Рекомендуемые образовательные технологии: лекции, и практические занятия, самостоятельная работа студентов.
Необходимо использовать активные и интерактивные формы обучения (разбор конкретных ситуаций, обсуждение отдельных разделов дисциплины). В сочетании с внеаудиторной работой это способствует формированию и развитию профессиональных навыков обучающихся.
В учебном процессе широко используются как традиционные, так и интерактивные формы проведения аудиторных занятий. В сочетании с внеаудиторной работой это способствует более успешному формированию и развитию у обучающихся соответствующих компетенций. В целом интерактивные занятия составляют 49% объема аудиторной работы.
Побригадное групповое обсуждение наиболее эффективно при проведении лабораторных занятий – практика показала, что оно не только помогает осваивать изучаемый материал, но и значительно сокращает временные затраты как на выполнение лабораторных работ, так и на их защиту.
Метод деловых игр можно использовать косвенно в виде модели научного обсуждения на семинарах. Это развивает способность студента к коллективному мышлению и совместной выработке решения. В качестве темы игры рекомендуется установить соответствие между хорошо знакомым явлением и изученным физическим законом.
Разбор конкретных ситуаций можно использовать на семинарах. В качестве обсуждаемой проблемы здесь отлично выступает та или иная ситуация, имевшая место при решении научной либо научно-практической задачи, а также при эксплуатации того или иного оборудования. Вместе с тем такие приемы рекомендуются применять в первую очередь с наиболее успевающими студентами (прежде всего для выявления склонности к научной работе).
|
|
Ниже приведено распределение интерактивных технологий по видам учебных занятий, а также общее соотношение занятий, проводимых в традиционной форме и с использованием интеркативных технологий.
| Семестр | Неделя | Распределение интерактивных технологий по видам учебной работы | |
| Лекции | Практические занятия | ||
| Основные виды и классификация теплообменного оборудования промышленных предприятий, | |||
| Основные виды теплоносителей, их свойства, область применения. | Побригадное групповое обсуждение | ||
| Газожидкостные и жидкостно-жидкостные смесительные теплообменники: конструкции, принцип действия. | |||
| Режимы эксплуатации; тепловой, гидравлический, прочностной расчеты рекуперативных теплообменников. | |||
| Назначение, конструкции, принцип действия, основы расчета. | |||
| Испарительные, опреснительные, выпарные и кристаллизационные установки; принцип действия. | Метод деловых игр | ||
| Основные конструкции выпарных аппаратов, тепловые схемы и установки; | |||
| Физико-химические и термодинамические основы процессов выпаривания и кристаллизации; основы теплового расчета. | Разбор конкретных ситуаций | ||
| Конструкции и принцип действия аппаратов; физико-химические и термодинамические основы процессов перегонки и ректификации. | |||
| Фазовые диаграммы состояния смесей жидкостей: | |||
| Основы кинетики массообмена; материальный и тепловой расчет установки. | |||
| Конструкции, принцип действия и основы расчета абсорбционных и адсорбционных аппаратов. | Побригадное групповое обсуждение | ||
| Понятие о процессе сушки; формы связи влаги с материалом; основы кинетики и динамики сушки. | |||
| Принципиальные схемы и конструкции сушильных установок; тепловой баланс конвективной сушильной установки. | Разбор конкретных ситуаций | ||
| Построение процесса сушки в h-d диаграмме влажного газа. | |||
| Теплообменники-утилизаторы для использования теплоты вентиляционных выбросов, отработанного сушильного агента, низкопотенциальных вторичных энергоресурсов; основные конструкции, принцип действия, | Метод деловых игр | ||
| Основы расчета и подбора стандартного оборудования и вспомогательного оборудования. |
|
|
| Семестр | Распределение нагрузки в часах по видам учебной работы | Итого аудиторной работы за семестр | ||||||
| Лекции, час | Лабораторные занятия, час | Практические занятия, час | ||||||
| Всего | Из них с исполь-зованием интерактивных технологий | Всего | Из них с использованием интерактивных технологий | Всего | Из них с использованием интерактивных технологий | Всего | Из них с использованием интерактивных технологий | |
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебное методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Лабораторный практикум
Лабораторный практикум учебным планом дисциплины не предусмотрен.
Практические занятия
|
|
Рабочей программой курса предусмотрены практические занятия. Во время практических занятий студенты на учебных примерах и задачах по тепломассообменному оборудованию предприятий закрепляют знания, полученные при прослушивании лекций и при самостоятельной работе над изучением дисциплины.
