МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «СамГТУ») УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе ___________________ Д.А.Деморецкий «___» ___________ 20___г. ПРОГРАММА ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА по направлению подготовки _______13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника __________ профиль ______________«Энергообеспечение предприятий»________ ____ Утверждена на заседании кафедры __Промышленная теплоэнергетика___ Утверждена Ученым советом факультета _______Теплоэнергетический_________ (наименование кафедры) (наименование факультета) Протокол №___ от «__»_________ 20___г. Протокол №___ от «__»_________ 20___г. Заведующий кафедрой ____________ ___________________ Председатель Ученого совета факультета ____________ ___________________ (подпись) (ФИО) (подпись) Самара 2015 г. (ФИО) Составители: д.т.н., профессор___ ______________ ___________ степень, звание, должность подпись дата __к.т.н., доцент_______ ______________ ___________ степень, звание, должность подпись дата _А.И. Щелоков____ инициалы, фамилия _А.С. Горшенин_ инициалы, фамилия СОГЛАСОВАНО Начальник УВО ___________ А.Н. Лукьянова ______________ подпись дата 1. Введение Итоговый междисциплинарный экзамен (ИМЭ) является одним из видов аттестационных испытаний, предусмотренных по профилю 140100 «Энергообеспечение предприятий». Целями итогового междисциплинарного экзамена по профилю являются: диагностическая - проверка соответствия уровня и качества подготовки выпускника предъявляемым к нему квалификационным требованиям, а также требованиям к содержанию основных изученных дисциплин и общим требованиям государственного образовательного стандарта по специальности; прогностическая – выявление способностей выпускника к служебному росту, профессиональному совершенствованию, уточнение перспектив его использования по должностному предназначению; корректирующая – определение качества подготовки выпускника; учебная – закрепление у аттестуемых теоретических знаний и практических умений по специальности; воспитательная – формирование у выпускника морально – психологической готовности к преодолению трудностей начального периода профессиональной деятельности. 2. Порядок проведения итогового междисциплинарного экзамена Итоговый междисциплинарный экзамен по профилю является проверкой конкретных функциональных возможностей студента и способности его к самостоятельным суждениям на основе имеющихся знаний. На экзамене выпускник должен подтвердить знания в области общепрофессиональных базовых и специальных дисциплин, достаточные для работы в коллективе и профессионального выполнения должностных обязанностей. К сдаче итогового междисциплинарного экзамена допускаются студенты, выполнившие требования Основной образовательной программы подготовки профилю и прошедшие все аттестационные испытания, предусмотренные Учебным планом. Экзамен принимается экзаменационной комиссией. Экзаменационная комиссия формируется из ведущих преподавателей, преподающих учебные дисциплины, включенные в состав итогового междисциплинарного экзамена. В состав комиссии могут включаться специалисты предприятий, ведущие преподаватели и научные сотрудники других ВУЗов. В период подготовки к экзамену студентам предоставляются необходимые консультации по дисциплинам. На итоговом экзамене студенты получают экзаменационный билет. На подготовку ответов по вопросам билета студенту дается два академических часа. После приема экзамена у всех студентов, назначенных на данный день, члены комиссии обсуждают результаты сдачи, дают оценку каждому студенту и объявляют оценки аттестуемым. По завершении экзамена экзаменационная комиссия проставляет студенту оценку по системе «отлично», «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно». Знания и умения выпускника оценивается по следующим критериям: уровень усвоения и полнота изложения вопросов билета; умение грамотно и логично доложить содержание вопроса, сделать правильные обобщения и выводы; умение самостоятельно прилагать теорию к практике, проиллюстрировать конкретными примерами сущность основных понятий и