_ ОД.Ф.8 Термодинамика и рабочие процессы двигателей

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Кузбасская государственная педагогическая академия» (КузГПА)
Технолого-экономический факультет
Кафедра профессионального обучения, экономики и общетехнических дисциплин
УТВЕРЖДЕНО
решением кафедры
от _______ протокол № __
заведующий кафедрой
__________А.Н. Ростовцев
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
_
ОД.Ф.8 Термодинамика и рабочие процессы двигателей
(индекс дисциплины по учебному плану, название дисциплины)
Специальность: 050501.15 Профессиональное обучение (автомобили и автомобильное
хозяйство)
Согласовано:
декан факультета,
председатель ученого совета факультета
_______________А.Г. Дорошенко
«___» ______________ 201_ г.
Разработчик:
___________ С.В. Варенков, доцент
Новокузнецк 2010
1
Рабочая программа
Б.1 Выписка из ГОС ВПО
Ф СТО КузГПА 2.2-03/02- 2010-02
Индекс по
ГОС ВПО
СД.Ф.08
Наименование дисциплины и её содержание
Термодинамика и рабочие процессы двигателей
Термодинамические система, параметры состояния, газовые
смеси. Первый закон термодинамики и термодинамические
процессы, теплота и работа; изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный, политропный процессы. Второй закон
термодинамики, замкнутые круговые, термодинамические
процессы – циклы, циклы прямые и обратные, цикл Карно.
Термодинамические циклы двигателей внутреннего сгорания
(ДВС); ДВС как источник энергии; действительные циклы
поршневых ДВС; процессы газообмена и сжатия; смесеобразование и сгорание в двигателях с воспламенением от искры;
процессы смесеобразования и сгорания в дизелях. Топливная
аппаратура двигателей; технико-экономические и экологические показатели автомобильных двигателей.
Трудоемкость по
ГОС
ВПО
200
1.Цель и задачи дисциплины:
Цель дисциплины «Термодинамика и рабочие процессы двигателей»
- теоретическое и практическое ознакомление студентов с методами получения, преобразования, передачи и использования тепловой энергии; принципами действия, конструктивными особенностями тепловых устройств и систем; обучение студентов методологии проведения расчета различных
устройств и систем.
Задачи дисциплины «Термодинамика и рабочие процессы двигателей»:
- формирование у студентов знаний термодинамической терминологии,
законов получения и преобразования энергии, методов анализа эффективности использования теплоты; областей применения и потенциальных возможностей двигателей внутреннего сгорания;
- умение правильно формулировать и решать разнообразные прикладные задачи с использованием основных законов термодинамики связанных с
профилем педагогической деятельности.
2.Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Студент, изучивший дисциплину должен:
знать
- основные понятия, определения и законы термодинамики;
- термодинамические процессы и циклы Карно;
2
- способы задания состава газовой смеси;
- общие методы исследования процессов изменения состояния рабочих тел;
- основные характеристики термодинамических процессов;
- термодинамические циклы двигателей внутреннего сгорания;
- процессы смесеобразования и сгорания в двигателях;
- топливную аппаратуру двигателей;
- технико-экономические и экологические показатели автомобильных
двигателей;
уметь
- определять основные параметры термодинамических процессов;
- строить в термодинамических диаграммах циклы Карно, циклы двигателей
внутреннего сгорания и циклы газотурбинных двигателей;
- определять параметры состояния газовой смеси;
- пользоваться методиками расчетов основных тепловых и энергетических
характеристик двигателей;
- определять технико-экономические и экологические показатели автомобильных двигателей;
владеть
- навыками построения различных термодинамических процессов и циклов в
термодинамических диаграммах;
- методиками расчета тепловых и энергетических показателей двигателей;
- способами задания состава газовой смеси;
- топливной аппаратурой двигателей.
Б.2 Объем дисциплины и виды учебной работы
Ф СТО КузГПА 2.2-03/02- 2010-03
Виды учебной работы
Аудиторная работа (всего)
Лекции
Семинарские (практические) занятия
Лабораторные занятия
Самостоятельная работа
Общая трудоемкость
Объем
(кол-во час.)
88
48
40
112
200
3
Б.3Семестры и вид отчетности по дисциплине
Ф СТО КузГПА 2.2-03/02- 2010-04
Семестр
Форма итогового контроля
(зачет, экзамен, контрольная работа)
зачет
Экзамен
5
6
Б.4 Содержание дисциплины
Ф СТО КузГПА 2.2-03/02- 2010-05
1 Разделы, темы дисциплины и формы учебной работы
№
Разделы, темы
Предмет термодинамика, ее
место и роль в подготовке
педагогических кадров
2. Основные понятия и определения термодинамики
3. Первый закон термодинамики
4. Второй закон термодинамики
5. Термодинамические процессы
6. Циклы двигателей внутреннего сгорания (ДВС)
Итого:
Лекции
(кол-во
час.)
