Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Владимирский государственный университет
имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
(ВлГУ)
УТВЕРЖДАЮ
Первый проректор,
проректор по учебной работе
В.Г. Прокошев
_________________________
«_____»______________ 2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
модуля МДК 01.02. "ТЕПЛОПЕРЕДАЧА. АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
МАТЕРИАЛОВ"
программы повышения квалификации
«Повышение энергетической эффективности.Внедрение энергосберегающих технологий»
Направление: 140100 «Теплоэнергетика». 140200 «Электроэнергетика».
270102 «Промышленное и гражданское стороительство»
профиль: «Энергосберегающие технологии в промышленности и социально-значимых
секторах экономики»
профилизация: « Современные эффективные материалы и энерго-ресурсосберегающие
технологии в строительной индустрии»
I.
Аннотация
В учебном материале модуля раскрываются теоретические основы понятия о теплотехнике, теплопроводности, о температурном поле, градиенте, потоке и принципиальных
направлениях использования теплоты, акустических свойствах материалов Изучаются вопросы передачи тепла через разделяющие стенки (теплопередача) и методика решения
различных ситуационных задач. Рассматриваются вопросы передачи тепла теплопроводностью, конвекцией, лучеиспусканием, потери тепла в окружающую среду при сложном
теплообмене через плоские, цилиндрические, шаровые одно и многослойные стенки. Даются понятия коэффициентов теплопроводности, теплоотдачи, лучеиспускания, теплопередачи, термического сопротивления. Знания, полученные в данном курсе дают обучающимся представления о критериях оценки и методах расчета теплофизических свойств
неорганических материала и изделий на их основе. При оценке свойств акустических материалов изучаются вопросы: необходимости акустической обработки жилых помещений,
1
звукоизоляция и звукопоглощения; классификация звукопоглощающих и звукоизоляционных строительных материалов; структура акустических материалов, методика определения их свойств
Автор программы Христофоров Александр Иванович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Химические технологии»
Цель междисциплинарного курса «Теплопередача. Акустические свойства материалов» – обучить слушателей теоретическим знаниям и навыкам, необходимым для решения задач по программе программы повышения квалификации «Повышение энергетической эффективности.Внедрение энергосберегающих технологий» , направлений: 140100
«Теплоэнергетика». 140200 «Электроэнергетика»., 270102 «Промышленное и гражданское
стороительство» , профилю: «Энергосберегающие технологии в промышленности и социально-значимых секторах экономики», профилизация: «: Современные эффективные материалы и энерго-ресурсосберегающие технологии в строительной индустрии» в части
производства и применения энергоэффективных наномодифицированных теплоизоляционных материалов на основе пеностекла и пеноалюмосиликатов и других неорганических
теплоизоляционных материалов, акустических материалов. Для достижения поставленной
цели слушатели изучают: основы теории теплообмена, теплопроводность, основы теории
теплопередачи, теоретические основы лучистого теплообмена, потери тепла в окружающую среду при сложном теплообмене, решают многовариантные ситуационные задачи,
изучают основы определения акустических свойств материалов
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих профессиональных компетенций:
Оценивать теплоизоляционные и акустические свойства материалов и изделий на
их основе посредством проведения расчетов. Проводить оценку тепловых потерь и энергоэффективность использования теплоизоляции материалов и конструкций, эффективность использования звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
- определение передачи теплового потока от теплоизоляционного материала в окружающую среду за счет конвекции;
- определение передачи теплового потока через плоскую стенку из теплоизоляционного
материала за счет теплопроводности;
- определение передачи теплового потока через цилиндрическую стенку из теплоизоляционного материала за счет теплопроводности;