определений; Во время экзамена студенты могут пользоваться справочной литературой, в соответствии с утвержденным списком. Критерии и методика определения оценки знаний, умений и практических навыков выпускников 1. Результаты проверки вопросов экзаменационного билета оцениваются: «Отлично» – если: - существо вопросов усвоено и изложено в полном объеме; ответы аттестуемого были исчерпывающими, четкими, ясными и не содержали каких-либо ошибок; - материал изложен грамотно и логично, в ответах сделаны правильные обобщения и выводы; - экзаменуемый продемонстрировал умение самостоятельно прилагать теорию к практике, иллюстрировать конкретными примерами сущность основных понятий и определений; «Хорошо» – если: - содержание вопросов усвоено и раскрыто полностью, без существенных упущений; ответы экзаменуемого были последовательными, логичными, не содержали принципиальных ошибок, но оказались недостаточно исчерпывающими; - по ходу ответа допускались ошибки стилистического и методического характера (оговорки, неточности); обобщения и выводы по изложенному материалу были неполными или сделаны лишь с помощью экзаменатора; - применение теоретических знаний в практике вызвало у экзаменуемого затруднения «Удовлетворительно» – если: - вопросы усвоены нетвердо и раскрыты лишь частично; - ответы экзаменуемого оказались недостаточно последовательными и логичными, содержали существенные ошибки и неточности; - экзаменуемый не показал умения делать обобщения и выводы, а также прилагать теорию к практике без помощи экзаменатора; «Неудовлетворительно» – если: - в ответах на вопросы имеют место грубые ошибки, непонимание сущности излагаемого вопроса, неумение применять теоретические знания на практике; неуверенность и неточность ответов на дополнительные и наводящие вопросы. 3. Программа и вопросы итогового междисциплинарного экзамена по профилю 140106 «Энергообеспечение предприятий» 3.1. Итоговый междисциплинарный экзамен по профилю проводится в объеме Учебных программ, выносимых на него дисциплин, по экзаменационным билетам, в письменной форме. 3.2. Содержание экзаменационных билетов, перечни вопросов и справочных материалов утверждаются на заседании кафедры «Промышленная теплоэнергетика» Самарского государственного технического университета. 3.3. Программа экзамена и критерии его оценки утверждаются Ученым советом факультета. 3.4. Перечень дисциплин, выносимых на итоговый междисциплинарный экзамен по специальности, выбран с таким расчетом, чтобы они охватывали основные виды будущей профессиональной деятельности выпускника в соответствии с предъявляемыми требованиями к уровню его профессиональной подготовленности, а именно: Источники и системы теплоснабжения промпредприятий Энергетические системы обеспечения жизнедеятельности Нагнетатели и тепловые двигатели Технологические энергосистемы предприятий ТМО и оборудование Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии Техника сжигания газа Децентрализованные источники теплоснабжения Автоматизация ТГУ Источники и системы теплоснабжения промпредприятий В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - методы определения потребителей предприятий в паре и тепле горячей воды для проведения технологических, сантехнических процессов; - способы эффективного использования ВЭР промпредприятий для выработки пара и горячей воды; схемы, - состав оборудования и режимы работы современных и перспективных паро- и теплогенерирующих станций промышленных предприятий; - принципы построения и регулирования систем теплоснабжения предприятий и транспорта теплоснабжения; - правила технической эксплуатации установки и систем теплоснабжения. Уметь: - выполнять технические расчеты теплоэнергетических установок и их оборудования, используя современные математические методы и ЭВМ; - определять затраты топливно-энергетических ресурсов в установках и системах - теплоснабжения промпредприятий и сопряженные затраты в энергетической системе страны; - выбирать характеристики теплоносителей, системы теплоснабжения предприятий, их основное и вспомогательное теплоэнергетическое оборудование и осуществлять его эксплуатацию Иметь