Практические занятия (кол-во
час.)
Лабораторные
занятия
(кол-во
час.)
1.
Самостоятельная
работа
(кол-во
час.)
6
2
6
4
10
4
4
10
6
4
16
10
8
20
20
20
60
48
40
112
4
2 Тематическое планирование
№
1
2
3
Раздел ГОС
Лабораторные
работы (название
и № темы)
(колво
час.)
2
2. Термодинамические диаграммы
4
2
2. Газовые смеси
4
Лекции (название и № темы)
(кол-во
час.)
1. Предмет термодинамика, ее место и
2
роль в подготовке педагогических кадров.
Связь теплотехнических дисциплин с другими отраслями знаний. Основные исторические этапы становления теплотехники,
роль теплотехники в научно-техническом
прогрессе, развитие новой техники и
технологии
2. Основные понятия и определения термодинамики. Предмет технической термодинамики и ее методы. Термодинамическая система. Основные параметры состояния. Равновесное и неравновесное состояние. Уравнение состояния. Термическое и
калориметрическое уравнения состояния.
Теплота и работа как форма передачи
энергии. Термодинамический процесс.
Равновесные и неравновесные процессы.
Круговые процессы /циклы/
2. Газовые смеси. Способы задания состава смеси, соотношения между массовыми
и объемными долями. Вычисление параметров состояния смеси, определение кажущейся молекулярной массы и газовой
постоянной смеси. Определение парциальных давлений компонентов
Практические занятия (название и
№ темы)
(колво
час.)
5
4
5
6
7
2. Теплоемкость. Массовая, объемная и
молярная теплоемкости. Теплоемкость при
постоянном объеме и давлении. Зависимость теплоемкости от температуры и давления. Средняя и истинная теплоемкости.
Формулы и таблицы для определения теплоемкостей. Теплоемкость смеси рабочих
тел
3. Сущность первого закона термодинамики. Формулировка первого закона термодинамики. Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Определение
работы и теплоты через термодинамические параметры состояния
3. Внутренняя энергия. Энтальпия. Энтропия. PV и TS-диаграммы. Уравнение
первого закона термодинамики для потока
4. Сущность второго закона термодинамики. Термодинамические циклы тепловых
машин. Прямые и обратные циклы. Термодинамический КПД и холодильный коэффициент
2
2
2.Теплоемкость 4
газов
2
2
3. Первый закон термодинамики
4
6
8
4. Циклы Карно и анализ их свойств. Математическое выражение второго закона
термодинамики. Изменение энтропии в
необратимых процессах
9
4. Философское и статистическое толкование второго закона термодинамики. Изменение энтропии и работоспособность изолированной термодинамической системы
2
5.Общие методы исследования процессов
изменения состояния рабочих тел
2
10
5.Политропные процессы
5.Основные характеристики политропных
процессов. Изображение в координатах PV
и TS
2
4
5. Основные газовые процессы
4
2
2
5. Основные термодинамические процессы: изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный - частный случай политропного процесса
5. Термодинамические процессы в реальных газах. Свойства реальных газов
2
Термодинамические циклы двигателей
внутреннего сгорания (ДВС)
2
4.
4. Второй закон
термодинамики
2
6.Теоретически
е циклы ДВС
4
7
1. ДВС как источник энергии ДВС
2
6. Действительные циклы поршневых ДВС
2
6. Процессы газообмена и сжатия ДВС
2
6.Смесеобразование и сгорание в двигателях с воспламенением от искры
6. Процессы смесеобразования и сгорания
в дизелях
6. Топливная аппаратура двигателей
6.Действительн
ые циклы ДВС
4
6.Процессы
смесеобразования и сгорания
4
6.
Топливная
аппаратура
двигателей
4
2
2
2
6.Технико-экономические и экологические
показатели автомобильных двигателей
2
6.Основные пути повышения энергетической эффективности ДВС
2
6. Перспективные пути развития ДВС
2
8
3.Содержание дисциплины
№
п/п
Тема и её содержание
(колво
час.)