- определение передачи теплового потока через шаровую стенку из теплоизоляционного материала за счет теплопроводности;
- определение теплопередачи теплового потока от теплоносителя в окружающую среду
через плоскую стенку из теплоизоляционного материала;
- определение теплопередачи теплового потока от теплоносителя в окружающую среду
через плоскую стенку из теплоизоляционного материала;
- определение теплопередачи теплового потока от теплоносителя в окружающую среду
через плоскую стенку из теплоизоляционного материала;
2
- определение акустических свойств материалов и эффективность их использования
Уметь:
- проводить расчеты по определению термического сопротивления, теплопроводн ости, теплопередачи теплоизоляционного материала через плоские, цилиндрические и
шаровые одно- и многослойные стенки, температуры на поверхности стенок;
- проводить оценку акустических свойств материалов
Владеть:
- методикой расчета теплофизических свойств теплоизоляционного материала;
- методикой определения акустических свойств материалов
II. Содержание
2.1 Тематика лекционного курса
Тема 1. Основы теории теплообмена. Теплопроводность
Вопросы:
1. Понятие о теплотехнике и принципиальных направлениях использования теплоты.
2. Понятие теплопроводности
3.Стационарная теплопроводность однородной однослойной плоской стенки.
4. Стационарная теплопроводность однослойной цилиндрической стенки. Граничные
условия первого рода.
Тема 2. Основы теории теплопередачи
Вопросы: 1. Теплопередача через однослойную плоскую стенку в стационарном
режиме. 2. Теплопередача через однослойную цилиндрическую стенку в стационарном
режиме. 3. Теплопередача для шаровой стенки.
Тема 3. Лучистый теплообмен
Вопросы: 1. Общие понятия лучистого теплообмена. Закон Кирхгофа.
2. Законы Планка и смещения Вина. Полное количество энергии, излучаемой абсолютно
черным телом.
3. Лучистый теплообмен между телами. Количество энергии, передаваемой от одного тела
к другому.
Тема 4. Акустические свойства материалов
Вопросы: 1 Введение. Звукоизоляция и звукопоглощение. Необходимость акустической
обработки жилых помещений.
2. Классификация звукопоглощающих и звукоизоляционных строительных материалов.
3. Структура акустических материалов.
2.2 Тематика практических занятий
Тема 1. Основы теории теплообмена
Практическое занятие 1. Теплопроводность однослойной плоской, цилиндрической и
шаровой стенок
3
Вопросы: 1.Теплопроводность плоской стенки в стационарном режиме.
2. Варианты решения задач теплопроводности через плоскую стенку
3. Теплопроводность через цилиндрическую и шаровую стенки.
Практическое занятие 2. Теплопроводность многослойных плоской и цилиндрической стенок.
Вопросы: 1.Теплопроводность многослойных стенок в стационарном режиме.
2. Варианты решения задач теплопроводности через многослойную плоскую стенку
Практическое занятие 3. Теплопроводность цилиндрических и шаровых стенок.
Вопросы 1. Теплопроводность одно и многослойной цилиндрической и шаровой стенок.
2. Конвективный теплообмен. 3. Варианты решения задачи теплопроводности через многослойную цилиндрическую стенку.
Тема 2. Основы теории теплопередачи
Практическое занятие 2.1. Теплопередача через многослойную плоскую стенку
Вопросы: 1. Теплопередача через плоскую стенку в граничных условиях
третьего рода. 2 Задачи и и варианты решения задания теплопередачи через
многослойную плоскую стенку.
Практическое занятие 2.2. Теплопередача через многослойную цилиндрическую и шаровую стенки
Вопросы: 1. Теплопередача через цилиндрическую стенку в граничных условиях третьего рода.
2. Задачи для определения теплопередачи цилиндрической стенки.
3. Варианты решения задания по теплопередаче через многослойную цилиндрическую
стенку.
4. Вопросы и задачи для самоподготовки
Тема 3. Лучистый теплообмен, теоретические основы
Практическое занятие 3.1. Потери тепла через кладку и своды печей
Вопросы: 1. Потери тепла в окружающую среду.
2. Варианты решения задач.
Тема 4. Акустические свойства материалов
Практическое занятие 4.1. Измерение акустических свойств материалов.
Вопросы: 1. Определение коэффициентов звукопоглощения.
