Учебно-методические комплексы

Подробнее

сформированности компетенций в области эксплуатации теплотехнического оборудования, управления режимами работы систем тепло- и топливоснабжения, предупреждения и ликвидации аварий, а также участия в наладке и испытаниях оборудования.
3. Структура и содержание
✓ Пояснительная записка — определяет цели и задачи дисциплины, роль предмета в подготовке специалистов-теплотехников, основные разделы курса (техническая термодинамика, теплообмен, гидравлика), формы контроля и итоговую аттестацию.
✓ Паспорт фонда оценочных средств — содержит перечень контролируемых разделов и тем дисциплины с указанием кодов проверяемых общих и профессиональных компетенций и наименований оценочных средств для каждой темы.
✓ Перечень контрольно-оценочных средств практических работ — включает 19 практических и лабораторных работ с указанием наименований тем, названий работ и осваиваемых ОК и ПК. Работы охватывают: определение плотности воздуха, теплоёмкости воздуха, проверку первого закона термодинамики, исследование линий насыщенного водяного пара, определение коэффициента теплопроводности твердого тела, решение задач по законам идеального газа, газовым смесям, теплоёмкости, термодинамическим процессам, циклам газовых и паросиловых установок, теплопроводности, теплопередаче и конвективному теплообмену.
✓ Перечень контрольно-оценочных средств самостоятельной работы — содержит 19 самостоятельных работ с указанием наименований тем, форм контроля, трудоемкости (всего 94 часа) и осваиваемых ОК и ПК.
✓ Практические и самостоятельные работы — основной объем документа. Каждая тема содержит:
[list]
[] вопросы и задачи для самопроверки;
[] практические занятия с задачами по вариантам (с использованием номера варианта i);
[] методические указания по решению задач;
[] расчетные формулы и исходные данные;
[*] ответы и решения для самоконтроля.
[/list]
✓ Тесты для промежуточного и итогового контроля — содержат 50 вопросов с тремя вариантами ответов для итогового тестирования и 10 вопросов для промежуточного контроля по 2 вариантам. Ключи ответов прилагаются.
✓ Контрольные задания — 4 комплексные задачи по основным разделам курса с использованием номера варианта i.
✓ Экзаменационные вопросы — 41 вопрос для подготовки к экзамену, охватывающих все разделы дисциплины: параметры состояния газа, законы идеальных газов, газовые смеси, теплоемкость, первый и второй законы термодинамики, термодинамические процессы, водяной пар, циклы ПСУ, истечение и дросселирование, теплопроводность, теплоотдача, теплопередача, теплообмен излучением.
✓ Экзаменационные билеты — 30 билетов по 3 задания в каждом (2 теоретических вопроса + 1 задача), что обеспечивает объективную оценку знаний.
✓ Критерии выставления итоговой оценки и оценочный лист — содержат четырехуровневую систему оценивания (отлично, хорошо, удовлетворительно, неудовлетворительно) и детализированную таблицу оценки персональных достижений студентов по 7 компетенциям с поуровневой фиксацией проявления признаков (0 — не проявился, 1 — проявился частично, 2 — проявился полностью).
✓ Список литературы — включает основные и дополнительные источники, а также интернет-ресурсы для самостоятельной подготовки.
4. Основные тематические блоки дисциплины
