Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Кулебакский металлургический колледж»

рабочая ПРОГРАММа ДИСЦИПЛИНЫ

ТЕПЛОТЕХНИКА

название дисциплины

2013 г.

Рабочая программа дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальностям среднего профессионального образования (далее СПО)

__150401__ Металлургия черных металлов

^{код наименование специальности (профессии)}

Организация-разработчик: _ Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования «Кулебакский металлургический колледж»_

Разработчик: __Шилова М.В. - преподаватель ГБОУ СПО «КМК»____

2013 г.

^©

^©

^©

^©

^©

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

1. ПАСПОРТ рабочей ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

5

2. СТРУКТУРА и содержание УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

6

3. условия реализации рабочей программы учебной дисциплины

7

4. Тематический план рабочей программы профессионального модуля

8

5. Контроль и оценка результатов Освоения 13

дисциплины

1. паспорт РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ

ТЕПЛОТЕХНИКА

название дисциплины

1.1. Область применения программы

Рабочая программа учебной дисциплины является частью примерной основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности (специальностям) СПО

150401 Металлургия черных металлов

^{код название}

Рабочая программа учебной дисциплины может быть использована в профессиональной подготовке по специальности «Металлургия черных металлов».

Рабочая программа может быть использована в дополнительном профессиональном образовании и профессиональной подготовке работников в металлургической области при наличии среднего (полного) общего образования.

1.2. Место дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы:

______Дисциплина относится к общепрофессиональным дисциплинам_________________

1.3. Цели и задачи дисциплины - требования к результатам освоения дисциплины:

В результате изучения обязательной части цикла обучающийся по общепрофессиональным дисциплинам должен:

уметь:

выполнять теплотехнические расчеты;

выбирать огнеупорные материалы по их назначению и условиям эксплуатации;

работать с нормативными и справочными документами при выполнении

практических заданий и курсового проекта;

знать:

характеристику топлива, основы теории горения, конструкции устройств

для сжигания топлива;

основы механики печных газов;

основы теплопередачи;

общие сведения о нагреве металла;

огнеупорные материалы и строительные элементы печей;

устройства и принципы действия металлургических печей, тепло- и массообмен в них;

1.4. Рекомендуемое количество часов на освоение программы дисциплины:

максимальной учебной нагрузки обучающегося 210 часа, в том числе:

обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося - 140 часов;

самостоятельной работы обучающегося - 70 часов.

2. Структура и содержание учебной дисциплины.

2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

Объем часов

Максимальная учебная нагрузка (всего)

210

Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)

140

в том числе:

практические занятия

30

контрольные работы

1

Самостоятельная работа обучающегося (всего)

40

в том числе:

Самостоятельная работа над курсовым проектом 30

Итоговая аттестация в форме - 1 семестр- зачет, 2 семестр- экзамен

3. условия реализации программы

3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению

Реализация программы дисциплины требует наличия учебного кабинета «Теплотехника».

Оборудование, технические средства обучения учебного кабинета: компьютеры, DVD, мультимедийный проектор, программное обеспечение, комплекты плакатов.

3.2. Информационное обеспечение обучения

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

Основные источники:

1. КривандинВ.И. Теория, конструкция и расчеты металлургических печей. - М.:Металлургия, 1986г.т.1

2. Мастрюков Б.С. Теория, конструкция и расчеты металлургических печей. - М.:Металлургия, 1986г.т.2

3. Глинков М.А. Оющая теория тепловой работы печей - М.: Металлургия, 1990г.

4.Казанцев Е.И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. - М.: Металлургия, 1978г.

5. Кацевич Л.С. Теория теплопередачи и тепловые расчеты электрических печей. - М.: Энергия, 1977г.

6. Лебедев Н.С.,Телегин А.С. Конструкции и расчет нагревательных устройств. - М.: Машиностроение, 1975.

7.Луканин В.Н. Теплотехника.- М.: Высшая школа, 1999 г.

8. Филимонов Ю.П. , Громова Н.С. Топливо и печи. - М.: Металлургия, 1987г.

9. Франценюк И.В., Франценюк Л.И. Современное металлургическое производство. М.: Металлургия, 1999 г.

Дополнительные источники:

7. Электронные учебники по теплотехнике.

4. Тематический план рабочей программы Теплотехника

Наименование разделов и тем

Содержание учебного материала, лабораторные и практические работы, самостоятельная работа обучающихся, курсовая работа (проект)

Объём часов

Уровень освоения

1

2

3

4

Раздел 1 Топливо и расчеты горения топлива

Введение в теплотехнику.

