произвольной
ориентации. (2 часа)
Лабораторная работа № 3. Изучение солнечного коллектора. [1,
2, 4, 5, 7, 24]
Изучение устройства и основных элементов солнечного
коллектора. Анализ конструкций и основные элементы плоского,
вакуумного и воздушного солнечного коллектора. (2 часа)
Экспериментальное определение тепловых потерь в солнечном
коллекторе. Определение коэффициентов Нуссельта для различных
случаев расчёта коэффициента теплоотдачи в гелиоэнергетических
устройствах. Расчёт конвективных и радиационных потерь в коллекторе. (2
часа)
Лабораторная работа № 4. Изучение и исследование
концентратора. [1, 2, 5, 7, 24]
Изучение конструкции концентратора в виде составной параболы,
его особенности. Измерение угла восприятия. Исследование связи между
высотой концентратора и степенью концентрации для разных углов
восприятия. (2 часа)
Расчёт полезно отводимого тепла от коллектора с концентратором
в виде составной параболы. Написание инструкции по эксплуатации
солнечных энергоустановок. (2 часа)
Лабораторная работа № 5. Исследование солнечных систем
теплоснабжения. [1, 2, 4, 10 – 12, 24]
Конструирование солнечной системы горячего водоснабжения для
конкретного объекта. Определение количества тепла для нужд горячего
водоснабжения. Экспериментальное определение коэффициента отвода
тепла. (2 часа)
Определение тепловых потерь и суммарной тепловой нагрузки в
системах отопления и горячего водоснабжения. Расчёт доли тепловой
нагрузки покрываемой за счет солнечной энергии в системах отопления и
горячего водоснабжения, f- метод. (2 часа)
Изучение устройства тепловых аккумуляторов. Подбор рабочего
вещества и определение его свойств. Написание инструкции по
эксплуатации геотремальных энергоустановок. (2 часа)
МОДУЛЬ
2.
Проектирование
ветровых
энергоустановок.
Лабораторная работа № 6. Определение потенциала ветровой
энергии и расчёт вариантов её использования. [2, 3, 5, 8, 13, 14, 25]
Изучение особенностей определения потенциала ветровой энергии
на местности. Экспериментальное определение потенциала ветровой
энергии для конкретной местности (объекта). Расчёт вариантов её
оптимального использования. (2 часа)
Лабораторная работа № 7. Изучение воздушного коллектора.
[2, 3, 5, 8, 13, 14, 25]
Освоение методики измерения расхода воздуха мерным
коллектором. Измерение расхода воздуха с помощью трубки Пито. (2 часа)
Освоение методики измерений расходов воздуха стандартными
сужающими устройствами. Ознакомление с требованиями к установкам
стандартных сужающих устройств на воздушном коллекторе. (2 часа)
Тарировка расходомера воздушного измерительного коллектора.
Построение тарировочного графика. (2 часа)
Тарировка расходомера с измерительной диафрагмой. Построение
тарировочного графика. (2 часа)
Тарировка расходомера с измерительным насадком. Построение
тарировочного графика. (2 часа)
Лабораторная работа № 8. Исследования на аэродинамической
трубе. [2, 3, 5, 8, 13, 14, 25]
Освоение методики измерения скорости воздуха в зависимости от
сжимаемости. Способы измерения скорости воздуха. Экспериментальное
определение скорости воздуха пневмометрическим способом. Тарирование
трубки Пито. (2 часа)
Измерение скорости воздуха с помощью чашечного анемометра на
выходном диффузоре аэродинамической трубы. (2 часа)
Измерение скорости воздуха с помощью U-образного манометра на
выходном диффузоре аэродинамической трубы. (2 часа)
Измерение скорости воздуха с помощью микроманометра на
выходном диффузоре аэродинамической трубы. (2 часа)
Построение эпюры скоростей воздуха в аэродинамической трубе.