✓ Техническая термодинамика — основные параметры состояния рабочего тела (температура, удельный объем, плотность, давление, единицы измерения), законы идеального газа, характеристическое уравнение состояния, газовая постоянная, смеси идеальных газов, теплоемкость и способы определения количества теплоты, первый закон термодинамики (внутренняя энергия, работа расширения, энтальпия, эквивалентность теплоты и работы), термодинамические процессы (изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный, политропный), второй закон термодинамики (энтропия, T-S диаграмма), теоретические циклы газовых тепловых двигателей (ДВС и ГТУ), реальные газы и водяной пар (процесс парообразования, насыщенный и перегретый пар, i-s диаграмма), истечение газов и паров, дросселирование, циклы паросиловых установок (цикл Ренкина, регенеративный цикл, цикл с вторичным перегревом, теплофикационный цикл).
✓ Теплообмен — основные виды теплопередачи, теплопроводность (плоские и цилиндрические однородные и многослойные стенки), теплоотдача между стенкой и жидкостью (коэффициент теплоотдачи, термическое сопротивление), теплопередача (коэффициент теплопередачи), конвективный теплообмен (вынужденное и свободное движение, ламинарный и турбулентный режимы), теплообмен излучением (законы Стефана-Больцмана, Кирхгофа, степень черноты, экраны), сложный теплообмен (теплоотдача при конденсации и кипении).
5. Методические особенности оценочных заданий
✓ Задания по практическим работам построены с использованием переменной i (номер варианта), что обеспечивает индивидуализацию заданий.
✓ Практические работы включают решение задач с использованием таблиц теплоемкостей, P-V и T-S диаграмм, i-s диаграммы водяного пара.
✓ Лабораторные работы предусматривают экспериментальное исследование термодинамических процессов и определение теплофизических свойств веществ.
✓ Тестовые задания относятся к 1-му уровню сложности и включают 3 варианта ответа, один из которых верен.
✓ Экзаменационные билеты сбалансированы по разделам и включают как теоретические вопросы, так и практические задачи.
✓ Оценочный лист позволяет вести мониторинг сформированности компетенций по бинарно-уровневой системе.
6. Система оценивания
✓ Тестирование — от 0 до 2 ошибок — «отлично», 3–7 ошибок — «хорошо», 8–15 ошибок — «удовлетворительно», свыше 15 — «неудовлетворительно».
✓ Практические работы — «отлично» при правильном оформлении и расчетах, «хорошо» при незначительных ошибках, «удовлетворительно» при небрежном оформлении и грубых ошибках, «неудовлетворительно» при невыполнении обязательных расчетов.
✓ Итоговая оценка — по сумме баллов оценочного листа: 86–100% — «отлично», 71–85% — «хорошо», 56–70% — «удовлетворительно», 55% и менее — «неудовлетворительно».
7. Практическое применение
Комплект КОС используется для проведения текущего контроля и итоговой аттестации по дисциплине «Теоретические основы теплотехники и гидравлика». Документ применим как для аудиторной работы под руководством преподавателя, так и для самостоятельной внеаудиторной подготовки студентов. Форматы заданий позволяют применять индивидуальный подход и вариативность заданий. Особое внимание уделяется практической составляющей — решению теплотехнических задач, работе с диаграммами и таблицами, что максимально приближено к реальной деятельности техника-теплотехника. Комплект полностью соответствует требованиям ФГОС СПО по специальности 13.02.02 и обеспечивает достоверную оценку сформированности общих и профессиональных компетенций (ОК 1–5, 9; ПК 1.1–1.3, 3.1), включая способность осуществлять пуск и останов теплотехнического оборудования, управлять режимами работы систем тепло- и топливоснабжения, участвовать в наладке и испытаниях оборудования.

