Министерство образования и науки Республики Казахстан

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодар, 2013г.

Лист утверждения программа дисциплины (Syllabus)

Форма Ф СО ПГУ 7.18.4/19

Декан энергетического

факультета

___________ Кислов А.П.

(подпись)

«___»_____________2013г.

Составитель: к.т.н., доцент ___________ Приходько Е.В.

Программа дисциплины (Syllabus)
SPTT 5301 Современные научные проблемы теплоэнергетики и теплотехнологии

для магистрантов специальности 6М071700 Теплоэнергетика

Программа разработана на основании рабочей учебной программы, утверждённой «___» _________20__г.
Рекомендована на заседании кафедры от «___»____________20__г.

Протокол №_____.

Заведующий кафедрой ________________ Никифоров А.С.«____» ________20__г.
Одобрена учебно-методическим советом энергетического факультета

«____»______________20__г. Протокол №____

Всего – 1 кредит

Курс: 1

Семестр: 1

Практические /семинарские занятия – 7,5 часов

Лекции - 7,5 часов

СРС – 30 часов

Общая трудоемкость - 45 часов
Форма контроля

Форма итогового контроля Экзамен – 1 семестр

Изучение курса базируется на основных положениях таких дисциплин как «Теплоэнергетические системы и энергоиспользование», «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологии», «Спецвопросы сжигания топлива».

Термическая переработка топлива; надежность работы теплоэнергетического оборудования; природоохранные технологии при работе ТЭЦ.

Приходько Евгений Валентинович, к.т.н., доцент кафедры «Теплоэнергетика»

Кафедра Теплоэнергетика находится в главном корпусе ул. Ломова 64, аудитория 311а, контактный телефон 67-36-26.
3. Предмет, цели и задачи
Предмет дисциплины «Современные научные проблемы теплоэнергетики и теплотехнологии» включается в учебные планы в качестве профильной дисциплины
Цель преподавания дисциплины подготовить специалиста к решению проблем проектирования, исследования и эксплуатации теплоэнергетических и теплотехнологических установок и систем, способного анализировать эффективность схем преобразования энергии, оценивать перспективность новых способов производства энергии, внедрять в практику инновационные разработки.

Задачи изучения дисциплины

- подготовка магистранта к выполнению диссертации, к выработке навыков выбора оптимального решения поставленной технической задачи, в умении ориентироваться в научной и информационно-справочной литературе;

- формирование представлений о системных исследованиях энергетических комплексов для анализа тенденций и закономерностей развития энергетики;

- формирование представлений о методе прогнозного анализа энергетических технологий на основе математического моделирования;

- формирование знаний общих принципов, структуры и функционирования тепловых электрических станций различного вида в современных условиях;

-формирование представлений о проблемах комбинированной выработки электроэнергии и тепла на ТЭЦ;

• 
  формирование знаний общих принципов, структуры и функционирования систем тепло- и электроснабжения промышленных предприятий, постановки и решения задач энергоиспользования в теплотехнологическом производстве на современном этапе индустриального развития;
  

• 
  подготовка к выполнению задач, связанных с обеспечением потребителей энергоресурсами при нормированном качестве, надежности и экономичности;
  

• 
  овладение знаниями о новейших и перспективных технологиях воды на ТЭС и промышленных предприятиях;
  

-дать представление о взаимосвязи технологических, технических и энергетических аспектов теплотехнологии; познакомить с тепловыми, теплотехнологическими и конструктивными схемами тепломассобменных установок, раскрыть основы энергосберегающей технологии;

-знакомство с общими проблемами энергосбережения на современном этапе, в перспективе и государственной политикой Республики Казахстан по энергосбережению и внедрению нетрадиционных источников энергии;

• 
  знакомство с научными, производственными, техническими, экономическими и экологическими мерами, направленными на эффективное использование энергетических ресурсов;
  
• 
  изучение существующих и перспективных способов использования вторичных энергетических ресурсов и энерготехнологического комбинирования;
  

• 
  приобретение знаний о совершенствовании рабочих процессов ТЭС различного вида;
  

• 
  формирование знания конструкций и характеристик современного теплотехнического оборудования и процессов в нем;
  
• 
  формирование знаний о существующих и новых методах решения задач тепло- массо передачи, о способах ее интенсификации;
  

В результате изучения данной дисциплины магистранты должны:

иметь представление:

- об основных направлениях фундаментальных I исследований в теплоэнергетике и теплотехнологии;

• 
  о структуре и функционировании современных тепловых электрических станций различного вида и о комбинированной выработке электроэнергии и тепла на ТЭЦ;
  
• 
  о перспективных методах получения энергии | в парогазовых, газотурбинных и МГД установках;
  

- об общих принципах, структуре и функционировании тепло- и электроэнергетических систем современных промышленных предприятий;

- о перспективах развития централизованных и автономных систем теплоснабжения промышленных предприятий и коммунального сектора;

- об энергетических характеристиках теплотехнологических процессов и установок;