представление: - о способах эффективного использования ВЭР промпредприятий; - о принципах построения и регулирования систем теплоснабжения промпредприятий. Иметь опыт произвести: - расчет затрат топливно-энергетических ресурсов в установках и системах теплоснабжения промпредприятий; - определять неполадки; - наладку и регулирование систем теплоснабжения. Энергетические системы обеспечения жизнедеятельности В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - значение отопления и вентиляции в жизни и деятельности человека; - требования, предъявляемые к отопительным и вентиляционным установкам; - принципиальные схемы систем отопления и вентиляции и принципы их работы, - достоинства и недостатки различных схем; - теплоносители и их характеристики; - тепловой и воздушный режимы здания; - отопительные приборы, вентиляционные установки, сравнительные преимущества и недостатки отдельных видов; - элементы и детали систем отопления и вентиляции; - испытания, наладка и эксплуатация систем отопления и вентиляции. Уметь: - рассчитать теплопотери ограждающими конструкциями; - составить тепловой и воздушный баланс помещения; - выбрать и технико- экономически обосновать систему отопления и вентиляции; - определить тепловую нагрузку системы отопления, воздухообмен в помещении; Приобрести навыки: - произвести соответственно их гидравлический и аэродинамический расчеты; - рассчитать и подобрать оборудование систем; - решать конструктивные вопросы, связанные с установкой оборудования и прокладкой трубопроводов систем отопления и воздуховодов систем вентиляции; - определять неполадки; - производить наладку и регулирование систем отопления и вентиляции. Нагнетатели и тепловые двигатели В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - теоретические основы и принципы действия насосов, вентиляторов, компрессоров, паровых и газовых турбин, используемых на промышленных предприятиях; - их конструкции, методы выбора, характерные режимные и технико- экономические показатели их работы; Уметь: - оценивать и анализировать гидродинамические процессы, протекающие в тепломеханическом оборудовании; Иметь представление: - о расчетах основных характеристик машин с учетом условий эксплуатации, свойств рабочих тел и типоразмеров; - студент должен иметь опыт определения основных геометрических размеров машин по заданным условиям; - студент должен применять знания по выбору наиболее экономичных и безопасных режимов регулирования; Технологические энергосистемы предприятий В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - об энергоносителях промышленных предприятий; - о системах их производства и распределения; Иметь представление: - об эксплуатации и испытаниях оборудования, предназначенного для выработки и потребления энергоносителей; Уметь: - выполнять расчеты всей технологической цепи обеспечения предприятия энергоносителем; - выполнять необходимые теплотехнические,конструктивные расчеты оборудования и отдельных узлов, гидравлические расчеты трубопроводов; Приобрести навыки проектирования систем газоснабжения. ТМО и оборудование В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - рабочие процессы в теплообменных рекуперативных и регенеративных аппаратах, тепломассообменных установках (дистилляционных, ректификационных, сушильных, в скрубберах) ; - рабочие процессы в абсорбционных и адсорбционных аппаратах ; - основные свойства и области рационального применения теплоносителей. Иметь представление: - о конструкциях теплообменных аппаратов, - о принципе работы выпарных, сушильных установок, - о тепловой схеме теплообменных аппаратов. Уметь: - правильно выбрать тепломассообменное оборудование, выполнить тепловой конструктивный, гидравлический, прочностной или тепловой поверочный расчеты тепломассообменного оборудования ; - определять наивыгоднейший теплоноситель для данной теплотехнологической установки ; - правильно подбирать вспомогательное оборудование; - разрабатывать мероприятия и устройства по использованию ВЭР, для защиты окружающей cреды. Приобрести навыки: эксплуатации тепломассообменного оборудования, разработки и оптимизации технологических схем и оборудования, использования ВЭР, расчета и проектирования тепломассообменного оборудования и полученные навыки применять при курсовом и дипломном проектировании и в своей будущей работе по специальности. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - основы расчета тепловых балансов производственных помещений и зданий, - основные статьи потерь тепловой энергии, - принцип работы утилизаторов, - методы определения потерь тепла Уметь: - выполнять тепловой расчет утилизаторов, - опыт расчета количества теряемой энергии, - оценивать потенциал энергосбережения. Иметь представление: - о расчете количества теряемой теплоты, - об основных методах энергосбережения. Приобрести навыки: - подсчета количества теряемой теплоты, - определение величины сэкономленной энергии. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - основные виды возобновляемых источников энергии, основы государственной политики в области энергосбережения; Иметь представление: - об возобновляемых источниках энергии; Уметь: - использовать методы и критерии оценки эффективности использования энергии с учётом экономических и экологических требований в конкретных условиях; Приобрести навыки: - выполнения типовых расчётов, квалификационных работ бакалавров, дипломных работ и УНИР Владеть: - методикой расчета и проектирования теплотехнических установок (ТУ) с учетом использования возобновляемых источников энергии; Техника сжигания газа В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - свойства газового топлива, - физико-химические основы организации сжигания, - устройства для сжигания газа, - требования к горелочным устройствам, - требования к свойствам газового факела с целью оптимизации тепловой работы агрегатов, повышения их энергоэффективности и снижения выбросов в воздушный бассейн; Иметь представление: - о современном состоянии газосжигающей технике и тенденциях её развития с учетом акцентов на развитие энергоэффективных теплогенерирующих и теплотехнологических установок, - снижение уровня загрязнения воздушного бассейна; Уметь: - правильно подбирать способ сжигания газа исходя из технологических условий, - подбирать газовые горелки с учетом требований тепловой работы, - уметь рассчитывать горелочные устройства, - анализировать формирование тепловых и аэродинамических характеристик факела, - рассчитывать ущербы от загрязнения воздушного бассейна и рассеивание вредных выбросов, - уметь пользоваться справочно-информационным материалом и каталогами по газосжигающей технике; Приобрести навыки: - выполнения поверочных и конструктивных расчетов современных ГГУ; - методики проведения испытаний ГТУ, современных требований к конструкциям горелочных устройств. Децентрализованное теплоснабжение В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - виды децентрализованного теплоснабжения, - методы осуществления схем децентрализованного теплоснабжения, - существующие виды источников автономного теплоснабжения, Уметь: - выбирать схему децентрализованного теплоснабжения Иметь представление: - об источниках энергии и видах топлива Автоматизация ТГУ В рамках подготовки к данной дисциплине студент должен: Знать: - основы автоматического управления процессами и установками, - принципы построения систем автоматического управления, - существующие типы и системы автоматических регуляторов, исполнительных механизмов. Уметь: - составить структурную схему объекта управления, - оценить динамические свойства объекта управления. Иметь представление: - о роли автоматизации в техническом процессе. Контрольные задания государственного итогового междисциплинарного экзамена по профилю 140106 «Энергоснабжение предприятий» 1. определить какая доля теплоты сгорания коксового газа Qрн= 17,6 мДж/м3 осталась неиспользованной в рабочем пространстве топки при наличии в сухих продуктах сгорания СО в количестве 3% (Vсг=3,9 м3) 2. определить коэффициент расхода атмосферного воздуха при сжигании каменного угля ОС Донецкого бассейна, если дан анализ состава сухих продуктов сгорания СО2+SO2=RO2 14,2%, О2=5,2% 3. определить величину непрерывной продувки и расход воды на