Подробнее

✓ научиться работать с гидравлическими приборами (манометры, барометры, вакуумметры, пьезометры);
✓ освоить расчёты гидростатического давления, силы давления на стенки, гидравлических сопротивлений, потерь напора;
✓ развить навыки построения характеристик насосов и вентиляторов, определения рабочей точки;
✓ научиться выполнять термодинамические расчёты (теплоёмкость, водяной пар, процессы, дросселирование, истечение);
✓ освоить расчёты теплопередачи, коэффициентов теплоотдачи и теплопроводности, теплообменных аппаратов.
3. Структура и содержание документа
Методические указания структурированы по 6 разделам дисциплины:
Раздел I. Физические свойства жидкостей и газов – лабораторная работа №1 «Изучение физических свойств жидкости»: определение коэффициента теплового расширения жидкости по термометру, измерение плотности ареометром, определение вязкости вискозиметром Стокса и капиллярным вискозиметром, измерение поверхностного натяжения сталагмометром; сравнение опытных данных с табличными значениями.
Раздел II. Основы гидростатики – лабораторные работы №2–3: изучение приборов для измерения давления (манометры, барометры, вакуумметры), их классификация и принципы работы; решение задач на определение гидростатического давления, силы давления на плоские и криволинейные стенки с использованием основного уравнения гидростатики (p = p₀ + ρgh) и формул для полной силы давления на стенку.
Раздел III. Гидродинамика – практические и лабораторные работы №1–7: решение задач с применением законов гидростатики и гидродинамики (расход, скорость, давление); определение числа Рейнольдса при ламинарном и турбулентном режимах (Re = υd/ν, Reкр = 2300); построение напорной и пьезометрической линии по уравнению Бернулли; определение коэффициентов гидравлического сопротивления трубы и местных сопротивлений (внезапное расширение/сужение, поворот потока); расчёт сложных трубопроводов, сифона и гидравлического удара.
Раздел IV. Насосы и вентиляторы – лабораторные и практические работы №3–5: снятие универсальной характеристики центробежного насоса (зависимости H, N, η от Q); исследование параллельного и последовательного включения насосов; построение характеристики насоса и гидравлической сети, определение рабочей точки; выбор основных насосов энергетических предприятий по коэффициенту быстроходности (n_s = 3,65·n·√Q / H^(3/4)); изучение аэродинамических характеристик центробежного вентилятора (полное давление, статическое давление, динамическое давление, КПД).
Раздел V. Основы технической термодинамики – лабораторные работы №10–15: определение объёмной теплоёмкости воздуха при постоянном давлении; определение зависимости между давлением и температурой насыщенного пара по таблицам насыщения; определение теплоты парообразования; определение степени сухости и энтальпии влажного насыщенного пара (x = m_сух/(m_сух + m_ж), i = λ + pυ); исследование изохорного процесса водяного пара (v = const, q = u₂ – u₁); исследование процесса дросселирования водяного пара (расчёт скорости истечения по формулам c_t = 44,8√(i₁ – i₂ + (c₁/44,8)²), m_t = c_t·f/υ).
Раздел VI. Основы теплопередачи – лабораторные работы №16–22: определение коэффициента теплопроводности изоляционного материала по методу цилиндрического слоя (λ = Q·ln(d₂/d₁)/(2πl·(t_c1 – t_c2))); определение коэффициента теплоотдачи горизонтальной трубы; определение коэффициента теплоотдачи при вынужденном движении жидкости с использованием критериальных уравнений (Nu = 0,5·(Gr·Pr)^0,25); исследование процесса конденсации; исследование температуры кипения от давления (уравнение Клапейрона–Клаузиуса); определение коэффициента излучения твёрдого тела по закону Стефана–Больцмана (E = ε·c₀·(T/100)⁴); исследование процесса теплопередачи в теплообменном аппарате (Q = k·Δt·F, k = 1/(1/α₁ + δ/λ + 1/α₂)).
4. Методическая структура каждой работы
Каждая лабораторная и практическая работа имеет единую структуру:
✓ Цель работы – формулировка учебной задачи;
✓ Оснащение (оборудование) – перечень необходимых приборов и инструментов;
✓ Теоретическое введение – основные понятия, определения, расчётные формулы и зависимости;
✓ Ход выполнения работы – пошаговый алгоритм действий с указанием порядка измерений и вычислений;
✓ Таблицы для заполнения – систематизированная форма для записи результатов измерений и расчётов;
✓ Контрольные вопросы – от 3 до 15 вопросов для проверки понимания материала;
✓ Вывод – место для самостоятельного обобщения результатов;
✓ Задачи – для практических работ (по вариантам) и лабораторных работ, закрепляющих расчётные навыки.
5. Содержательные примеры заданий
Из лабораторной работы №1 (физические свойства жидкостей):
Определение коэффициента теплового расширения жидкости: β_T = (ΔW/W)/ΔT, где ΔW = πr²l; опытные значения сравниваются с табличными. Измерение плотности ареометром: ρ = 4m/(πd²h). Определение вязкости вискозиметром Стокса: ν = gd²t(ρ_ш/ρ – 1)/(18l + 43,2l(d/D)). Определение поверхностного натяжения сталагмометром: σ = Kρ/n.
