Теплотехніка

Мета вивчення дисципліни: набути глибоких теоретичних знань і практичних навичок з термодинаміки та теплопередачі, аналізу енергетичних процесів у робочих тілах, газових сумішах, парі та енергетичних установках. Розвинути здатність застосовувати ці знання для розрахунку процесів у традиційних і відновлюваних енергетичних системах.
Практичне значення та використання отриманих знань: полягає у здатності застосовувати теоретичні принципи термодинаміки та теплопередачі для аналізу та розрахунку реальних енергетичних процесів. Вони дозволяють оцінювати ефективність роботи різних енергетичних установок, таких як двигуни внутрішнього згоряння, компресори, паросилові та холодильні системи, а також оптимізувати їх параметри для підвищення продуктивності та економічності. Крім того, ці знання використовуються при проектуванні та технічному обслуговуванні енергетичного обладнання, розрахунку теплопередачі та чисельному моделюванні процесів, що забезпечує безпечне та раціональне використання енергії в промислових і побутових системах.

Тематика та види навчальних занять

Для денної форми здобуття освіти
Лекційні заняття
Лекція 1. «Вступ до теплотехніки. Основні поняття».
Лекція 2. «Перший закон термодинаміки».
Лекція 3. «Другий закон термодинаміки. Ентропія».
Лекція 4. «Властивості ідеальних газів».
Лекція 5. «Властивості водяної пари».
Лекція 6. «Термодинамічні цикли теплових машин».
Лекція 7. «Основи теплопровідності. Закон Фур’є».
Лекція 8. «Нестаціонарна теплопровідність».
Лекція 9. «Конвективний теплообмін».
Лекція 10. «Теплове випромінювання. Закон Стефана–Больцмана».
Лекція 11. «Теплопередача через багатошарові стінки».
Лекція 12. «Теплові насоси та холодильні машини».
Лекція 13. «Сонячні теплові колектори».
Лекція 14. «Геотермальні установки».
Лекція 15. «Біоенергетичні теплотехнічні установки. Когенерація».

Практичні заняття
Практичне заняття №1. «Параметри стану робочого тіла. Газові суміші».
Мета заняття: навчитися визначати параметри стану робочого тіла та газових сумішей.
Практичне заняття №2. «Перший закон термодинаміки. Ентальпія. Ептропія. Теплоємність».
Мета заняття: засвоїти застосування першого закону термодинаміки для закритих систем, навчитися визначати зміну ентальпії, ентропії та розраховувати теплоємність робочих тіл у різних процесах.
Практичне заняття №3. «Основні термодинамічні процеси ідеального газу. Реальні гази. Водяна пара. Вологе повітря».
Мета заняття: навчитися аналізувати та розраховувати основні термодинамічні процеси ідеального й реального газів, визначати параметри стану водяної пари та вологого повітря.
Практичне заняття №4. «Перший закон термодинаміки для відкритої термодинамічної системи. Другий закон термодинаміки».
Мета заняття: засвоїти застосування першого закону термодинаміки до відкритих систем, зрозуміти сутність другого закону термодинаміки та навчитися аналізувати енергетичні перетворення з урахуванням ентропії.
Практичне заняття №5. «Паливо. Процеси горіння палива».
Мета заняття: навчитися визначати теплоту згоряння палива, розраховувати кількість повітря для повного згоряння та аналізувати склад і параметри продуктів згоряння.
Практичне заняття №6. «Термодинамічні основи компресора. Двигуни внутрішнього згорання і газотурбінні установки. Цикли паросилових установок. Цикли холодильних установок».
Мета заняття: навчитися аналізувати термодинамічні цикли теплових і холодильних машин, визначати їх основні параметри, ККД та холодильний коефіцієнт.
Практичне заняття №7. «Теплопровідність. Конвективний теплообмін. Променистий теплообмін. Теплопередача».
Мета заняття: оволодіти методиками розрахунку теплопередачі при теплопровідності, конвекції та променистому теплообміні.

Для заочної форми здобуття освіти
Лекційні заняття
Лекція 1. «Основи технічної термодинаміки».
Лекція 2. «Основи теплообміну та енергетичні установки».

