РД5 Проектировать конструкции ядерных энергетических установок. По дисциплине: Тепловые процессы в ЯЭУ Институт: ФТИ Курс: четвертый. ВОПРОСЫ







УТВЕРЖДАЮ
Директор ФТИ
___________(Долматов О.Ю.)
«___»_____________201__ г.



БАЗОВАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Б3.В.1.6 Тепловые процессы в ядерных энергетических установках

Направление ООП 140800 «Ядерные физика и технологии»

Профиль подготовки «Ядерные реакторы и энергетические установки»
Квалификация бакалавр
Базовый учебный план приема 2012 г.
Курс 4 семестр 7
Количество кредитов 2
Код дисциплины Б3.В.1.6

Виды учебной деятельности
Временной ресурс по очной форме обучения


80 час.

Лекции, ч
16

Практические занятия, ч
16

Лабораторные занятия, ч
0

Аудиторные занятия, ч
32

Самостоятельная работа, ч
48

ИТОГО, ч
80

Вид промежуточной аттестации экзамен
Обеспечивающее подразделение кафедра ФЭУ ФТИ

Заведующий кафедрой ФЭУ Долматов О.Ю.
(ФИО)
Руководитель ООП Ливенцов С.Н.
(ФИО)
Преподаватель Исаченко Д.С.
(ФИО)
2012 г. 1. Цели освоения дисциплины
Целью дисциплины «Тепловые процессы в ядерных энергетических установках» является приобретение теоретических знаний, практических умений и навыков, необходимых для научно-исследовательской, практической и производственной деятельности бакалавра направления 140800 «Ядерные физика и технологии» специализации «Ядерные реакторы и энергетические установки», связанных с тепловыми процессами, происходящими в энергетических установках, а также понимания современных требований, способов обеспечения и методов анализа безопасности ядерных установок.

2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Тепловые процессы в ядерных энергетических установках» относится к профессиональному циклу направления 140800 Ядерные физика и технологии.
Дисциплине «Тепловые процессы в ядерных энергетических установках» предшествует освоение дисциплин (ПРЕРЕКВИЗИТЫ):
Физика;
Математика;
Термодинамика и теплопередача;
Материаловедение.
Содержание разделов дисциплины «Тепловые процессы в ядерных энергетических установках» согласовано с содержанием дисциплин, изучаемых параллельно (КОРЕКВИЗИТЫ):
Лабораторный практикум;
Физико-энергетические установки;
Энергооборудование ядерных энергетических установок.

3. Результаты освоения дисциплины
В соответствии с требованиями ООП освоение дисциплины направлено на формирование у студентов следующих компетенций (результатов обучения), в т.ч. в соответствии с ФГОС:
Таблица 1
Составляющие результатов обучения, которые будут получены при изучении данной дисциплины
Результаты
обучения
(компетенции из ФГОС)
Составляющие результатов обучения


Код
Знания
Код
Умения
Код
Владение
опытом

Р1
(ОК-1,6,10,11)


У.2.1

Логически верно, аргументировано и ясно, строить устную и письменную речь.






У.2.2
Критически оценивать свои достоинства и недостатки, наметить пути и выбрать средства развития достоинств и устранения недостатков.



Р7 (ПК-1)
З.7.1
Основных законов естественнонаучных дисциплин
У.7.1
Использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности
В.7.1
Математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования

Р9 (ПК-10, 11,13)


У.9.1.
Проводить расчеты, проектировать детали и узы приборов, установок в соответствии с техническим заданием с использованием стандартных средств автоматизации проектирования.
В.9.1
Проведения предварительного технико-экономического обоснования проектных расчетов установок и приборов

Р10 (ПК-18,19,20)


У.10.1.
Осваивать технологические процессы в ходе подготовки производства новых материалов, приборов, установок и систем
В.10.1
Эксплуатации современного физического оборудования и приборов.