16

Тема 1.1 Общая характеристика топлива

Содержание учебного материала.

2

1.

Определение понятия топлива. Характеристика топлива (классификация, химический состав, теплота сгорания), понятие об условном топливе. Виды топлива (твердое, жидкое, газообразное).Принципы топливной политики.

Самостоятельная работа обучающегося:

- Характеристика генераторного газа.

2

Тема 1.2.

Основы теории горения

Содержание учебного материала.

2

1.

Общая характеристика процессов горения. Горение газообразного, жидкого и твердого топлива.

Самостоятельная работа обучающегося:

-Калориметрическая температура горения.

2

Тема 1.3 Расчеты горения топлива.

Содержание учебного материала.

6

1

Горение полное и неполное. Определение теоретического и действительного расхода воздуха и дутья, обогащенного кислородом, на горение топлива. Обоснование выбора коэффициента избытка воздуха в зависимости от вида сжигаемого топлива. Определение состава и количества продуктов сгорания. Определение теплоты сгорания топлива. Составление материального баланса процесса горения топлива. Температура горения топлива (теоретическая, калориметрическая, действительная) и ее определение.

Практические занятия:

Расчет теплоты сгорания различных видов топлив. Полный расчет горения жидкого или газообразного топлива.

6

Тема 1.4 Устройства для сжигания топлива

Содержание учебного материала.

1

Общие принципы выбора рациональных методов сжигания топлива в печах. Устройства для сжигания газа: горелки с предварительным и внешним смешением, турбулентные, с регулируемой длиной факела, плоскопламенные. Конструкции горелок, область их применения.

Устройства для сжигания жидкого топлива (форсунки низкого и высокого давления). Требования к форсункам, их конструкции и область применения.

Самостоятельная работа обучающегося:

Устройства для сжигания твердого пылеобразного топлива.

2

Раздел 2 Основы механики печных газов

12

Тема 2.1 Статика газов

Содержание учебного материала.

2

1.

Общие сведения о газах. Газы идеальные и реальные. Зависимость объема, плотности и вязкости газов от температуры. Основное уравнение статики жидкостей и газов. Распределение давления по высоте печи.

Самостоятельная работа обучающегося:

Статический и геометрический напоры, методы их измерения, векторы.

2

Тема 2.2 Динамика газов

Содержание учебного материала.

4

1.

Особенности и режимы движения газов в печах. Уравнение Бернулли. Потерянный напор и его составные части. Динамический напор.

Дозвуковое и сверхзвуковое движение газов. Простое сопло и сопло Лаваля.

Струйное течение. Свободные и ограниченные струи, струйные аппараты, вентиляторы и дымососы.

Самостоятельная работа обучающегося:

Движение газов и рациональный режим давления в печи.

2

Практическое занятие:

Расчет сопротивления дымового тракта печи.

Расчет высоты дымовой трубы.

Расчет эжектора или подбор вентилятора и дымососа.

6

Раздел 3 Основы теплопередачи

20

Тема 3.1 Общая характеристика теплообменов

Содержание учебного материала.

2

1.

Основные понятия теории теплообмена: температурное поле, градиент температуры, изотермические поверхности, тепловой поток, плотность теплового потока. Способы переноса тепла.

Самостоятельная работа обучающегося:

Процессы, протекающие при нагреве металла.

2

Тема 3.2 Теплопроводность

Содержание учебного материала.

4

1.

Теплопроводность при стационарном состоянии. Передача тепла через одно-многослойную плоскую стенку. Передача тепла через цилиндрическую стенку. Коэффициент теплопроводности, понятие о тепловом сопротивлении.

Нестационарная теплопроводность.

Практические занятия:

Расчет количества тепла , передаваемого через многослойную плоскую стенку.

2

Самостоятельная работа обучающегося:

Физический смысл коэффициента температуропроводности.

2

Тема 3.3 Конвективный теплообмен

Содержание учебного материала.

2

1.

Физические основы теплообмена конвекцией. Коэффициент теплоотдачи. Конвекция свободная и вынужденная.

Практические занятия:

- Расчет передачи тепла конвекцией

4

Самостоятельная работа обучающегося:

Применение теории подобия к изучению конвективного теплообмена.

2

Тема 3.4 Теплообмен излучением

Содержание учебного материала.

6

1.

Основные понятия и законы теплового излучения абсолютно черных и серых тел.

Теплообмен излучением между поверхностями, разделенных ослабляющей средой. Излучение светящегося пламени.