Предмет термодинамика, ее место и роль в подготовке педагогических кадров. Связь теплотехнических дисциплин с
другими отраслями знаний. Основные исторические этапы становления теплотехники, роль теплотехники в научнотехническом прогрессе, развитие новой техники и технологии . Предмет термодинамика, ее место и роль в подготовке педагогических кадров. Связь теплотехнических дисциплин с другими отраслями знаний. Основные исторические
этапы становления теплотехники, роль теплотехники в научно-техническом прогрессе, развитие новой техники и
технологии
Основные понятия и определения термодинамики. Предмет технической термодинамики и ее методы. Термодинамическая система. Основные параметры состояния. Равновесное и неравновесное состояние. Уравнение состояния. Термическое и калориметрическое уравнения состояния. Теплота и работа как форма передачи энергии. Термодинамический
процесс. Равновесные и неравновесные процессы. Круговые процессы /циклы/
2
3.
4.
Термодинамические диаграммы
4
2
5.
Теплоемкость. Массовая, объемная и молярная теплоемкости. Теплоемкость при постоянном объеме и давлении. Зависимость теплоемкости от температуры и давления. Средняя и истинная теплоемкости. Формулы и таблицы для определения
теплоемкостей. Теплоемкость смеси рабочих тел
Сущность первого закона термодинамики. Формулировка первого закона термодинамики. Аналитическое выражение
первого закона термодинамики. Определение работы и теплоты через термодинамические параметры состояния
2
Теплоемкость газов
4
2
2
1.
2.
6.
7.
8.
9.
Газовые смеси. Способы задания состава смеси, соотношения между массовыми и объемными долями. Вычисление параметров состояния смеси, определение кажущейся молекулярной массы и газовой постоянной смеси. Определение парциальных давлений компонентов
Внутренняя энергия. Энтальпия. Энтропия. PV и TS-диаграммы. Уравнение первого закона термодинамики для потока
Сущность второго закона термодинамики. Термодинамические циклы тепловых машин. Прямые и обратные циклы. Тер-
2
2
9
модинамический КПД и холодильный коэффициент
10.
11.
Первый закон термодинамики
12.
Философское и статистическое толкование второго закона термодинамики. Изменение энтропии и работоспособность
изолированной термодинамической системы
2
13.
14.
Второй закон термодинамики
Общие методы исследования процессов изменения состояния рабочих тел
4
2
15.
Политропные процессы
2
16.
Основные характеристики политропных процессов. Изображение в координатах PV и TS
2
17.
Основные термодинамические процессы: изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный - частный случай политропного процесса
2
18.
19.
Основные газовые процессы
Термодинамические процессы в реальных газах. Свойства реальных газов
4
2
20.
Термодинамические циклы двигателей внутреннего сгорания
2
21.
Теоретические циклы ДВС
4
22.
23.
ДВС как источник энергии ДВС
2
2
24.
Процессы газообмена и сжатия ДВС
. Циклы Карно и анализ их свойств. Математическое выражение второго закона термодинамики. Изменение энтропии в
необратимых процессах
Действительные циклы поршневых ДВС
4
2
2
10
25.
Действительные циклы ДВС
26.
Процессы смесеобразования и сгорания в дизелях
27.
28.
Топливная аппаратура двигателей
Процессы смесеобразования и сгорания
4
2
2
4
29.
30.
Технико-экономические и экологические показатели автомобильных двигателей
Основные пути повышения энергетической эффективности ДВС
2
2
31.
32.
Топливная аппаратура двигателей
4
Перспективные пути развития ДВС
2
11
Б.5 Задания для самостоятельной работы студентов
Ф СТО КузГПА 2.2-03/02- 2010-06
Самостоятельная работа студентов
№
п/п
Название раздела, темы
Количество
часов в
соотв. с тематическим
планом
Основные понятия и определения
1. термодинамики
10
2. Первый закон термодинамики
10
3. Второй закон термодинамики
16
Термодинамические процессы
4.
20
Циклы двигателей внутреннего сго5. рания (ДВС)
60
Задания, выносимые на самостоятельную работу
Газовые смеси. Способы задания состава
смеси. Таблицы для определения теплоемкостей
PV и TS – диаграммы. Определение параметров точек на диаграммах
Философское и статистическое толкование второго закона термодинамики
Построение термодинамических процессов на диаграммах. Рабочие процессы
тепловых двигателей, ДВС, холодильных
машин
Приборы для измерения давления, температуры, расхода, уровня. Состав топливной аппаратуры двигателей. Действительные циклы двигателей.
Сроки выполнения
14 неделя
16 неделя
18 неделя
Формы контроля
Экспрессопрос
Экспрессопрос
Экспрессопрос
34 неделя
Экспрессопрос
40 неделя
Экспрессопрос
Содержание текущего и итогового контроля
Текущий контроль. Экспресс-опрос студентов
Итоговый контроль.
Формы контроля: экзамен.