(2 часа)
Экспериментальная иллюстрация уравнения Бернулли. Знакомство
со смыслом уравнения Бернулли для воздуха, определение опытным путём
слагаемых уравнения Бернулли для различных сечений. Построение
экспериментальных и расчётных пьезометрических и напорных линий.
Написание
инструкции
по
эксплуатации
ветровых
энергоустановок. (2 часа)
МОДУЛЬ 3. Проектирование биотопливных энергоустановок.
Лабораторная работа № 9. Определение потенциала биомассы.
[2, 3, 8, 14, 26]
Понятие энергия биомассы. Источники потенциала биомассы.
Виды и классификация биотоплива. Экспериментальное определение
основных характеристик биомассы: влаги, плотности и содержания
углерода. (2 часа)
Лабораторная работа № 10. Изучение воздушного коллектора.
[2, 3, 8, 14, 26]
Изучение процессов сбраживания биомассы в биореакторе с
получением биогаза.
Написание
инструкции
энергоустановок. (3 часа)
по
эксплуатации
биотопливных
РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ (25 часов)
Целью расчётного задания является углубление и закрепление
знаний, полученных при изучении теоретического курса. Расчётное задание
включает в себя 5 частей (5 задач).
Часть 1 (5 часов). Расчёт автономной фотоэлектрической системы.
[1, 2, 9, 27]
Часть 2 (5 часов). Расчёт солнечной энергоустановки. [1, 2, 4, 27]
Часть 3 (5 часов). Расчёт ветровой энергоустановки. [2 – 4, 8, 13,
27]
Часть 4 (5 часов). Расчёт геотермальной энергоустановки. [2 – 4,
8, 13, 27]
Часть 4 (5 часов). Оценка эффективности биогазогенератора. [2 –
4, 8, 13, 27]
2 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ
И
ИНФОРМАЦИОННОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1 Основная литература
1. Солнечная энергетика: [учеб. пособие для вузов по направлению
«Электроэнергетика»] / В.И. Виссарионов [и др.]; под. ред. В.И.
Виссарионова. – М.: МЭИ, 2008. – 276 с. (5 экз.)
2. Методы расчета ресурсов возобновляемых источников энергии:
учеб. пособие для вузов: [по направлению «Электроэнергетика»/ А.А.
Бурмистров и др.]; под ред. В. И. Виссарионова. – М.: МЭИ, 2007. – 143 с.
(5 экз.)
3. Меновщиков Ю.А.Нетрадиционные и возобновляемые
источники энергии: [учеб. пособие по направлению 140200 –
Электроэнергетика для всех форм обучения, в также системы доп.
образования] / Ю.А. Меновщиков, Л.В. Куликова; М-во образования и
науки Рос. Федерации, М-во сел. хоз-ва, Новосиб. гос. аграр. ун-т, Алт. гос.
техн. ун-т им. И. И. Ползунова. – Новосибирск, 2007. – 353 с. (42 экз.)
4. Сибикин М.Ю. Технология энергосбережения / М.Ю. Сибикин,
Ю.Д. Сибикин. – М.: Форум, 2010. – 351 с. (10 экз.)
2.2 Дополнительная литература
5. Роза Альдо. Возобновляемые источники энергии: физикотехнические основы / А. да Роза; пер. с англ. под ред. С.П. Малышенко и
О.С. Попеля. – М.: Интеллект: МЭИ, 2010. – 702 с. (2 экз.)
6. Колесников П.Г. Возобновляемые источники энергии: [лекции
для студентов по специальности 320800 Природоохран. обустройство
территорий, направления 656400 Природообустройство очной. формы
обучения]/ П.Г. Колесников; Сиб. гос. технол. ун-т. – Красноярск: СибГТУ,
2007. – 144 с. (1 экз.)
7. Евстигнеев В.В. Физические основы использования
нетрадиционных
и
возобновляемых
источников
энергии
для
теплоснабжения: [для студентов вузов техн. и аграр. профиля и пед. вузов]
/ В.В. Евстигнеев, В.Я. Федянин, В.В. Чертищев; Алт. гос. техн. ун-т им. И.