Сложный теплообмен излучением и конвекцией в рабочем пространстве печи. Суммарный коэффициент теплоотдачи. Коэффициент теплопередачи.

Практические занятия:

Определение приведенного коэффициента излучения в системе «газ-кладка-металл»

Определение коэффициентов теплоотдачи конвекцией, излучением и суммарного коэффициента теплоотдачи.

4

Самостоятельная работа обучающегося:

Подготовка к практической работе

2

Раздел 4 Нагрев металла

6

Тема 4.1 Окисление и обезуглероживание металла

Содержание учебного материала обучающегося.

1

1.

Окисление и обезуглероживание поверхности металла при нагреве в печах. Причины, вызывающие окисление и обезуглероживание металла. Факторы, влияющие на степень окисления и обезуглероживания.

Практические занятия:

Самостоятельная работа обучающегося:

Методы борьбы с окислением и обезуглероживанием металла.

2

Тема 4.2 Основы рациональной технологии нагрева металла

Содержание учебного материала.

1

1.

Температура и продолжительность нагрева металла. Равномерность нагрева металла. Перегрев и пережог металла. Термические напряжения. Режимы нагрева металла.

Практические занятия:

Самостоятельная работа обучающегося:

-. Факторы, обеспечивающие рациональную технологию нагрева металла.

2

Тема 4.3 Расчет нагрева металла

Содержание учебного материала.

2

1.

Общая характеристика методов расчета нагрева металла. Термически тонкие и термически массивные тела. Режимы нагрева тонких и массивных тел. Экономическая оценка режимов нагрева. Расчет продолжительности нагрева тонких и массивных тел.

Самостоятельная работа обучающегося:

Принципы скоростного нагрева металла.

2

Практические занятия:

Расчет продолжительности нагрева тонкого и массивного тел при постоянной температуре печи.

2

Раздел 5 Огнеупорные материалы и строительные элементы печей

10

Тема 5.1 Огнеупорные, теплоизоляционные, другие строительные материалы и металлы, применяемые при сооружении печей

Содержание учебного материала.

8

1.

Требования, предъявляемые к огнеупорным материалам. Классификация и свойства огнеупорных изделий.

Кремнеземные огнеупорные материалы. Динасовые огнеупоры. Динасохромит, безобжиговый динас. Сырье и основы технологии производства динаса. Основные свойства динасовых изделий. Область применения кремнеземистых огнеупоров.

Алюмосиликатные огнеупорные материалы: полукислые, шамотные и высокоглиноземистые. Сырье и основы технологии их производства. Свойства алюмосиликатных огнеупоров и область их применения.

Магнийсодержащие огнеупорные материалы:периклазовые (магнезитовые), форстеритовые, шпинелидные (периклазохромитовые, хромопериклазовые), доломитовые, смолодоломитопериклазовые. Сырье и основы технологии их производства. Основные свойства и область применения магнийсодержащих огнеупорных изделий.

Углеродсодержащие огнеупорные материалы: углеродистые( угольные, коксовые, графитовые) карборундовые (карбидокремниевые). Сырье и основы технологии их производства. Основные свойства и область применения огнеупоров.

Цирконийсодержащие (циркониевые и цирконовые) огнеупорные материалы. Сырье и основы технологии их производства. Основные свойства и область применения огнеупоров.

Теплоизоляционные материалы. Требования, предъявляемые к ним. Способы получения теплоизоляционных материалов. Естественные теплоизоляционные материалы (легковесные, пенокерамические, волокнистые). Способы их изготовления и эффективность применения.

Огнеупорные растворы, набивочные массы, обмазки, бетоны: их состав, свойства, область применения.

Строительные материалы: красный кирпич, бутовый камень, бетон, гидроизоляционные материалы; их свойства и область применения.

Самостоятельная работа обучающегося:

Рядовые, жаростойкие и жаропрочные стали и чугуны, применяемые при сооружении металлургических печей, их характеристика.

2

Тема 5.2 Кладка и строительные элементы печей

Содержание учебного материала.

2

1

Кладка печей. Категории и методы кладки. Кладка сухая и на растворе. Температурные швы и их назначение. Область применения различных методов кладки печей. Контроль качества кладки печей. Фундаменты: требования, предъявляемые к ним, правила их выполнения. Каркасы , их назначение, конструкции.

Самостоятельная работа обучающегося:

Кладка сводов, стен, пода, дымовых труб, дымовых боровов.