12
Вопросы к экзамену по термодинамике и рабочим процессам двигателей:
1. Предмет термодинамика, ее место и роль в подготовке педагогических кадров
2. Основные понятия и определения термодинамики
3. Уравнение состояния
4. Термодинамический процесс. Равновесные и неравновесные процессы
5. Газовые смеси. Способы задания состава смеси, соотношения между массовыми и объемными долями
6. Теплоемкость. Массовая, объемная и молярная теплоемкости
7. Теплоемкость при постоянном объеме и давлении
8. Теплоемкость смеси рабочих тел
9. Сущность первого закона термодинамики. Формулировка первого закона термодинамикки
10. Аналитическое выражение первого закона термодинамики
11. Внутренняя энергия. Энтальпия. Энтропия
12. Сущность второго закона термодинамики
13. Термодинамические циклы тепловых маши
14.Термодинамический КПД и холодильный коэффициент
15. Циклы Карно и анализ их свойств
16. Изменение энтропии и работоспособность изолированной термодинамической системы
17. Общие методы исследования процессов изменения состояния рабочих тел
18. Политропные процессы
19. Основные характеристики политропных процессов
20. Основные термодинамические процессы: изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный
21. Термодинамические процессы в реальных газах
22. Свойства реальных газов
23. Термодинамические циклы двигателей внутреннего сгорания
24. Действительные циклы поршневых ДВС
25. Процессы газообмена и сжатия ДВС
26. Процессы смесеобразования и сгорания в дизелях
27. Топливная аппаратура двигателей
28. Технико-экономические и экологические показатели автомобильных двигателей
13
29. Основные пути повышения энергетической эффективности ДВС
30. Перспективные пути развития ДВС
Б.6 Литературное обеспечение дисциплины
Ф СТО КузГПА 2.2-03/02- 2010-07
№
п/п
1.
2.
1.
2.
Наименование
(автор, название)
Основная литература
. Теплотехника. Учебник для вузов/ В.Н. Луканин и др/под. ред В.Н. Луканина. -М: Высш. шк., 2003.-671 с.
Техническая термодинамика и теплотехника: учебное пособие для вузов/
Л.Т.Бахшиева, Б.П.Кандауров, А.А.Захарова, В.С.Салтыкова/ Под ред.
А.А.Захаровой.-М.: Академия, 2006.- 272 с.
Дополнительная литература
Холодильные машины. Под редакцией Тимофеевского А.С.
Кудинов В.А., Карташов Э.М. Техническая термодинамика: Учеб. пособие
для втузов. М.:, Высш.щк.,2000.-261 с. . Кудинов В.А., Карташов Э.М.
Техническая термодинамика: Учеб. пособие для втузов. М.:,
Высш.щк.,2000.-261 с.
Год издания
Наличие в
библиотеке
(кол-во экз.)
2003
6
2006
20
2007
2000
3.
Методические пособия, рекомендации
1.
2.
(включая источники на электронных носителях, базы информационных ресурсов)
14
Б.7 Материально-техническое обеспечение дисциплины
Ф СТО КузГПА 2.2-03/02- 2010-08
№
п/п
Наименование
Аудитория № 101
1 Комплект наглядных пособий
2 Комплект раздаточных материалов
3 Лабораторные стенды с приборами
для измерения температуры, давления, расхода и уровня
Кол-во
Форма
использования
20
3
На лекциях и лабораторных занятиях
На лабораторных занятиях
4
На лабораторных занятиях
Ответственный
Варенков С.В.
Варенков С.В.
Варенков С.В.
15
Методические рекомендации для студентов
Самостоятельная работа должна выполняться после изучения и проработки соответствующих тем дисциплины
и согласовываться с лекциями и лабораторными занятиями.
Методические рекомендации для преподавателей
Дисциплина «Термодинамика и рабочие процессы двигателей» является одним из основных курсов из общетехнических дисциплин. Данный предмет опирается на знания, полученные при изучении практически всех общетехнических
дисциплин, в большей степени химию, физику, математику и техническую механику.
При изложении данной дисциплины учитываются достижения современной науки и техники в области термодинамики двигателей внутреннего сгорания.
Автор программы
ФИО Варенков С.В.
Должность доцент
16
Лист внесения изменений в УМК
Ф СТО КузГПА 2.2-03/02- 2010-09
Дополнения и изменения в УМК на 20___/_______ учебный год
В УМК вносятся следующие изменения:
1.
2.
3.
УМК пересмотрена и одобрена на заседании кафедры "___"_____ 200__г.
Внесенные изменения утверждаю
Заведующий кафедрой_________
Декан_______________________
"_____"___________ 200__г.
17