Задание 1
По результатам теплового, гидравлического и технико-экономического расчетов выбрать оптимальный вариант нормализованного спирального теплообменника при следующих исходных данных: расход греющего теплоносителя G1=38 кг/с, его температура на входе в теплообменник t′1=130⁰С и выходе из теплообменника t″1=90⁰С, температура нагреваемого теплоносителя на входе и выходе соответственно t′2=16⁰С и t″2=46⁰С.
Греющий и нагреваемый теплоносители - оборотная вода, схема движения теплоносителей противоточная, коэффициент потерь теплоты в теплообменнике ηп = 0,98, материал спиралей - углеродистая сталь с коэффициентом теплопроводности λ = 50 Вт/(м⋅К), толщина спиральной ленты δ = 0,004 м, термические сопротивления загрязнений на поверхности спиральной ленты со стороны греющего и нагреваемого теплоносителей R1 = 2⋅10-4 м2⋅К/Вт и R2 = 3⋅10-4 м2⋅К/Вт, сумма коэффициентов местных сопротивлений в каждом канале теплообменника Σζ = 3, КПД насосных установок для подачи теплоносителей η = 0,63, цена электроэнергии Цэ = 0,02 руб./кВт⋅ч, число часов работы оборудования τр = 8000 ч/год.
Оптимизацию теплообменника выполнить для трех значений ширины канала: b = 0,008, b = 0,012 и b = 0,016 м. В качестве критериев оптимальности (КО) принять: запас по поверхности теплообмена ∆F, коэффициент компактности Кк, коэффициент металлоемкости Км, энергетический коэффициент Ке и приведенные затраты Рs.
Вычертить эскиз теплообменника с указанием конструктивных размеров.
Построить графики зависимости КО от ширины канала, в выводах указать оптимальный вариант нормализованного теплообменника.
Задание 2
Рассчитать и подобрать многоходовые калориферы для калориферной установки, осуществляющей нагрев воздуха, при следующих условиях: греющий теплоноситель - вода с температурой t1'=105⁰С на входе и t1"=52⁰ на выходе, расход воздуха G2=3 кг/с, температура воздуха на входе в установку t2'=-36⁰С и на выходе из нее t2"=26⁰С.
Вычертить эскиз калорифера с указанием конструктивных размеров и схему соединения калориферов в установке по воде и воздуху, указать количество, тип и номер выбранных калориферов, привести их технические характеристики.
Задание 3
Определить длину L и диаметр D пневматической трубы-сушилки с однократным использованием сушильного агента для высушивания влажного песка нагретым воздухом при следующих условиях: производительность сушилки по высушенному материалу G2=0,6 кг/с, начальная влажность песка ω1о=4%, конечная влажность песка ω2о=0,5%, температура свежего воздуха tо=5⁰С, влагосодержание свежего воздуха dо=2 г/кг, температура воздуха после калорифера t1=200⁰С, температура воздуха на выходе из сушилки t2=90⁰С, эквивалентный диаметр частиц материала d=1 мм, начальная температура влажного материала tм1=6⁰С, удельные потери теплоты в окружающую среду qп=20 кДж/кг.
При выполнении расчетов принять давление воздуха в сушилке равным атмосферному, удельную теплоемкость материала см = 0,8 кДж/(кг·К), его насыпную плотность ρм = 1200 кг/м3.
Выбрать схему сушилки с указанием рассчитанных конструктивных размеров, привести выкопировку из h-d-диаграммы с построенными процессами
подогрева воздуха в калорифере и сушки в теоретической и действительной сушилках.
Задание 4
В ректификационной колонне непрерывного действия с сетчатыми тарелками происходит разделение бинарной смеси четыреххлористый углерод - толуол. Мольные доли низкокипящего компонента (четырехклористого углерода) составляют: в исходной меси хF=0,26, в дистилляте хD=0,85 в остатке хW=0,02. Массовая производительность колонны по исходной смеси GF=2,1 кг/с, коэффициент полезного действия тарелки η=0,5, расстояние между тарелками hT=0,37 м. Давление в колонне атмосферное, средняя температура t = 94⁰С.
Определить высоту Н и диаметр D колонны методом теоретических тарелок, число тарелок n, а также тепловой поток QD, отдаваемый охлаждающей воде в теплообменнике - дефлегматоре. Вычертить принципиальную схему ректификационной колонны с указанием рассчитанных конструктивных размеров, построить на миллиметровой бумаге диаграмму равновесия, рабочие линии колонны и ступени изменения концентраций на теоретических тарелках.