Энергетика теплотехнологий - Кафедра «Промышленная

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Самарский государственный технический университет»
(ФГБОУ ВПО «СамГТУ»)
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
___________________ Д.А.Деморецкий
«___» ___________ 20___г.
ПРОГРАММА ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА
по направлению подготовки
_______13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника __________
профиль
______________« Энергетика теплотехнологий»________ ____
Утверждена на заседании кафедры
__Промышленная теплоэнергетика___
Утверждена Ученым советом факультета
_______Теплоэнергетический_________
(наименование кафедры)
(наименование факультета)
Протокол №___ от «__»_________ 20___г.
Протокол №___ от «__»_________ 20___г.
Заведующий кафедрой
____________ ___________________
Председатель Ученого совета факультета
____________ ___________________
(подпись)
(ФИО)
(подпись)
Самара
2015 г.
(ФИО)
Составители:
д.т.н., профессор___
______________
___________
степень, звание, должность
подпись
дата
__к.т.н., доцент_______
______________
___________
степень, звание, должность
подпись
дата
_А.И. Щелоков____
инициалы, фамилия
_А.С. Горшенин_
инициалы, фамилия
СОГЛАСОВАНО
Начальник УВО
___________ А.Н. Лукьянова
______________
подпись
дата
1. Введение
Итоговый междисциплинарный экзамен (ИМЭ) является одним из видов
аттестационных испытаний, предусмотренных по профилю 140100 «Энергетика
теплотехнологий».
Целями итогового междисциплинарного экзамена по профилю являются:

диагностическая - проверка соответствия уровня и качества подготовки
выпускника предъявляемым к нему квалификационным требованиям, а также
требованиям к содержанию основных изученных дисциплин и общим требованиям
государственного образовательного стандарта по специальности;

прогностическая – выявление способностей выпускника к служебному
росту,
профессиональному
совершенствованию,
уточнение
перспектив
его
использования по должностному предназначению;

корректирующая – определение качества подготовки выпускника;

учебная – закрепление у аттестуемых теоретических знаний и практических
умений по специальности;

воспитательная
–
формирование
у
выпускника
морально
–
психологической готовности к преодолению трудностей начального периода
профессиональной деятельности.
2. Порядок проведения итогового
междисциплинарного экзамена
Итоговый междисциплинарный экзамен является проверкой конкретных
функциональных возможностей студента и способности его к самостоятельным
суждениям на основе имеющихся знаний.
На
экзамене
выпускник
должен
подтвердить
знания
в
области
общепрофессиональных базовых и специальных дисциплин, достаточные для
работы в коллективе и профессионального выполнения должностных обязанностей.
К сдаче итогового междисциплинарного экзамена допускаются студенты,
выполнившие требования Основной образовательной программы подготовки
бакалавра и прошедшие все аттестационные испытания, предусмотренные Учебным
планом. Экзамен принимается экзаменационной комиссией. Экзаменационная
комиссия формируется из ведущих преподавателей, преподающих учебные
дисциплины, включенные в состав итогового междисциплинарного экзамена. В
состав
комиссии
могут
включаться
специалисты
предприятий,
ведущие
преподаватели и научные сотрудники других ВУЗов.
В период подготовки к экзамену студентам предоставляются необходимые
консультации по дисциплинам. На итоговом экзамене студенты получают
экзаменационный билет. На подготовку ответов по вопросам билета студенту дается
два академических часа.
После приема экзамена у всех студентов, назначенных на данный день, члены
комиссии обсуждают результаты сдачи, дают оценку каждому студенту и
объявляют оценки аттестуемым.
По завершении экзамена экзаменационная комиссия проставляет студенту
оценку
по
системе
«отлично»,
«хорошо»,
«удовлетворительно»,
«неудовлетворительно».
Знания и умения выпускника оценивается по следующим критериям:
 уровень усвоения и полнота изложения вопросов билета;
 умение грамотно и логично доложить содержание вопроса, сделать правильные
обобщения и выводы;
 умение самостоятельно прилагать теорию к практике, проиллюстрировать
конкретными примерами сущность основных понятий и определений;
Во время экзамена студенты могут пользоваться справочной литературой, в
соответствии с утвержденным списком.