И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2004. – 164 с. (19 экз.)
8. Солнце, ветер, биогаз! Альтернативные источники энергии:
экологичность и безопасность: проблемы, перспективы, производители/
Алт. краев. обшеств. фонд «Алтай-21 век» [и др.]; [ред.: О.З. Енгоян и др.].
– Барнаул: [Изд-во Фонда «Алтай-21 век»], 2005. – 174 с. (1 экз.)
9. Мак-Вейг Д. Применение солнечной энергии: научное издание /
Д. Мак-Вейг; пер. с англ. Г.А. Гухман и С.И. Смирнова; под ред. Б.В.
Тарнижевского. – М.: Энергоиздат, 1981. – 212 с. (4 экз.)
10. Отопление: учебник: [для вузов по направлению "Стр-во" / В.И.
Полушкин и др.]. – М.: Академия, 2010. – 247 с. (1 экз.)
11. Васильев Л.Л. Тепловые трубы в системах с возобновляемыми
источниками энергии / Л.Л. Васильев, Л.П. Гракович, Д.К. Хрусталев;
[науч. ред. О.Г. Мартыненко]; Акад. наук Белорус. ССР, Ин-т тепло- и
массообмена им. А.В. Лыкова. – Минск: Наука и техника, 1988. – 158 с. (3
экз.)
12. Дворов И.М. Геотермальная энергетика / И.М. Дворов; АН
СССР. – М.: Наука, 1976. – 192 с. (2 экз.)
13. Безруких П.П. Использование энергии ветра: техника,
экономика, экология / П.П. Безруких. – М.: КОЛОС, 2008. – 196 с. (3 экз.)
14. Пугач П.П., Ицкович Л. Нетрадиционная энергетика –
возобновляемые источники, использование биомассы, термохимическая
подготовка, экологическая безопасность: учеб. пособие / Л.И. Пугач, Ф.А.
Серант, Д.Ф. Серант; Новосиб. гос. техн. ун-т. – Новосибирск: НГТУ, 2006.
– 345 с. (1 экз.)
2.3 Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
15. Электронный учебный курс по возобновляемым источникам
энергии: http://www.retscreen.net/ru/d_t_info.php
16. «SOLAR COLLECTORS, ENERGY STORAGE AND
MATERIALS»
http://books.google.ru/books?id=IBLmmnea5sQC&pg=PA191&lpg=PA191&dq
=ASHRAE+Standard+9377&source=bl&ots=qda29n6BQc&sig=7MTGLEUUm693CHuOqrS3sVu7Zr0&
hl=
ru&ei=qxmaTNXUBc2VswbRtsGuDA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resn
um=1&sqi=2&ved=0CBgQ6AEwAA#v=onepage&q=ASHRAE%20Standard%
2093-77&f=true
17. Справочные данные по приходам прямой и диффузной
солнечной
радиации
на
горизонтальную
поверхность
http://eosweb.larc.nasa.gov/sse/
18. Федеральный центр образовательного законодательства.
http://www.lexed.ru
19.
Федеральный
портал
«Российское
образование»
http://www.edu.ru/
20. Федеральное хранилище «Единая коллекция цифровых
образовательных ресурсов» http://school-collection.edu.ru/
21. Электронная библиотека http://fb2lib.net.ru/.
22. Электронная библиотека образовательных ресурсов Алтайского
государственного технического университета им. И.И.Ползунова
http://elib.altstu.ru/elib/main.htm.
23. Научно-техническая библиотека Алтайского государственного
технического университета им. И.И.Ползунова http://astulib.secna.ru/.
2.4. Учебно – методические материалы и пособия для
студентов, используемые при изучении дисциплины
24. Бахтина И.А. Комплекс лабораторных работ по солнечным и
геотермальным энергоустановкам. Алт. гос. техн. ун-т им. И.И.Ползунова.
– Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2013. – 36 с. (5 экз.)
25. Иванов В.М., Бахтина И.А. Комплекс лабораторных работ по
ветровым энергоустановкам. Алт. гос. техн. ун-т им. И.И.Ползунова. –
Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2013. – 42 с. (5 экз.)