выходе из расширителя непрерывной продувки котельного агрегата производительностью D=5,56 кг/с, если давление в котле Р1=1,37 МПа, давление в расширителе Р2=0,118 МПа, степень сухости пара, выходящего из расширителя х=0,98, солесодержание питательной воды Sпв=8,75*10-5 кг/кг и солесодержание продувочной воды Sпв=3*10-3 кг/кг. 4. классификация газового топлива; состав продуктов полного сгорания природного газа; массовый коэффициент инжекции; факторы, влияющие на величину ущерба от загрязнения воздушного бассейна; нарушение устойчивой работы горелок, методы стабилизации горения; классификация горелок по степени смешения. 5. произвести гидравлический расчет цехового газопровода промышленного цеха с термическими печами. Подача газа осуществляется от цеховой ГРУ под давлением Рн=3 кПа. Давление газа у всех потребителей равно Рк=2 кПа. Сеть имеет трех потребителей с расходом газа Q1=75 м3/ч, Q2=87,5 м3/ч, Q3=50 м3/ч. Топливо – природный газ. 6. найти теплопотери промышленного здания с учетом дополнительных расходов тепла. Здание термического цеха промышленного предприятия, расположенного в районе города Самары. Ориентация здания в соотношении сторон света строго меридианальная, т.е. с юга на север. Размеры здания – 120х48х8. наружные стены выполнены из силикатного кирпичи толщиной 2,5 кирпича. Окна расположены только в продольных стенах и выполнены из металлических раздельных переплетов с двойным остеклением. Здание имеет плоское перекрытие из железобетона с рулонной кровлей и утеплением толщиной 160 мм. Пол цеха неутепленный, расположен непосредственно на грунте и имеет средний коэффициент теплопередачи К=0,18 ккал/м2ч*град. Через каждые два часа в час поступает 32 тонны стали на двух железодорожных платформах грузоподъемностью 16, 5 т. 7. при проектировании теплоснабжения необходимо ответить на следующие вопросы: - по какой формуле считается годовой расход тепла на отопление, - как определяется годовой расход тепла на вентиляцию, - определить годовой расход тепла на горячее водоснабжение, - из чего складывается суммарный годовой отпуск тепла потребителям, - каков суммарный годовой отпуск тепла от котельной в тепловые сети, - как определить годовой расход условного топлива на котельной, - определить расчетный часовой расход воды по головному участку теплотрассы на отопление, - каким образом определяют расчетный часовой расход воды по головному участку теплотрассы на вентиляцию, - каким образом определяют среднечасовой часовой расход воды по головному участку теплотрассы на горячее водоснабжение, 8. рассчитать одноступенчатую паровую компрессионную установку, если: - холодильный агент – задан, - холодопроизводителбность – Qо, - температуры холодильного агента - в испарителе – t1 - в конденсаторе – t2 - после компрессора – t3 - после переохладителя – t4 9. рассчитать электрический парогенератор, если: холодильную - расход пара, кг/час – Д, - давление пара, МПа – Р, - пар – насыщенный, - величина продувки – g, - потери тепла в окружающую среду,%, - q5 10. для обособленно стоящего здания механической мастерской предлагается автономное лучистое отопление с использованием природного газа. Площадь помещения 200 м2. подобрать количество излучателей. 11. для обособленно стоящего здания механической мастерской предлагается источник децентрализованного теплоснабжения – водогрейный котел. Для обеспечения вентиляции и тепловых завес в дверных проемах используется воздухонагреватель. Котел и воздухонагреватель работают на природном газе. Площадь помещения 200 м2. Объем помещения – 1000 м3. В помещении мастерской обеспечить кратность вентиляции не менее 3. Требуется подобрать количество котлов и воздухонагревателей с соответствующей теплопроизводительностью. 