Из лабораторной работы №3 (гидростатическое давление):
Задачи: «Дизельное топливо хранится в цилиндрической емкости высотой 8 м и диаметром 5 м. Определить силу, действующую на боковую стенку хранилища. Плотность дизельного топлива 860 кг/м³». Решение: P = ρ·g·h_ц.т·F_см; для цилиндрической стенки P_бок = ρ·g·h²/2·πd.
Из практической работы №1 (законы гидродинамики):
Задача: «Определить максимальную скорость воды в трубопроводе, если разность уровней ртути в U-образном манометре равна 10 мм рт. ст.». Решение: по формуле v = √(2g·Δh·(ρ_рт/ρ_в – 1)) = √(2·9,81·0,01·(13600/1000 – 1)) = 1,57 м/с.
Из лабораторной работы №6 (гидравлические сопротивления):
Определение числа Рейнольдса: Re = υd/ν. При Re < 2300 – ламинарный режим, при Re > 2300 – турбулентный. Решение задач на определение режима движения воды в трубопроводе по заданному расходу, диаметру и температуре.
Из практической работы №3 (характеристики насосов):
Построение универсальной характеристики насоса и гидравлической сети. Определение рабочей точки как пересечения характеристики насоса H(Q) и характеристики сети H_сети = H_ст + A·Q². Коэффициент быстроходности насоса: n_s = 3,65·n·√Q / H^(3/4). Классификация насосов по n_s: центробежные (40–300), диагональные (300–500), осевые (500–2000).
Из лабораторной работы №13 (водяной пар):
Определение степени сухости влажного насыщенного пара: x = m_сух/(m_сух + m_ж). Энтальпия влажного пара: i = λ + p·υ, где λ = c'_m·t_н. Задачи на определение параметров пара по таблицам насыщения и is-диаграмме.
Из лабораторной работы №16 (теплопроводность изоляции):
Расчёт коэффициента теплопроводности по методу цилиндрического слоя: λ = Q·ln(d₂/d₁)/(2πl·(t_c1 – t_c2)). Обработка результатов с определением погрешностей: δλ = δI + δU – δl – δ(t_c1 – t_c2) + δd. Построение графика зависимости λ = f(ṫ).
6. Формируемые профессиональные компетенции
В результате выполнения работ студент осваивает следующие умения и знания:
✓ Теплотехнические расчёты – термодинамических циклов, расходов топлива, теплоты и пара, КПД, потерь теплоты через ограждения и изоляцию, тепловых и материальных балансов, площади поверхности нагрева;
✓ Гидравлические расчёты – параметров при расчёте трубопроводов и воздуховодов, определение потерь давления, расхода, скорости;
✓ Построение характеристик – насосов и вентиляторов, определение рабочей точки;
✓ Знание параметров – состояния термодинамической системы, единиц измерения и соотношений между ними;
✓ Знание законов – термодинамики, теплопередачи, гидростатики и гидродинамики;
✓ Знание устройств – насосов, вентиляторов, теплообменных аппаратов и их характеристик.
7. Требования к оформлению работ
Работа оформляется на одной стороне стандартного листа формата А4 (210×297 мм) белой односортной бумаги. Допускается два способа оформления: компьютерный (шрифт Times New Roman, кегль 12–14 пунктов, полуторный межстрочный интервал) или рукописный (разборчивый почерк, высота букв и цифр не менее 2,5 мм). Работы должны иметь общую нумерацию страниц; на титульном листе номер страницы не ставится.
8. Информационное обеспечение
Основные источники:
✓ Смирнова М.В. Теоретические основы теплотехники. – Ин-Фолио, 2010.
✓ Пряхин А., Семенов П. Теплотехника. – Академкнига, 2011.
✓ Быстрицкий Г.Ф. Общая энергетика. – КноРус, 2010.
✓ Малик-Аракелян А.Т., Коробко В.И., Брюханов О.Н. Основы гидравлики и теплотехники. – М.: Академия, 2010.
✓ Ухин Б.В., Гусев А.А. Гидравлика. – Инфра-М, 2009.
Дополнительные источники:
✓ Буров А.Л., Назаров В.И., Чиж В.А. Теплотехнические измерения и приборы. – Техноперспектива, 2008.
✓ Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – МЭИ, 2009.
Интернет-ресурсы:
✓ www.katalog.iot.ru – каталог образовательных ресурсов;
✓ www.labstend.ru – учебное оборудование и наглядные пособия.
9. Профессиональная направленность документа
Методические указания ориентированы на подготовку специалистов в области теплоснабжения и теплотехнического оборудования, способных:
✓ Выполнять теплотехнические расчёты – для проектирования и эксплуатации котельных, тепловых сетей, теплообменных аппаратов;
✓ Проводить гидравлические расчёты – трубопроводов, систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения;
✓ Выбирать насосное и вентиляторное оборудование – на основе характеристик и параметров сети;
✓ Исследовать свойства рабочих тел – воды, водяного пара, газов и их влияние на процессы теплопередачи и гидродинамики;
✓ Оценивать тепловые потери – через ограждающие конструкции, изоляцию трубопроводов и оборудования;
✓ Анализировать работу теплообменных аппаратов – рассчитывать коэффициенты теплопередачи, площади поверхности нагрева, температурные режимы.
Методические указания обеспечивают системную практическую подготовку студентов в области теплотехники и гидравлики, что является фундаментом для профессиональной деятельности по эксплуатации, наладке и проектированию систем теплоснабжения и теплотехнического оборудования.