Практичні заняття
Практичне заняття №1. «Розрахунок термодинамічних процесів та теплообміну».
Мета заняття: закріпити знання з термодинаміки та теплообміну шляхом розв’язання інженерних задач.

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Індивідуальна робота

Для денної форми здобуття освіти

Розрахунково-графічна робота.

Мета розрахунково-графічної роботи – набуття практичних навичок проведення теплотехнічних розрахунків циклу паросилової установки, закріплення теоретичних знань. Здобувач отримує завдання в другому семестрі.
Змістовна послідовність виконання роботи:
1. Призначення і принципи роботи теплоенергетичних установок.
2. Побудова базового циклу Ренкіна.
3. Тепловий розрахунок базового циклу Ренкіна.
4. Пошук оптимальних параметрів роботи для забезпечення максимальної ефективності циклу ПСУ
Захист розрахунково-графічної роботи здійснюється протягом останнього навчального тижня семестру

Для заочної форми здобуття освіти

Розрахунково-графічна робота.
Мета розрахунково-графічної роботи – набуття практичних навичок проведення теплотехнічних розрахунків циклу паросилової установки, закріплення теоретичних знань. Здобувач отримує завдання в другому семестрі.
Змістовна послідовність виконання роботи:
5. Призначення і принципи роботи теплоенергетичних установок.
6. Побудова базового циклу Ренкіна.
7. Тепловий розрахунок базового циклу Ренкіна.
8. Пошук оптимальних параметрів роботи для забезпечення максимальної ефективності циклу ПСУ
Термін надання виконаної розрахункової роботи на перевірку – не пізніше, ніж за місяць до початку сесії.
Захист розрахунково-графічної роботи здійснюється протягом заліково-екзаменаційної сесії згідно із затвердженим графіком навчального процесу та розкладом занять.

Контрольна робота для здобувачів заочної форми

Завдання для виконання контрольної роботи здобувач отримує на установчій лекції. Робота містить 5 теоретичних питань та 1 практичне завдання. Обсяг відповіді на кожне теоретичне питання: не менше, ніж 2 сторінки машинописного тексту. Текст відповіді повинен бути виконаний самостійно, а не скопійованим з навчального посібника.
Практичне завдання №1. «Розрахунок термодинамічних процесів та теплообміну».
Термін надання виконаної контрольної роботи на перевірку – не пізніше, ніж за місяць до початку сесії.
Захист контрольної роботи здійснюється протягом заліково-екзаменаційної сесії згідно із затвердженим графіком навчального процесу та розкладом занять.

Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання

Для денної форми здобуття освіти

Поточний контроль полягає у виконанні:
1) 7-ми практичних завдань. Індивідуальні завдання виконуються письмово. Завдання №1 оцінюється у 2 бали; №2-7 оцінюється у 3 бали. Повне виконання індивідуальних завдань 1-7 – всього 20 балів.
2) 2-х модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної частин та проводяться у формі письмового тестування. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 30 балів.
3) Виконання розрахунково-графічної роботи (РГР) за індивідуальним завданням. Бездоганне виконання РГР оцінюється у 20 балів.
Підсумковий контроль – залік. Оцінювання результатів навчання з дисципліни здійснюється за накопичувальною системою, яка дає можливість здобувачеві протягом семестру отримати максимально 100 балів.
Мінімальна оцінка, яка дозволяє отримати «зараховано» – 60 балів.

Для заочної форми здобуття освіти

1) Захист контрольної роботи. Бездоганне виконання контрольної роботи оцінюється у 30 балів, захист роботи – 10 балів. Всього – 40 балів.
2) Повне та правильне виконання практичного завдання – максимально 20 балів.
3) Захист розрахунково-графічної. Бездоганне виконання розрахунково-графічної роботи оцінюється в 30 балів, захист роботи – 10 балів. Всього – 40 балів.
Підсумковий контроль – залік. Оцінювання результатів навчання з дисципліни здійснюється за накопичувальною системою, яка дає можливість здобувачеві протягом семестру отримати максимально 100 балів.
Мінімальна оцінка, яка дозволяє отримати «зараховано» – 60 балів.