Р12 (ПК-5,7,8,9)
З.12.1
Методов математического моделирования процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований
У.12.1
Использовать информационные технологии при разработке новых установок, материалов и приборов
В.12.1
Сбора и анализа информационных исходных данных для проектирования приборов и установок




У.12.1
Использовать информационные технологии при разработке новых установок, материалов и приборов.
В.12.2
Подготовки данных для составления обзоров, отчетов и научных публикаций


В результате освоения дисциплины «Тепловые процессы в ядерных энергетических установках» студентом должны быть достигнуты следующие результаты:
Таблица 2
Планируемые результаты освоения дисциплины
№ п/п
Результат

РД1
Применять знания общих законов, уравнений и методов

РД2
Выполнять термодинамические расчеты при проектировании энергетических установок

РД3
Применять термодинамические законы при проектировании простых и сложных тепловых схем

РД4
Обрабатывать результаты измерений, полученных в ходе практических расчетов различных узлов ядерных установок

РД5
Проектировать конструкции ядерных энергетических установок


4. Структура и содержание дисциплины
Раздел 1. Основные дифференциальные уравнения тепломассообмена
Вязкость. Расход жидкости. Уравнение неразрывности потока. Статическое давление. Уравнение теплопроводности. Условия однозначности для процессов теплопроводности. Уравнение Бернулли. Уравнение Навье-Стокса.

Раздел 2. Теплопроводность в ядерном реакторе
Температурное поле. Температурный градиент. Тепловой поток. Коэффициент теплопроводности для газов, жидкостей, твердых тел. Теплопроводность при стационарном режиме. Теплопроводность при наличии внутренних источников тепла.

Раздел 3. Конвективный теплообмен в ядерном реакторе
Факторы, влияющие на теплопередачу. Моделирование процессов конвективного теплообмена. Теплоотдача в однофазной среде при свободном движении жидкости. Теплоотдача в однофазной среде при вынужденном течении жидкости. Теплоотдача при вынужденном поперечном омывании труб и пучков труб. Теплоотдача жидких металлов. Теплоотдача при кипении.

Раздел 4. Расчет теплофизических и гидродинамических параметров элементов активной зоны
Расчет удельных значений тепловыделения по длине технологического канала. Расчет параметров теплоносителя по длине технологического канала и количества теплоты, выделяющейся на отдельных участках и в центральном технологическом канале. Расчет коэффициентов теплоотдачи с поверхности ТВЭЛ. Расчет распределения температуры в ТВЭЛ. Распределение температуры в блоке замедлителя. Распределение температуры в органах регулирования. Гидравлический расчет технологического канала. Оценка критических тепловых потоков. Оценка напряженного состояния элементов конструкции технологического канала.

5. Образовательные технологии

При изучении дисциплины «Тепловые процессы в ядерных энергетических установках» следующие образовательные технологии:
Таблица 3
Методы и формы организации обучения
ФОО

Методы
Лекц.
Пр. зан./
сем.,
Тр.*, Мк**
СРС
К. пр.***

IT-методы
+
+

+
+

Работа в команде
+
+

+
+

Case-study






Игра


+



Обучение
на основе опыта
+
+




Опережающая самостоятельная работа
+
+
+



Поисковый метод

+

+
+

Исследовательский метод

+
+
+
+

* – Тренинг, ** – мастер-класс, ***– командный проект


6. Организация и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов

Самостоятельная деятельность рассматривается как вид учебного труда, позволяющий целенаправленно формировать и развивать самостоятельность как личностное качество.

6.1. Виды и формы самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов включает текущую и творческую проблемно-ориентированную самостоятельную работу (ТСР).
Текущая СРС направлена на углубление и закрепление знаний студента, развитие практических умений и включает:
работа с лекционным материалом;
поиск и обзор литературы и электронных источников информации по индивидуально заданной проблеме курса;
выполнение домашних заданий;
подготовка к практическим занятиям.
Творческая самостоятельная работа включает:
выполнение расчетно-графических работ;
анализ статистических и фактических материалов по заданной теме;
проведение расчетов по индивидуальным заданиям;
составление отчетов по заданным материалам.

6.3. Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется следующим образом:
Самоконтроль;
Контроль со стороны студентов;
Контроль со стороны преподавателя.