Подробнее

Практическое занятие №7 — процессы изменения состояния воды и водяного пара (сухой насыщенный, влажный насыщенный, перегретый пар, hs-диаграмма).
✓ Практическое занятие №8 — термодинамические циклы тепловых двигателей (ДВС с подводом теплоты при постоянном объёме, давлении, комбинированный; циклы ГТУ).
✓ Практическое занятие №9 — термодинамические циклы теплосиловых установок (цикл Ренкина, вторичный перегрев пара).
✓ Практическое занятие №10 — теплоотдача (свободное и вынужденное движение, критерии подобия, теплоотдача при обтекании труб).
✓ Практическое занятие №11 — теплопередача (плоская стенка, коэффициент теплопередачи, термическое сопротивление).
✓ Практическое занятие №12 — определение физических свойств жидкостей.
✓ Практическое занятие №13 — расчёт сил давления на стенки сосудов (гидростатическое давление, сила давления на стенки и дно).
✓ Практическое занятие №14 — определение режима движения жидкости (число Рейнольдса, ламинарный и турбулентный режимы).
✓ Практическое занятие №15 — расчёт гидравлических сопротивлений (местные сопротивления, эквивалентная длина).
Методические указания содержат примеры расчётов, таблицы данных, формулы и контрольные вопросы, что обеспечивает комплексную подготовку по теоретическим основам теплотехники и гидравлики.

Подробнее

✓ Задания для самостоятельной работы: представлен перечень из 21 самостоятельной работы, охватывающих основные темы дисциплины:
Гидравлика: история развития, характеристики рабочих жидкостей, основное уравнение гидростатики, приборы для измерения давления, уравнение неразрывности, уравнение Бернулли, режимы движения жидкости, гидравлические потери, виды трубопроводов.
Теплотехника: термодинамические процессы, интеграл Клаузиуса, уравнение состояния реальных газов, законы тепломассообмена, теплопроводность, теплоотдача, радиационный теплообмен, теплообменные аппараты.
Гидромашины и приводы: виды насосов, кавитация, поршневые насосы, гидравлические системы, схемы соединения гидро- и пневмоприводов, пневматические машины.
✓ Методические рекомендации: представлены указания по составлению конспекта, решению задач (с критериями оценки по этапам) и оформлению рефератов (структура, порядок защиты, критерии оценки).
✓ Приложения: содержат образец титульного листа реферата и список литературы.

Подробнее

плоскую, цилиндрическую и шаровую стенки, теплоотдача при ламинарном и турбулентном пограничном слое, при внешнем обтекании труб и в трубах, при свободной конвекции, при конденсации и кипении, радиационный теплообмен.
Гидромашины и компрессоры: классификация гидравлических машин, поршневые, роторные, шестеренные, пластинчатые, центробежные, вихревые и погружные насосы, кавитация, расчет гидроприводов, схемы соединения гидро- и пневмоприводов, условные графические обозначения, динамические и объемные компрессоры.
✓ Структура каждой работы: включает тему, цель, порядок выполнения работы, теоретические сведения, задания, контрольные вопросы и список литературы.
✓ Система оценивания: представлена система оценивания практических работ, учитывающая качество выполнения задания, оформления отчета и устных ответов.
✓ Список литературы: содержит основные и дополнительные источники, а также интернет-ресурсы.