- о принципах построения, структуре и оптимизации теплоэнергетической системы промышленного предприятия, о теплотехнических и энергетических основах теплотехнологии;

- о многообразии теплогехнологических процессов и установок, об основных видах и классификации тепло - и массообменного оборудования;

- о масштабах, направлениях, перспективах и научно-технических проблемах производства и распределения энергоносителей;

- об основных методах подготовки, использования и очистки воды в современной теплотехнологии;

• 
  о способах получения и требованиях к качеству новых видов топлива;
  

• 
  об основах энергоаудита объектов теплоэнергетики;
  

• 
  об экологических аспектах энергосбережения;
  

• 
  правовые и нормативные акты, определяющие эффективность энергоиспоьзования;
  
• 
  основные проблемы и направления научно-технического прогресса в теплоэнергетике и теплотехнике;
  

- способы и проблемы отпуска тепла потребителям в паре и горячей воде с ТЭЦ;

• 
  структуру современных тепловых электрических станций;
  

- структуру и общие принципы функционирования тепло- и электроэнергетических систем промышленных предприятий;

- общие принципы энергоиспользования в теплотехнологическом производстве;

• 
  назначение и основные схемы систем теплоснабжения промышленных предприятий и коммунального сектора;
  
• 
  масштабы, направления и перспективы использования энергоносителей промышленных предприятий;
  
• 
  основные схемы систем производства и распределения энергоносителей и направления их совершенствования;
  
• 
  основные виды теплотехнологических установок и систем и способы их модернизации;
  
• 
  состояние, проблемы и направления развития энергосбережения в мире и Казахстане в настоящее время и в перспективе;
  
• 
  направления и масштабы энергосбережения в отраслях народного хозяйства;
  
• 
  современные методы и приборы контроля и учета энергоносителей;
  
• 
  направления и масштабы использования ВЭР, нетрадиционных возобновляемых источников энергии;
  
• 
  цели, задачи, методики проведения энергоаудита;
  
• 
  существующие и новые научные методы решения задач теплопередачи;
  
• 
  методы математического моделирования теплоэнергетических и теплотехнологических установок и систем;
  
• 
  современные методы расчета теплофизических свойств веществ;
  
• 
  конструкции современных промышленных тепло- массообменных аппаратов и методы их расчета;
  

• 
  использовать научные методы познания для исследования процессов, установок и систем теплоэнергетики и теплотехнологии;
  
• 
  обосновывать выбор схемы ТЭС;
  
• 
  определять энергетические показатели ТЭС различных тепловых циклов;
  

• 
  выбирать основное и вспомогательное оборудование источников тепла и систем теплоснабжения промышленного предприятия;
  

-выполнять расчеты тепло-массообменных аппаратов различной конструкции;

• 
  рассчитывать потребности в энергоносителях;
  

- применять компьютерные технологии при расчете теплотехнологического оборудования систем производства и распределения энергоносителей;

• 
  рассчитывать основные параметры водоподготовительных установок;
  
• 
  обосновывать выбор схемы системы подготовки воды с учетом исходных данных и предъявляемых требований;
  
• 
  обосновывать выбор схемы системы подготовки топлива с учетом вида и качества топлива;
  
• 
  проводить теплотехнические исследования сложных тепломассообменных процессов;
  

- составлять и анализировать топливно-энергетические балансы промышленных предприятий;

- оценивать эффективность энергоиспользования в отраслях народного хозяйства;

• 
  выявлять резервы снижения норм удельного расхода топливно- энергетических ресурсов;
  

- рассчитывать установки нетрадиционных возобновляемых источников энергии;

• 
  разрабатывать мероприятия энергосбережения;
  

- в системном анализе использования энергии в ТЭК и отраслях промышленности.

Основные задачи курса, роль в подготовке магистранта по направлению «Теплоэнергетика». Общая характеристика фундаментальных исследовании теплоэнергетике и теплотехнологии [2].

Новые методы исследования теплофизических процессов на основе современных методик, учитывающих отечественный и мировой уровень развития соответствующих научных направлений.

Современные аналитические и численные методы решения задач теплопроводности. Обратные задачи теплопроводности.

Актуальные задачи конвективного теплообмена и методы их решения. Теория подобия и анализ размерностей как основа физического моделирования процессов тепло-массопереноса.

Направления и методы исследований вынужденной, свободной и смешанной конвекции в трубах и каналах.

Развитые поверхности теплообмена.

Влияние и учет переменности свойств теплоносителей на теплообмен.

Задачи теплообмена в двухфазных средах: кипение, конденсация.

Сопряженные задачи теплообмена.

Актуальные проблемы радиационного теплообмена.

Методы интенсификации тепло - и массообмена.

Специальные вопросы теории горения. Механизмы и кинетика процесса горения органических топлив. Технологии сжигания газового, жидкого и твердого топлива. Современные системы сжигания топлив.

Математическое моделирование и численные методы решения задач тепло- массообмена.

Моделирование тепловых, аэро- и гидродинамических процессов, протекающих в конкретных технических системах [1, 5].

Перспективы развития когенерационных энергоисточников и газогенераторные технологии.