7. Средства текущей и промежуточной оценки качества освоения дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины производится по результатам следующих контролирующих мероприятий:
Контролирующие мероприятия
Результаты обучения по дисциплине

контрольные вопросы, задаваемые при проведении практических занятий
Р7, Р9, Р10

контрольные вопросы, задаваемые при проведении текущего контроля
Р7, Р10

индивидуальные домашние задания
Р7, Р9, Р10, Р12

вопросы самоконтроля
Р7, Р9, Р10, Р12

вопросы тестирований
Р7, Р9

вопросы, выносимые на экзамены
Р7, Р9, Р10, Р12


Для оценки качества освоения дисциплины при проведении контролирующих мероприятий предусмотрены следующие средства:

1. Вопросы текущего контроля
1. Расчет параметров воды и водяного пара.
2. Уравнение теплопроводности.
3. Изобарный процесс воды и водяного пара (в общем виде).
4. Уравнение движения. Уравнение Бернулли.
5. Уравнение движения. Уравнение Навье-Стокса.
6. Температурное поле.
7. Адиабатный процесс воды и водяного пара (в общем виде).
8. Температурный градиент.
9. Изотермический процесс воды и водяного пара (в общем виде).
10. Цикл Брайтона.
11. Цикл Ренкина.
12. Закон Фурье.
13. Теплопроводность газов, жидкостей, твердых тел.
14. Термодинамические процессы идеальных газов.
15. Теплопроводность при стационарном режиме (qv = 0). Передача тепла через плоскую стенку.
16. Расчет параметров воды и водяного пара.
17. Теплопроводность при стационарном режиме (qv = 0). Передача тепла через цилиндрическую стенку.
18. Расход жидкости.
19. Факторы, влияющие на теплоотдачу.
20. Числа подобия.
21. Теплопроводность при стационарном режиме (qv = 0). Передача тепла через шаровую стенку.
22. Уравнение подобия.
23. Теплоотдача в однофазной среде при свободном движении жидкости.
24. Теплопроводность однородной пластины при наличии внутренних источников тепла.
25. Уравнение неразрывности потока.
26. Теплопроводность однородного цилиндрического стержня при наличии внутренних источников тепла.
27. Теплопроводность цилиндрической стенки при наличии внутренних источников тепла.
28. Теплоотдача в однофазной среде при вынужденном течении жидкости при продольном омывании плоской поверхности.
29. Теплопроводность жидкостей.
30. Естественная конвекция.
31. Статическое давление.
32. Теплопроводность при наличии внутренних источников тепла. Теплопроводность однородного цилиндрического стержня.
33. Уравнение однозначности для процессов теплопроводности.

2. Примеры задач для практических занятий
1. Кипящая вода воспринимает теплоту от дымовых газов через стальную стенку парового котла толщиной 15 мм. Температура газов 900 (C, температура воды 200 (C, коэффициенты теплоотдачи равны 120 Вт/(м2(К) и 2300 Вт/(м2(К), соответственно. Постепенно отложение сажи ((1 = = 0,12 Вт/(м(К)) и накипи ((2 = 1,3 Вт/(м(К)) привело к снижению плотности теплового потока в 2,2 раза и к повышению средней температуры стенки на 58 (C по сравнению с первоначальными значениями. Оценить толщины слоев сажи и накипи, вычислить тепловой поток и коэффициент теплопередачи.
2. Определить коэффициенты теплоотдачи в спиральном водоводяном теплообменнике тепловой мощностью 130,4 кВт, площадью теплопередающей поверхности 9 м2 при среднелогарифмической разности температур 5,2 К, толщине стенок (( = 46,52 Вт/(м(К)), скорости холодной воды – 2,2 м/с и горячей – 1,8 м/с.