3. Схема установки для определения звукопоглощения
3. Акустические свойства звукопоглощающих материалов
III. Материально-технические условия реализации программы
4
Персональные компьютеры, мультимедийное оборудование (компьютеры, проекторы, экраны, компьютерный класс), кинофильмы, презентации.
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, составляет 100 %.
IV. Учебно-методическое обеспечение программы
Методические рекомендации и пособия по изучению курса
Принципиальные технологии обучения
1. Концентрированное обучение – глубокое изучение дисциплин за счет объединения занятий в блоки.
2. Проблемное обучение – последовательное и целенаправленное выдвижение перед обучающимися задач, разрешая которые обучаемые активно усваивают знания.
3. Слушатели осваивают теоретический материал по лекциям и закрепляют теоретические знания при решении ситуационных задач из курса практических занятий
Содержание комплекта учебно-методических материалов
1. Учебный план программы повышения квалификации
2. Учебно-тематический план МДК 01.02
3. Рабочая программа МДК 01.02.
4. Лекционный курс МДК 01.02
5. Курс практических занятий МДК 01.02
6. Тесты к зачету
7. Учебное пособие по термодинамике и теплотехнике (1. Христофоров А.И. Техническая
термодинамика и теплотехника: практ. пособие. В 2 ч. Ч. 2. Теплопередача / А.И. Христофоров; Владим. го. унт. – Владимир: изд-во Владим. гос. ун-та, 2011. – 74 с. – ISBN 978 -59984-0097-1)
Контрольные вопросы
1. Понятие о теплотехнике и принципиальных направлениях использования теплоты.
2. Понятие теплопроводности. Общие определения.
3. Стационарная теплопроводность однородной однослойной плоской стенки.
4. Стационарная теплопроводность однослойной цилиндрической стенки. Граничные
условия первого рода.
5. Уравнение стационарной теплопроводности однослойной цилиндрической стенки
6. Стационарная теплопроводность многослойной плоской стенки.
7. Стационарная теплопроводность многослойной цилиндрической стенки.
8. Конвективный теплообмен. Основные определения.
5
9. Использование основ теории подобия для расчета коэффициентов свободной и вынужденной конвекции.
10. Безразмерные комплексы для теплотехнических расчетов.
11. Теплоотдача при свободной и вынужденной конвекции.
12. Теплопередача через однослойную плоскую стенку.
13. Теплопередача через однослойную цилиндрическую стенку .
14. Теплопередача через многослойную плоскую стенку.
15. Теплопередача через многослойную цилиндрическую стенку
16. Общие понятия лучистого теплообмена. Закон Кирхгофа.
17. Законы Планка и смещения Вина. Полное количество энергии, излучаемой абсолютно
черным телом.
18. Лучистый теплообмен между телами. Количество энергии, передаваемой от одного
тела к другому.
19. Формула Михеева для расчета лучистого теплообмена между газом (первое тело) и
стенкой (второе тело).
20. Акустические свойства материалов. Звукоизоляция и звукопоглощение.
21. Необходимость акустической обработки жилых помещений.
22. Классификация звукопоглощающих и звукоизоляционных строительных материалов.
23. Структура акустических материалов.
24. Измерение акустических свойств материалов. Определение коэффициентов звукопоглощения.
25. Схема установки для определения звукопоглощения
26. Акустические свойства звукопоглощающих материалов
Тесты к зачету
Вопрос
1.Что изучает наука- теплотехника?
2.Что означает понятие "теплопроводность"?
3.Что означает понятие "теплоотдача"?
4.Что означает понятие "теплопередача"?
Ответ
1. Конструктивные особенности тепловых
машин.
2. Передачу тепла.
3. Методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, принцип
действия и конструктивные особенности
тепловых машин
1. Передачу тепла от теплоносителя к стенке.
2. Передачу тепла от стенки в атмосферу
3. Передачу тепла через стенку
1. Передачу тепла от теплоносителя к стенке.
2. Передачу тепла от стенки в атмосферу
3. Передачу тепла через стенку
1. Передачу тепла от теплоносителя к стенке, передачу тепла через стенку, передачу
тепла от стенки в атмосферу
6
Вопрос
5. Какой вид теплообмена представлен
формулой Q=tS
6. Какой вид теплообмена представлен
формулой Q= qS=