Теплоэнергетические системы промышленных предприятий и их связь с топливно-энергетическим комплексом. Энергоиспользование в промышленном и теплотехнологическом производстве. Энергетические характеристики теплотехнологических производств высоко-, средне- и низкотемпературного уровня.

Классификация систем централизованного теплоснабжения. Тепловые сети, классификация, схемы, конструкции элементов.

Практика построения автоматизированных систем управления технологическими процессами теплоснабжения.

Выбор перспективных схем теплоснабжения городов на базе ПГУ-ТЭЦ.

Централизованное теплоснабжение при параллельной работе АЭС и ТЭЦ.

Анализ эффективности газотурбинной надстройки отопительной котельной.

Применение и повышение эффективности теплофикации на современном этапе.

Перевод котельных на комбинированную схему производства тепловой и электрической энергии.

Современные компьютерные технологии в проектировании и эксплуатации систем теплоснабжения. [2, 3, 6]

Тема 5 Современные промышленные тепло- массообменные установки

План: Современное состояние и краткий обзор развития промышленных тепло­массообменных установок. Основные принципы и тенденции в создании высокоэффективных тепло- массообменных аппаратов и установок.

Тепловой и гидравлический расчет тепло-массообменных установок. Ядерные и термоядерные реакторы: физические процессы, расчет систем охлаждения с однофазным и кипящим теплоносителем; устройства для защиты конструкций от высокой температуры.

Способы и методы интенсификации тепло - и массообмена.

Тепловые насосы, теплонасосные системы теплоснабжения.

Математическое моделирование тепло-масообменных установок и систем [2, 3, 6].

Тема 6 Перспективные паротурбинные и газотурбинные установки: теория и расчет. Комбинированные циклы и установки

План: Структура и функционирование современных тепловых электрических станций различного вида. Реконструкция действующих центральных (районных) котельных в микро-, мини- и малые ТЭС. Анализ эффективности работы ГТУ и перспективы дальнейшего их применения на ТЭЦ.

Перспективные методы получения энергии в парогазовых, газотурбинных и МГД установках.

Схемы и показатели работы паротурбинных и газотурбинных установок.

Маневренность и экономичность ГТУ. Пути повышения КПД [2, 3, 6].

Традиционные и нетрадиционные источники энергии; запасы и ресурсы источников энергии; динамика потребления энергоресурсов и развитие энергетического хозяйства, экологические проблемы энергетики; место нетрадиционных источников в удовлетворении энергетических) потребностей человека.

Использование энергии солнца; физические основы процессов преобразования солнечной энергии; типы коллекторов; принципы их действия и методы расчетов; солнечные коллекторы с концентраторами; аккумулирование тепла; типы аккумуляторов и методы их расчета; солнечные электростанции.

Геотермальная энергия; тепловой режим земной коры, источники геотермального тепла; методы и способы использования геотермального тепла для выработки электроэнергии и в системах теплоснабжения. Энергетическая эффективность комбинирования традиционных и возобновляемых нетрадиционных источников энергии [2, 3, 5, 6].

Актуальность энергосбережения в Казахстане и мире. Государственная политика в области повышения эффективности использования энергии. Энергосбережение и экология. Нормативно-правовая и нормативно­техническая база энергосбережения. Основы энергоаудита объектов теплоэнергетики; особенности энергоаудита промышленных предприятий; экспресс-аудит; углубленные энергетические обследования; энергетический паспорт; энергобалансы предприятий. Интенсивное энергосбережение; критерии энергетической оптимизации. Энергосбережение при производстве и распределении тепловой энергии. Рациональное энергоиспользование в системах производства и распределения энергоносителей. Особенности энергосбережения в высокотемпературных теплотехнологиях. Энергосбережение в системах отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, сушильных, выпарных, ректификационных установках. Энергосбережение в системах электроснабжении промышленных предприятий, в объектах аграрно­промышленного комплекса, жилищно-коммунального хозяйства. Стандартизация и сертификация в области энергосбережения [3, 4, 5, 6].

Системные исследования в энергетике. Объекты системных исследований: энергетические технологии; системы энергетики и управление ими; энергетические комплексы и управление ими. Задачи системных исследований энергетических технологий: комплексный сравнительный анализ эффективности (термодинамический, экономический и экологический) возможных и целесообразных масштабов использования различных энергетических процессов и установок в энергетике. Прогнозный анализ энергетических технологий и структур. Математическое моделирование в прогнозном анализе. Модели экстремальных промежуточных состояний. Системы машинного построения программ. Исследования технологических схем ТЭС и энерготехнологических установок. Исследование свойств систем энергетики, управление их развитием и функционированием (идентифицируемость, прогнозируемость, управляемость). Основные положения теории гетерогенных гидравлических цепей. Исследования переходных процессов и устойчивости в гидравлических системах. Анализ тенденций и закономерностей развития энергетики (глобализация, либерализация, диверсификация, децентрализация, модернизация). Разработка энергетической политики и механизмов ее реализации [2, 3, 6].