2

Раздел 6. Утилизация тепла в металлургических печах

6

Тема 6.1 Теплотехнические основы утилизации тепла отходящих дымовых газов

Содержание учебного материала.

2

1.

Общая характеристика методов утилизации тепла отходящих дымовых газов. Сравнительная характеристика различных методов утилизации тепла дымовых газов.

Самостоятельная работа обучающегося:

Значение утилизации для повышения эффективности работы печей.

2

Тема 6.2 Рекуперативные, регенеративные теплообменники и котлы-утилизаторы

Содержание учебного материала.

2

1.

Общая характеристика теплообмена в рекуператорах. Конструкция рекуператоров. Экономическая эффективность их работы

Общая характеристика теплообмена в регенераторах. Конструкция регенераторов. Экономическая эффективность их работы .

Самостоятельная работа обучающегося:

Общая характеристика и схема работы котлов-утилизаторов. Место установки, экономическая эффективность их применения.

2

Практические занятия:

Расчет рекуператора.

2

Тема 6.3 Охлаждение печей и очистка дымовых газов

Содержание учебного материала.

2

1.

Назначение процесса охлаждения металлургических печей. Водяное охлаждение элементов конструкции печей, его особенности. Испарительное охлаждение. Преимущества испарительного охлаждения печей перед водяным.

Вредные выбросы металлургических печей. Способы очистки газов. Классификация и конструкция очистных установок, эффективность работы.

Самостоятельная работа обучающегося:

Утилизация улавливаемых выбросов металлургических печей.

2

Раздел 7. Металлургические печи и конвертеры

10

Тема 7.1 Классификация и общая характеристика тепловой работы печей.

Содержание учебного материала.

2

1.

Классификация печей по технологическим и конструктивным признакам, принципу тепловыделения. Режимы работы печей: радиационный, конвективный и слоевой.

Теплотехнические характеристики работы печей: температурный и тепловой режимы, , производительность. Тепловой баланс и расход топлива (электроэнергии).

2

Самостоятельная работа обучающегося:

Коэффициент полезного теплоиспользования

Практические занятия:

Расчет статей приходной и расходной частей теплового баланса печи или ее элемента. Определение расхода топлива с использованием теплового баланса.

6

Тема 7.2 Топливные печи, конвертеры и электрические печи

Содержание учебного материала.

2

1.

Доменные печи, их устройство. Анализ тепловой работы доменной печи (использование физического и химического тепла газов, подогрева дутья, комбинированного дутья). Служба огнеупоров в производстве чугуна. Технико-экономические показатели работы доменных печей, пути их повышения.

Вагранки, их устройство. Анализ тепловой работы вагранки ( подогрев дутья, температурные зоны). Футеровка: требования, предъявляемые к ней; технико-экономические показатели работы и пути совершенствования футеровок.

.

Мартеновские печи, их устройство. Анализ тепловой работы печей (использование различных методов сжигания топлива; роль факела; использование дутья, обогащенного кислородом). Служба огнеупоров в мартеновском производстве. Технико-экономические показатели работы мартеновских печей, пути их повышения.

Двухванные печи, их устройство.

Самостоятельная работа:

Обжиговые печи пересыпные и с выносными топками, их устройство, футеровка и особенности тепловой работы. Технико-экономические показатели и перспективы развития обжиговых печей

4

РАБОТА НАД КУРСОВЫМ ПРОЕКТОМ

30

ИТОГО:

80-теория

30-практика

40-самост.работа

30-курсов.проект

5. Контроль и оценка результатов освоения Дисциплины

Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий, тестирования, а также выполнения обучающимися индивидуальных заданий, проектов, исследований.

Результаты обучения

(освоенные умения, усвоенные знания)

Формы и методы контроля и оценки результатов обучения

Умения:

- производить расчеты процессов горения и теплообмена в металлургических печах;

- решение практических задач;

-проводить расчет нагрева термически тонких массивных тел;

- составление зачета по практическим занятиям;

- расчет теплового баланса печи;

- контрольная работа;

- расчет производительности печи;

- контрольная работа с использованием ПЭВМ;

Знания:

- предмет, метод и задачи теплотехники;

- индивидуальный опрос;

- основные положения теплотехники и теплоэнергетики;

- фронтальный опрос;

- назначение и свойства огнеупорных материалов;

- контрольная работа;

- устройство и принцип действия металлургических печей;

- тестирование;

- топливо металлургических печей и методику расчетов горения топлива

- тестирование;

- закономерности процессов тепломассообмена в металлургических печах;

Контрольная работа

6