12. Ответить на вопросы, связанные с работой выпарных установок. - Что представляет собой процесс выпаривания? - Как делятся выпарные аппараты по принципу работы? - Какой принцип работы периодически действующих и непрерывных аппаратов? В каких случаях применяется каждый из аппаратов? В чем преимущество аппаратов непрерывного действия? - Объясните принцип многократного испарения? Для чего используется многократное испарение? - На основании материального баланса выпарной установки определить: - начальное количество раствора Gнач - количество выпариваемой воды W Исходные данные: конечное количество раствора Gкон= 650 кг/ч, начальная концентрация раствора bнач=10%, конечная концентрация раствора bкон=70%. - Для однокорпусной выпарной установки составить статьи приходной и расходной части теплового баланса. Составить уравнение теплового баланса на 1 кг раствора. 13. Ответить на вопросы, связанные с газорегуляторной установкой. - Назначение ГРУ. - Перечислите и назовите элементы ГРУ на схеме. - Назначение элементов 1Г, 26Г. Прядок срабатывания, пределы настройки. - В каком положении должен находится кран 25Г. - Назначение манометров 29Г и 28Г. - При каких причинах не допускается эксплуатация манометров. - Назначение участка А-Г. Что это какое. - Назовите какие отключающие устройства должны быть закрыты, какие открыты, если газ не подается на потребителю. - Назовите порядок действий для подачи газа к потребителю. - Засорился газовый фильтр 6Г. Необходимо подать газ по другому участку. Ваш порядок действий. - Сколько линий редуцирования в данной ГРУ. 14. спроектировать для нагревательной печи, оборудованной двумя дутьевыми горелками, систему автоматического управления горением и автоматику безопасности. Производительность каждой горелки 25 м3/ч, давление газа 6 кПа, давление воздуха в два раза меньше давления газа, коэффициент расхода воздуха 1,05, допустимые отклонения коэффициента расхода 5%. 15. спроектировать для водогрейного котла мощностью 300 кВт, работающего на природном газе, установленного в блочной автоматизированной котельной, системы автоматического управления и безопасности. 16. определить характеристики горения и режимные характеристики инжекционной горелки среднего давления для сжигания природного газа: - укажите достоинства инжекционных горелок полного предварительного смешения, - виды нарушения устойчивой работы инжекционных горелок и факторы, влияющие на эти явления, - почему горелки низкого давления не обеспечивают подачу воздуха для горения в необходимом количестве, - написать уравнение полного горения газа, - особенности теплообменных характеристик при сжигании заранее подготовленных газовоздушных смесей, - определить диаметр газового сопла при заданном расходе газа и давлении, - что такое массовый коэффициент инжекции, - назвать возможные причины химического недожега, - определить коэффициент расхода воздуха по кислородной формуле. 4. Рекомендуемая для подготовки литература 1. Григорьев В. А., Зорин В. М. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: справочник. М.: Изд-во МЭИ, 2007. 632 с. 2. Григорьев К. А. и др. Технология сжигания органических топлив: учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПб политехн. ун-та, 2006. 92 с. 3. Жуков Н. П, и др. Энергообеспечение предприятий: курсовое и дипломное проектирование. Тамбов. Изд-во ТГТУ, 2009. 80 с. 4. Кириллин В. А. и др. Техническая термодинамика. М.: Изд-во МЭИ, 2008. 496 с. 5. Мунц В. А. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ, 2006. 136 с. 6. Ртищева А. С. Теоретические основы гидравлики и теплотехники: учебн. пособие. Ульяновск: Изд-во Ульяновского гос. техн. ун-та, 2007. 171 с. 7. Свидерская О. В. Основы энергосбережения. Минск: ТетраСистемс, 2008. 176 с. 8. Хзмалян Д.М., Коган Я.А. Теория горения и топочные устройства. М.: Энергия, 1976. 9. В.М. Черкасский. Насосы, вентиляторы, компрессоры. Учебное пособие для энергетических вузов и факультетов. Изд. 2-е, переработ, и доп. М. «Энергия», 1968. 304 с. с илл. 10. В.П. Михеев, Ю.П. Медников. Сжигание природного газа. Л., «Недра», 1975. 391 с. 11. А.А. Ионин. Газоснабжение. - M.: Стройиздат, 1989. - 439 с:, ил. 12. С.Н. Борисов, В.В. Даточный. Гидравлические расчеты газопроводов. М.: Недра, 1972г, -108с. 13. Е.Я. Соколов. Теплофикация и тепловые сети. М.: Издательство МЭИ. 2001 14. А.П. Сафонов. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. Энергия. 1968м 15. П.Д. Лебедев. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. "Энергия", 1972, 320с.