26. Бахтина И.А., Иванов В.М. Методические указания к
лабораторным работам по биотопливным энергоустановкам. Алт. гос. техн.
ун-т им. И.И.Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2013. – 16 с. (5 экз.)
27. Бахтина И.А. Методические указания к выполнению
расчётного задания по дисциплине: «Проектирование солнечных, ветровых
и биотопливных энергоустановок». Алт. гос. техн. ун-т им. И.И.Ползунова.
– Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2013. – 28 с. (5 экз.)
№
недели
1
2
3
4
5
3 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ (57 часов)
Объ- Испольем,
зуемая
Содержание СРС
чалитерасов
тура
Подготовка к лабораторной работе № 1.
Оформление отчёта и защита лабораторной работы № 1.
Подготовка к лабораторной работе № 2.
Выполнение расчётного задания. Часть 1.
Подготовка к лабораторной работе № 3.
Оформление отчёта и защита лабораторной работы № 2.
Выполнение расчётного задания. Часть 1.
Подготовка к лабораторной работе № 4.
Оформление отчёта и защита лабораторной работы № 3.
Выполнение расчётного задания. Часть 1.
Подготовка к лабораторной работе № 4.
Выполнение расчётного задания. Часть 2.
1
1
1
2
1
1
2
1
1
1
1
2
1, 2, 5, 7, 24
1, 2, 5, 7, 24
1, 2, 9, 27
1, 2, 4, 5, 7, 24
1, 2, 5, 7, 24
1, 2, 9, 27
1, 2, 5, 7, 24
1, 2, 4, 5, 7, 24
1, 2, 9, 27
1, 2, 5, 7, 24
1, 2, 4, 27
№
недели
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Содержание СРС
Объем,
часов
Используемая
литература
Подготовка к лабораторной работе № 5.
Оформление отчёта и защита лабораторной работы № 4.
Выполнение расчётного задания. Часть 2.
Подготовка к лабораторной работе № 6.
Выполнение расчётного задания. Часть 2.
Подготовка к лабораторной работе № 7.
Оформление отчёта и защита лабораторной работы № 5.
Оформление отчёта и защита лабораторной работы № 6.
Выполнение расчётного задания. Часть 3.
Подготовка к лабораторной работе № 7.
Выполнение расчётного задания. Часть 3.
Подготовка к лабораторной работе № 7.
Выполнение расчётного задания. Часть 3.
Подготовка к лабораторной работе № 7.
Выполнение расчётного задания. Часть 4.
Подготовка к лабораторной работе № 8.
Оформление отчёта и защита лабораторной работы № 7.
Выполнение расчётного задания. Часть 4.
Подготовка к лабораторной работе № 8.
Выполнение расчётного задания. Часть 4.
Подготовка к лабораторной работе № 8.
Выполнение расчётного задания. Часть 5.
Подготовка к лабораторной работе № 9.
Выполнение расчётного задания. Часть 5.
Подготовка к лабораторной работе № 10.
Оформление отчёта и защита лабораторной работы № 8.
Оформление отчёта и защита лабораторной работы № 9.
Выполнение расчётного задания. Часть 5.
Подготовка к лабораторной работе № 9.
Оформление отчёта и защита лабораторной работы № 10.
Подготовка и защита расчётного задания.