Критерии и методика определения оценки
знаний, умений и практических навыков выпускников
1. Результаты проверки вопросов экзаменационного билета оцениваются:
«Отлично» – если:
- существо вопросов усвоено и изложено в полном объеме; ответы аттестуемого
были исчерпывающими, четкими, ясными и не содержали каких-либо ошибок;
- материал изложен грамотно и логично, в ответах сделаны правильные обобщения
и выводы;
- экзаменуемый продемонстрировал умение самостоятельно прилагать теорию к
практике, иллюстрировать конкретными примерами сущность основных понятий и
определений;
«Хорошо» – если:
- содержание вопросов усвоено и раскрыто полностью, без существенных
упущений; ответы экзаменуемого были последовательными, логичными, не
содержали принципиальных ошибок, но оказались недостаточно исчерпывающими;
- по ходу ответа допускались ошибки стилистического и методического характера
(оговорки, неточности); обобщения и выводы по изложенному материалу были
неполными или сделаны лишь с помощью экзаменатора;
- применение теоретических знаний в практике вызвало у экзаменуемого
затруднения
«Удовлетворительно» – если:
- вопросы усвоены нетвердо и раскрыты лишь частично;
- ответы экзаменуемого оказались недостаточно последовательными и логичными,
содержали существенные ошибки и неточности;
- экзаменуемый не показал умения делать обобщения и выводы, а также прилагать
теорию к практике без помощи экзаменатора;
«Неудовлетворительно» – если:
- в ответах на вопросы имеют место грубые ошибки, непонимание сущности
излагаемого вопроса, неумение применять теоретические знания на практике; неуверенность и неточность ответов на дополнительные и наводящие вопросы.
3. Программа и вопросы итогового междисциплинарного
экзамена по профилю 140100 «Энергетика теплотехнологий»
3.1. Итоговый междисциплинарный экзамен по профилю проводится в объеме
Учебных программ, выносимых на него дисциплин, по экзаменационным билетам, в
письменной форме.
3.2. Содержание экзаменационных билетов, перечни вопросов и справочных
материалов утверждаются на заседании кафедры «Промышленная теплоэнергетика»
Самарского государственного технического университета.
3.3. Программа экзамена и критерии его оценки утверждаются Ученым советом
факультета.
3.4. Перечень дисциплин, выносимых на итоговый междисциплинарный экзамен по
профилю, выбран с таким расчетом, чтобы они охватывали основные виды будущей
профессиональной деятельности выпускника в соответствии с предъявляемыми
требованиями к уровню его профессиональной подготовленности, а именно:
 Нагнетатели и тепловые двигатели
 Источники энергии теплотехнологии
 Термовлажностные
и
низкотемпературные
теплотехнологические
процессы и установки
 Высокотемпературные процессы и установки
 Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии
 Техника сжигания газа
 Децентрализованные источники теплоснабжения
 Автоматизация ТГУ
Нагнетатели и тепловые двигатели
В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен:
Знать:
- теоретические основы и принципы действия насосов, вентиляторов,
компрессоров, паровых и газовых турбин, используемых на промышленных
предприятиях;
- их конструкции, методы выбора,
характерные
экономические показатели их работы;
Уметь:
режимные и технико-
- оценивать и анализировать гидродинамические процессы, протекающие в
тепломеханическом оборудовании;
Иметь представление:
- о расчетах основных характеристик машин с учетом условий эксплуатации,
свойств рабочих тел и типоразмеров;
- студент должен иметь опыт определения основных геометрических размеров
машин по заданным условиям;
- студент должен применять знания по выбору наиболее экономичных и безопасных
режимов регулирования;
Источники энергии теплотехнологии
В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен:
Знать:
Свойства ископаемых топлив и их влияние на технику процесса сжигания и
конструкции котлов, печей, реакторов технологических установок;
Уметь:
Составить баланс теплоты котла и рассчитать величину необходимой
поверхности нагрева котла;
Приобрести навыки:
определения
отдельных
статей
теплового
баланса
котла,
определения
теплотехнических характеристик топлив;
Термовлажностные и низкотемпературные теплотехнологические
процессы и установки
В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен:
Знать:
- устройство теплообменных и тепломассообменных установок и рабочие процессы,
проходящие в них;
Иметь представление:
-
о
месте
производства;
Уметь:
тепломассообменных
установок
в
системе
современного
- выбирать тепломассообменный аппарат, определять наиболее подходящий
теплоноситель;
выполнять
тепловой
и
гидравлический
расчеты
тепломассообменного аппарата; пользоваться ЭВМ для оптимизации тепловой схемы
и отдельного тепломассообменного аппарата; правильно подбирать вспомогательное
оборудование; использовать вторичные энергоресурсы; разрабатывать мероприятия
по защите окружающей среды;
Приобрести навыки:
- проведения теплотехнических исследований
Владеть:
- методами проектирования теплотехнологических установок;
Высокотемпературные процессы и установки
В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен:
Знать:
- об особенностях конструкции высокотературных установок и их вспомогательных
устройств;
Иметь представление:
- об устройстве основных элементов, входящих в высокотемпературную
теплотехнологическую установку;
Уметь:
- выполнять необходимые проектные расчеты: внутренний и внешний теплообмен
печи, аэродинамический расчет воздушного и дымового трактов;
Приобрести навыки:
- проектирования высокотемпературных технологических установок
Владеть:
- навыками теплотехнических исследований технологических установок;
Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии
В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен:
Знать:
- основные виды возобновляемых источников энергии, основы государственной
политики в области энергосбережения;
Иметь представление:
- об возобновляемых источниках энергии;
Уметь:
- использовать методы и критерии оценки эффективности использования энергии с
учётом экономических и экологических требований в конкретных условиях;
Приобрести навыки:
- выполнения типовых расчётов, квалификационных работ бакалавров, дипломных
работ и УНИР
Владеть:
- методикой расчета и проектирования теплотехнических установок (ТУ) с учетом
использования возобновляемых источников энергии;
Техника сжигания газа
В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен:
Знать:
- свойства газового топлива,
- физико-химические основы организации сжигания,
- устройства для сжигания газа,
- требования к горелочным устройствам,
- требования к свойствам газового факела с целью оптимизации тепловой
работы агрегатов, повышения их энергоэффективности и снижения выбросов в
воздушный бассейн;
Иметь представление:
- о современном состоянии газосжигающей технике и тенденциях её развития
с учетом акцентов на развитие энергоэффективных теплогенерирующих и
теплотехнологических установок,
- снижение уровня загрязнения воздушного бассейна;
Уметь:
- правильно подбирать способ сжигания газа исходя из технологических
условий,
- подбирать газовые горелки с учетом требований тепловой работы,
- уметь рассчитывать горелочные устройства,
- анализировать формирование тепловых и аэродинамических характеристик
факела,
- рассчитывать ущербы от загрязнения воздушного бассейна и рассеивание
вредных выбросов,
- уметь пользоваться справочно-информационным материалом и каталогами
по газосжигающей технике;
Приобрести навыки:
- выполнения поверочных и конструктивных расчетов современных ГГУ;
- методики
проведения испытаний ГТУ, современных требований к
конструкциям горелочных устройств.
Децентрализованное теплоснабжение
В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен:
Знать:
- виды децентрализованного теплоснабжения,
- методы осуществления схем децентрализованного теплоснабжения,
- существующие виды источников автономного теплоснабжения,
Уметь:
- выбирать схему децентрализованного теплоснабжения
Иметь представление:
- об источниках энергии и видах топлива
Автоматизация ТГУ
В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен:
Знать:
- основы автоматического управления процессами и установками,
- принципы построения систем автоматического управления,
-
существующие
типы
и
системы
автоматических
регуляторов,
исполнительных механизмов.
Уметь:
- составить структурную схему объекта управления,
- оценить динамические свойства объекта управления.
Иметь представление:
- о роли автоматизации в техническом процессе.
Контрольные задания государственного итогового междисциплинарного
экзамена по специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика»
1. Определить какая доля теплоты сгорания коксового газа Qрн= 17,6 мДж/м3
осталась неиспользованной в рабочем пространстве топки при наличии в
сухих продуктах сгорания СО в количестве 3% (Vсг=3,9 м3)
2. Определить необходимые параметры для выбора вентилятора и дымососа для
двух одинаковых печей, если максимальный расход воздуха на печь –V,м3/ч,
температура воздуха после рекуператора – tв, расход и температура уходящих
газов – Сух, tух, печи работают на одну дымовую трубу с известными
размерами; потерями тепла по трактам дымовых газов и воздуха пренебречь.
3. Рассчитать время нагрева в печи под штамповку одномерной стальной
пластины толщиной – δ, м, теплопроизводительностью – λ, Вт/м0С от
начальной температуры tп до конечной – tк, если нагрев производится по
двухступенчатому режиму.
4. III теплотехников в свое время рекомендовал придерживаться следующей
нормы нагрузки кочегара при ручной подаче топлива: бурый уголь,
неподвижные колосниковые решетки – 500кг/час. Определить полезно
использованную теплоту топлива, если обслуживаемый кочегаром котел
вырабатывал 1,2т/ч насыщенного пара при показании манометра 5ат и
питании холодной водой. Подсчитать КПД котла. Определить потери теплоты
с уходящими газами. Определить образовавшуюся массу очаговых остатков
для вывода в отвал после смены кочегара. Как улучшить работу котла?
Сжигается подмосковный уголь при холодном дутье; продувка котла 10%.
5. Для производства насыщенного пара Р=7ати массой 1т/ч при сжигании
рядового Кузнецкого угля марки Г используется котел ПКН-2 Сызранского
завода, оборудованный неподвижной ручной колосниковой решеткой.
Определить потери теплоты с уходящими газами, если их температура 2500С.
Подсчитать КПД котла. Определить расход топлива на котел. Подсчитать
удельный расход условного топлива на выработку 1т пара. Продувка котла
5%, температура питательной воды 800С.