tS

7. Какой вид теплообмена представлен
формулой Q= qS= ktS kΔtSτ
8. Какой вид теплообмена представлен
формулой?
Q1-2= c12 S[(T1 /100)  (T2 /100) ]
4
4
9. Что представляет собой формула:
 aг c0 [(T1 /100)  (T2 /100) ]
q1-2= aст
4
4
10. Что представляет собой формула:
 Tн  4  Tвоз  4 
5,7 
 
 
100
100



 


 2  К 4 t н  t воз 
t н  t воз
11. Что представляет собой формула:
0,001(t1  tв оз )·F
Q
1

   0,07
1

12. Что представляет собой формула:
Q луч = 0,0057[(T пр /100) 4 - (T окр /100) 4 ]
(T пр /100) 4 Fφz
13. Акустические свойства материалов.
Звукоизоляция и звукопоглощение.
Ответ
2. Передачу тепла от теплоносителя к стенке.
3. Передачу тепла от стенки в атмосферу
4. Передачу тепла через стенку
1.Теплопередача
2.Конвекция
3.Кондукция
1.Лучеиспускание
2.Конвекция
3.Кондукция (λ/δ) ΔtSτ
1.Лучеиспускание
2.Теплопроводность
3.Теплопередача
1.Лучеиспускание
2.Теплопроводность
3.Теплопередача
1.Лучистый теплообмен между газом и
стенкой
2. Лучистый теплообмен между слоями
стенки
3. Тепловой поток между слоями стенок
1. Определение коэффициента теплоотдачи от печных газов к стенкам
2. Определение коэффициента теплоотдачи
для высокотемпературных пламенных печей.
3. Определение коэффициента теплоотдачи
коэффициент теплоотдачи от наружной
поверхности стенок в окружающую
среду
1. Теплопередача через кладку печи, кДж/ч
2. Тепловые потери через кладку печи, кВт
3. Тепловой поток через отдельно взятую
зону поверхность кладки печи в окружающую среду, кВт
1. Потери тепла излучением от свода печи в
окружающую среду.
2. Потери тепла излучением через рабочие
окна печи
3. Потери тепла излучением с отходящими
газами
Эссе
7
Вопрос
14. Необходимость акустической обработки
жилых помещений.
15. Классификация звукопоглощающих и
звукоизоляционных строительных материалов.
16. Структура акустических материалов.
17. Измерение акустических свойств материалов. Определение коэффициентов звукопоглощения.
18. Схема установки для определения звукопоглощения
19. Акустические свойства звукопоглощающих материалов
Ответ
Эссе
Эссе
Эссе
Эссе
Эссе
Эссе
Ключ к тестам по модулю МДК 02.03 «Теплопередача. Акустические свойства материалов»
Вариант
Номер вопроса
ответа
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
+
+
+
+
2
+
+
3
+
+
+
+
+
+
Литература
а) основная литература
1. Кудинов В. А, Карташов Э.М., Стефанюк В.Е. Техническая термодинамика и теплопередача, учебник, Серия: Бакалавр, изд: Юрайт-Издат, ООО, 2011., 560 с
ISBN: 9785991620666
2. Ерохин В.Г. , Маханько М.Г. Основы термодинамики и теплотехники.- : Либроком, 2009.,224 с.
ISBN: 978-5-397-00381-0
3. Христофоров А.И. Техническая термодинамика и теплотехника: практ. пособие. В 2
ч. Ч. Теплопередача / А.И. Христофоров; Владим. го. унт. – Владимир: изд-во Владим.
гос. ун-та, 2011. – 74 с. – ISBN 978 -5- 9984-0097-1
4. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. Учебн. для вузов по спец. Пр-во стпроительных изделий и конструкций".- М.: Высш.
шк., 1989. – 384с.:ил. ISBN 5-06-000155-5
8
б) дополнительная литература
1. Бахшиева Л.Т., Кондауров Б.П., Захарова А.А., Салтыкова В.С. Техническая термодинамика и теплотехника.- : Академия, 2008., 272 с. ISBN: 978-5-7695-4999-1: учебник
для для хим.-техн. спец. вузов. - М.: Высш. школа, 1986.-344 с.
2. ЗАО "Акустические Материалы и Технологии" www.acoustic.ru/about/ 2013 г.
3. Теплоизоляционные и акустические материалы и изделия
www.bibliotekar.ru/spravochnik-76/133.htm 2013 г.
4. Акустические материалы, chel.pulscen.ru/firms/100612-akusticheskie-materialy
nn.all-gorod.ru/infopage/akusticheskie_materialy, 2013г.
5. Акустические материалы для коррекции акустики помещений ...
www.airfon-media.ru/acoustical-materials/ 2013 г.
6. Звукоизоляционные и акустические материалы. fis.ru/Zvukoizolyaciya. Каталог компаний товаров и услуг в рубрике Акустические материалы - прайс-листы 2013 г.
Программа «Повышение энергетической эффективности. Внедрение энергосберегающих технологий» составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлениям: 140100 «Теплоэнергетика». 140200 «Электроэнергетика».270102 «Промышленное и гражданское стороительство»
профиль: «Энергосберегающие технологии в промышленности и социально-значимых
секторах экономики»; профилизация: « Современные эффективные материалы и энергоресурсосберегающие технологии в строительной индустрии»
Программу составил ________________________________А.И.Христофоров
Начальник УМУ ___________________________________ И.П. Шеин
Директор ИПКиПК _________________________________ С.И. Рощина
9