Подготовка к сдаче зачёта
1
1
2
1
1
1
1
1
2
1
2
1
1
1
2
1
1
2
1
1
1
2
1
2
1
1
1
1
1
1
2
3
1, 2, 4, 10 – 12, 24
Итого СРС
1, 2, 5, 7, 24
1, 2, 4, 27
2, 3, 5, 8, 13, 25
1, 2, 4, 27
2, 3, 5, 8, 13, 25
1, 2, 4, 10 – 12, 24
2, 3, 5, 8, 13, 25
2 – 4, 8, 13, 27
2, 3, 5, 8, 13, 25
2 – 4, 8, 13, 27
2, 3, 5, 8, 13, 25
2 – 4, 8, 13, 27
2, 3, 5, 8, 13, 25
2 – 4, 12, 27
2, 3, 5, 8, 13, 25
2, 3, 5, 8, 29, 30, 43
2 – 4, 12, 27
2, 3, 5, 8, 13, 25
2 – 4, 12, 27
2, 3, 5, 8, 13, 25
2 – 4, 8, 12, 27
2, 3, 8, 14, 26
2 – 4, 8, 12, 27
2, 3, 8, 14, 26
2, 3, 5, 8, 13, 25
2, 3, 8, 14, 26
2 – 4, 8, 14, 27
2, 3, 8, 14, 26
2, 3, 8, 14, 26
27
1–4
57
4 ФОРМЫ И СОДЕРЖАНИЕ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ
УСПЕВАЕМОСТИ И ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО
ДИСЦИПЛИНЕ
Текущая аттестация по дисциплине осуществляется по результатам
по результатам защиты отчётов по лабораторным работам и выполнения
расчётного задания с учетом посещаемости занятий.
Список контрольных вопросов содержится в приложении Б.
В качестве промежуточной аттестации предусматривается зачёт,
проводимый в письменной форме.
Образцы вопросов для зачёта содержатся в приложении В.
В соответствии с Положением о модульно-рейтинговой системе
АлтГТУ весовые коэффициенты контрольных точек составляют:
– защита отчётов по лабораторным работам:
лабораторная работа № 1 – 0,02;
лабораторная работа № 2 – 0,04;
лабораторная работа № 3 – 0,03;
лабораторная работа № 4 – 0,03;
лабораторная работа № 5 – 0,03;
лабораторная работа № 6 – 0,02;
лабораторная работа № 7 – 0,04;
лабораторная работа № 8 – 0,05;
лабораторная работа № 9 – 0,02;
лабораторная работа № 10 – 0,02;
– защита расчётного задания – 0,3;
– зачёт – 0,4.
5 ШКАЛА ОЦЕНОК И ПРАВИЛА ВЫЧИСЛЕНИЯ
РЕЙТИНГА
Рейтинговая система оценки учебной деятельности студента
осуществляется в соответствии с действующим в университете
Положением о модульно-рейтинговой системе АлтГТУ.
Успеваемость студента оценивается с помощью текущего рейтинга
(по
результатам
контрольных
точек),
семестрового
(предэкзаменационного) рейтинга и итогового рейтинга (после сдачи
экзамена). Текущий и итоговый рейтинг вычисляется по формуле:
n
Rm 
R
i
i 1
Ri
pi
,
n
p
i 1
где
 pi
i
– оценка за i-ю контрольную точку по 100 бальной шкале;
– вес этой контрольной точки.
Семестровый рейтинг вычисляется по формуле:
Rсем = 0,9R + Бп ,
где R – текущий рейтинг на конец семестра, вычисленный по результатам
контрольных точек,
Бп - дополнительные баллы за посещаемость занятий, определенные
по следующей схеме:
П ≤ 50%
–
Бп = 0
50% < П ≤ 60%
–
Бп = 2
60% < П ≤ 70%
–
Бп = 4
70% < П ≤ 80%
–
Бп = 6
80% < П ≤ 90%
–
Бп = 8
90% < П ≤ 100%
–
Бп = 10.
Параметром посещаемости является П – процент посещений
студентом всех видов обязательных занятий по дисциплине от общего
числа обязательных занятий с начала семестра, на которых проводилась
проверка посещаемости.
6 ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ РЕЙТИНГА
Для студентов с высоким текущим рейтингом по их желанию может
быть
организовано
углубленное
изучение
предмета,
выдано
дополнительное задание в виде реферата или обзора литературы по
определенному кругу вопросов. В этом случае проводится дополнительный
контроль. После проведения такого контроля (с оценкой R*) текущий
рейтинг пересчитывается:
Rm*  Rm 
(100  Rm )  ( R *  50)
100