6. классификация газового топлива; состав продуктов полного сгорания
природного газа; массовый коэффициент инжекции; факторы, влияющие на
величину ущерба от загрязнения воздушного бассейна; нарушение устойчивой
работы горелок, методы стабилизации горения;
7. определить количество использованной теплоты ВЭР при использованной
выработанной теплоты в виде пара в котле-утилизаторе за счет теплоты
уходящих газов трех хлебопекарных печей, если температура газов на выходе
из печей 2000С, коэффициент избытка воздуха за котлом –утилизатором α=1,3,
расчетный
расход
топлива
трех
печей
Вр=0,05м3/с,
коэффициент,
учитывающий несоответствие режима и числа часов работы котлаутилизатора и хлебопекарных печей β=1, коэффициент потерь теплоты котлаутилизатора в окружающую среду ζ=0,1 и коэффициент утилизации ВЭР
δ=0,75.
Хлебопекарные
печи
работают
на
газе
Ставропольского
месторождения.
8. Для
технологического
процесса
нужно
организовать
производство
насыщенного пара. В качестве топлива выбран уголь. Топку какого типа
котлов можно оборудовать колосниковой решеткой: ПКН, ДЕ, ДКВР.
Изменится ли КПД, при переводе котла с угля на газ, если считать неизменной
температуру уходящих газов. Укажите ожидаемую концентрацию углекислого
газа в уходящих газах при сжигании бурого угля на ручной колосниковой
решетке под котлом ДКВР без хвостовой поверхности.
9. Для обособленно стоящего здания механической мастерской предлагается
автономное лучистое отопление с использованием природного газа. Площадь
помещения 200 м2. подобрать количество излучателей.
10. спроектировать для нагревательной печи, оборудованной двумя дутьевыми
горелками, систему автоматического управления горением и автоматику
безопасности. Производительность каждой горелки 25 м3/ч, давление газа 6 кПа,
давление воздуха в два раза меньше давления газа, коэффициент расхода воздуха
1,05, допустимые отклонения коэффициента расхода 5%.
11.Спроектировать для водогрейного котла мощностью 300кВт, работающего на
природно газе, установленного в блочной автоматизированной котельной
системы автоматического управления и безопасности.
12. для обособленно стоящего здания механической мастерской предлагается
источник децентрализованного теплоснабжения – водогрейный котел. Для
обеспечения вентиляции и тепловых завес в дверных проемах используется
воздухонагреватель. Котел и воздухонагреватель работают на природном газе.
Площадь помещения 200 м2. Объем помещения – 1000 м3. В помещении
мастерской обеспечить кратность вентиляции не менее 3. Требуется подобрать
количество
котлов
и
воздухонагревателей
с
соответствующей
теплопроизводительностью.
4. Рекомендуемая для подготовки литература
1.
Григорьев В. А., Зорин В. М. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника:
справочник. М.: Изд-во МЭИ, 2007. 632 с.
2.
Григорьев К. А. и др. Технология сжигания органических топлив: учеб. пособие.
СПб.: Изд-во СПб политехн. ун-та, 2006. 92 с.
3.
Жуков Н. П, и др. Энергообеспечение предприятий: курсовое и дипломное
проектирование. Тамбов. Изд-во ТГТУ, 2009. 80 с.
4.
Кириллин В. А. и др. Техническая термодинамика. М.: Изд-во МЭИ, 2008. 496 с.
5.
Ртищева А. С. Теоретические основы гидравлики и теплотехники: учебн. пособие.
Ульяновск: Изд-во Ульяновского гос. техн. ун-та, 2007. 171 с.
6.
Свидерская О. В. Основы энергосбережения. Минск: ТетраСистемс, 2008. 176 с.
8. Промышленная теплотехника/ Под общей ред., чл. Корр. РАН А.В. Клименко,
проф. В.М. Зорин., 3-е изд. перераб. и доп. М.:Издательство МЭИ, 2004.-633с.
9.
Бакластов
А.М.
и
др.
Проектирование,
монтаж
и
эксплуатация
тепломассообменных установок. М. Энергоиздат, 2002. -36с.
10. В.П. Михеев, Ю.П. Медников. Сжигание природного газа. Л., «Недра», 1975. 391
с.
11. А.А. Винтовкин и др. Газовые горелки. Каталог справочник. – М.: Металлург. 2005.
12. Черкасский В.М. насосы, вентиляторы, компрессоры.- М.: Энергия, 2001 – 264с.
13. Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки: Учебник
для вузов/И.И. Переплетов, Л.А. Бровкин, Ю.И. Розенгарт и др..: Под ред. А.Д.
Ключникова. М.: Энергоиздат, 2003.
14.Несенчук
А.П.
Высокотемпературные
теплотехнологические
процессы
и
установки. Учебное пособие для вузов/Под ред. В.Г. Лисиенко. Минск: Высшая
школа, 2002.
15. Глинков М.А., Глинков Г.М. Общая теория печей. М.: Металлургия, 2004.