3. Пример билетов выходного контроля

Экзаменационный билет №25

По дисциплине: Тепловые процессы в ЯЭУ
Институт: ФТИ
Курс: четвертый



ВОПРОСЫ:

Уравнение однозначности для процессов теплопроводности. (7 баллов)
Тепловой поток. Закон Фурье. (7 баллов)
Теплопроводность при наличии внутренних источников тепла. Теплопроводность однородного цилиндрического стержня. (7 баллов)

ЗАДАЧА:

Определить поверхность нагрева и число секций водоводяного теплообменника типа «труба в трубе». Греющая вода движется во внутренней стальной трубе диаметром d2/d1 = 35/32 мм и имеет температуру на входе Tж1 = 368 К. Расход греющей воды M1 = 2130 кг/ч. Нагреваемая вода движется противотоком по кольцевому каналу между трубами и нагревается от Tж2( = 288 К до Tж2( = 318 К. Внутренний диаметр внешней трубы D = 48 мм. Расход нагреваемой воды M2 = 3200 кг/ч. Длина одной секции теплообменника 1,75 м. Потерями теплоты через внешнюю поверхность теплообменника пренебречь. (19 баллов)



Составил: доцент, к.ф.-м.н. Исаченко Д.С.


УТВЕРЖДАЮ:
Заведующий кафедрой ФЭУ, доцент, к.ф.-м.н. ______________ О.Ю. Долматов
"____" ________________ 200 г.

8. Рейтинг качества освоения дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины в ходе текущей и промежуточной аттестации обучающихся осуществляется в соответствии с «Руководящими материалами по текущему контролю успеваемости, промежуточной и итоговой аттестации студентов Томского политехнического университета», утвержденными приказом ректора № 77/од от 29.11.2011 г.
В соответствии с «Календарным планом изучения дисциплины»:
текущая аттестация (оценка качества усвоения теоретического материала (ответы на вопросы и др.) и результаты практической деятельности (решение задач, выполнение заданий, решение проблем и др.) производится в течение семестра (оценивается в баллах (максимально 60 баллов), к моменту завершения семестра студент должен набрать не менее 33 баллов);
промежуточная аттестация (экзамен, зачет) производится в конце семестра (оценивается в баллах (максимально 40 баллов), на экзамене (зачете) студент должен набрать не менее 22 баллов).
Итоговый рейтинг по дисциплине определяется суммированием баллов, полученных в ходе текущей и промежуточной аттестаций. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

Основная литература:
Кириллов П.Л., Богословская Г.П. Тепломассообмен в ядерных энергетических установках: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 2000. – 456 с.
Основы гидродинамики и теплообмена в ядерных реакторах: учебное пособие. / Коротких А.Г., Шаманин И.В. – Томск: Томский государственный университет, 2007. – 117 с.
Техническая термодинамика и теплопередача: учебное пособие / А. Н. Алабовский, И. А. Недужий. – 3-е изд., перераб. и доп. – Киев: Выща школа, 1990. – 255 с.
Теплопередача: учебное пособие / под ред. В. С. Чередниченко. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. – 198 с.
Теплопередача: учебник / Б. Н. Юдаев. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва: Высшая школа, 1981. – 319 с.

Дополнительная литература:
Техническая термодинамика. Теплопередача: учебник для втузов / Б. Н. Юдаев. – Москва: Высшая школа, 1988. – 478 с.
Термодинамика и теплопередача: учебник для вузов / А. В. Болгарский, Г. А. Мухачев, В. К. Щукин. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва: Высшая школа, 1975. – 495 с.
Техническая термодинамика и теплопередача: учебник / Л. В. Арнольд, Г. А. Михайловский, В. М. Селиверстов. – 2-е изд., перераб. – М.: Высшая школа, 1979. – 444 с.
Техническая термодинамика и теплопередача: учебное пособие для вузов / В. В. Нащокин. – 4-е изд., стер. – Москва: Аз-book, 2009. – 469 с.


10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Указывается материально-техническое обеспечение дисциплины: технические средства, лабораторное оборудование и др.

п/п
Наименование (компьютерные классы, учебные лаборатории, оборудование)
Корпус, ауд., количество установок

1
Лекционная аудитория оборудованная проектором
313, 10 к.

2
Аудитория, оборудованная проектором
248, 10 к.


Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки 140800 Ядерные физика и технологии

Программа одобрена на заседании кафедры ФЭУ

(протокол № ____ от «___» _______ 201__ г.).

Автор: доцент кафедры ФЭУ _____________ Исаченко Д.С.










Заголовок 1 Заголовок 2 Заголовок 3 Заголовок 4 Заголовок 515

Приложенные файлы

  • doc 4421131
    Размер файла: 531 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий