6. Структура и содержание дисциплины.

Структура и содержание дисциплины построены по модульно-блочному принципу. Под модулем (разделом, темой) дисциплины понимается укрупненная логико-понятийная тема, характеризующаяся общностью использованного понятийно-терминологического аппарата. Каждый модуль состоит их двух блоков:

- инвариантного блока, включающего ядро (минимум) знаний, законов, принципов, понятий, обладающих содержательной и временной стабильностью;

- вариативного блока, включающего конкретные научно-практические знания и фактологический материал применительно к профессиональной деятельности.

6.1 Структура дисциплины.

Таблица 2. Модули (разделы) дисциплины, трудоемкость в часах и виды учебной работы.

№	Наименование модуля	Труд-ть часы	Лекции	Лаб. занятия	Сам. работа
1	Введение. Основные понятия и определения.	7	1		8
2	Гидростатика.	14	4	2	10
3	Кинематика жидкости.	6	2		5
4	Основы динамики вязкой несжимаемой жидкости.	14	2	2	11
5	Одномерные течения вязкой жидкости	13	2	6	6
6	Гидравлический расчет трубопроводов	19	6	8	6
7	Основные понятия и определения технической термодинамики. Смеси газов и теплоемкость.	8	2	2	7
8	Термодинамические процессы. Законы термодинамики.	15	3	2	9
9	Термодинамика потока. Компрессоры и компрессорные установки.	10	2	4	6
10	Основные понятия и определения процесса теплообмена. Теплопередача и теплообменные аппараты.	22	4	8	12
11	Топливо и его горение. Котельные установки и топочные устройства.	9	4		6
12	Теплоснабжение промышленных предприятий.	7	2		7
Всего на дисциплину (курс) «Основы гидравлики и теплотехники»		144	34	34	93

6.2 Содержание учебно-образовательных модулей.

МОДУЛЬ 1 «ВВЕДЕНИЕ» (ОК-1, КД-1)

Инвариантный блок

Краткие исторические сведения о развитии науки. Вводные сведения; основные физические свойства. Физическое строение жидкостей и газов. Основные физические свойства жидкостей и газов: сжимаемость, текучесть, вязкость, теплоемкость, теплопроводность. Гипотеза сплошности. Неньютоновские жидкости. Кипение, кавитация.

Вариативный блок

Предмет гидравлики и его назначение в народном хозяйстве. Понятие «жидкость». Модели жидкой среды. Идеальная, ньютоновская и неньютоновская жидкости.

МОДУЛЬ 2 «ГИДРОСТАТИКА» (ОК-1, КД-1)

Инвариантный блок

Свойства гидростатического давления в неподвижной среде. Уравнение Эйлера равновесия жидкости. Интегрирование уравнений Эйлера. Поверхности равного давления. Свободная поверхность жидкости. Основное уравнение гидростатики. Закон паскаля. Приборы для измерения давления. Силы гидростатического давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности. Закон Архимеда. Плавание тел.

Вариативный блок

Абсолютный и относительный покой жидких сред. Силы, действующие в жидкости. Гидростатическое давление и его свойства. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости. Интегрирование уравнений равновесия для несжимаемой жидкости, находящейся под действием сил тяжести и инерции. Закон Паскаля.

МОДУЛЬ 3

Инвариантный блок

Два метода описания движения жидкостей. Ускорение жидкой частицы в переменных Эйлера. Линии и трубки тока. Поток жидкости, понятие о расходе, скорости течения. Уравнение неразрывности. Вихревая составляющая движения жидкости. Плоские безвихревые течения идеальной жидкости.

Вариативный блок

Неустановившееся и установившееся движение жидкости. Струйная модель движения жидкости. Элементарный расход. Поток, как совокупность элементарных струек. Элементы потока. Напорное и безнапорное движения. Расход и средняя скорость потока.

МОДУЛЬ 4 «ОСНОВЫ ДИНАМИКИ ВЯЗКОЙ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ» (КД-1)

Инвариантный блок.

Уравнение Эйлера и их интегралы. Уравнение Навье-Стокса, граничные и начальные условия. Уравнение Бернулли для элементарной струйки. Турбулентные напряжения. Обобщенная форма законов сохранения в виде балансовых уравнений. Подобие гидродинамических процессов и их моделирование.

Вариативный блок

Уравнения Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости. Уравнение Навье-Стокса. Общая интегральная форма уравнений количества движения и момента количества движения. Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной формах.

МОДУЛЬ 5 «ОДНОМЕРНЫЕ ТЕЧЕНИЯ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ» (ОК-1, КД-1)

Инвариантный блок

Одномерная модель потока. Плавно изменяющие течения и уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости. Два режима движения жидкости и их основные характеристики. Ламинарное течение жидкости в трубах, плоских и кольцевых зазорах. Особенности турбулентного движения жидкости. Распределение осредненных скоростей по сечению потока. Потери напора в трубах. Влияние шероховатости стенок трубы на гидравлические потери. Формулы для вычисления коэффициента гидравлических потерь. Местные гидравлические сопротивления.

Вариативный блок

Одномерные потоки жидкостей и газов. Уравнения Бернулли для потока реальной жидкости. Физическая природа гидравлических сопротивлений. Основное уравнение равномерного движения. Режимы движения жидкости. Критерий Рейнольдса. Особенности ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости в трубах. Зависимость коэффициента гидравлического трения в трубах от режима движения жидкости и шероховатости стенок (график Никурадзе). Местные сопротивления и потери напора. Способы снижения гидравлических потерь.

МОДУЛЬ 6 «ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТРУБОПРОВОДОВ» (ОК-1, КД-1)

Инвариантный блок

Основное расчетное уравнение простого трубопровода. Понятие об определении экономически наивыгоднейшего диаметра трубопровода. Сифонный трубопровод. Последовательное и параллельное соединение трубопроводов. Сложные трубопроводы. Трубопровод с насосной подачей.

Вариативный блок

Классификация трубопроводов. Короткие и длинные трубопроводы. Расчет коротких трубопроводов. Расходная характеристика трубопровода (модуль расхода). Гидравлические характеристики трубопроводов. Расчет трубопровода с равномерным путевым расходом. Расчет длинных трубопроводов: простых и сложных. Гидравлический удар в трубопроводах. Защита от воздействия гидравлических ударов. Гидравлический таран.

МОДУЛЬ 7 «Основные понятия и определения технической термодинамики. Смеси газов и теплоемкость» ОК-1, КД-1)

Инвариантный блок

Предмет технической термодинамики, ее задачи и основные определения. Рабочее тело. Величины (параметры), определяющие состояние рабочего тела. Уравнение состояния идеального газа. Понятие о реальных газах и парах как рабочих телах. Внутренняя энергия и энтальпия рабочего тела. Понятие о газовой смеси. Состав смеси в массовых и объемных долях, соотношение между ними. Состав смеси, заданный числом молей. Газовая постоянная смеси.

Вариативный блок

Закон Дальтона. Парциальные объемы и давления компонентов газовой смеси. Влажный воздух, как смесь газов и его свойства. Диаграмма влажного воздуха.

МОДУЛЬ 8 «Термодинамические процессы. Законы термодинамики» (ОК-4, КД-2)

Инвариантный блок

Тепло и работа, как формы передачи энергии. Первый закон термодинамики. Понятие термодинамического процесса и его свойства. Характерные процессы идеальных газов. Анализ процессов: связь между параметрами, работа и тепло процесса. Политропный процесс. Три группы политропных процессов.

Вариативный блок

Круговые замкнутые процессы – циклы. Свойства циклов. Прямые и обратные циклы, область применения и эффективность. Цикл Карно. Энтропия рабочего тела и ее физический смысл.

МОДУЛЬ 9 «ТЕРМОДИНАМИКА ПОТОКА. Компрессоры и компрессорные установки» (ОК-4, КД-1)

Инвариантный блок

Открытая термодинамическая система. Располагаемая и техническая работа потока в открытой системе. Первый закон для потока рабочего тела. Анализ процессов дросселирования и истечения с позиции первого закона. Компрессорные установки и их классификация. Термодинамические основы процессов получения сжатых газов. Диаграмма работы идеального компрессора.

Вариативный блок

Многоступенчатое сжатие. Мощность привода компрессора. Адиабатный и изотермический КПД компрессора. Влияние «вредного» пространства на объемный КПД компрессора.

МОДУЛЬ 10 «Основные понятия и определения процесса теплообмена. Теплопередача и теплообменные аппараты» (ОК-4, КД-1)

Инвариантный блок

Виды и способы передачи тепла: теплопроводность, конвекция, конвективный теплообмен и излучение. Закон Фурье. Теплопроводность через плоскую и цилиндрическую стенки. Теплоизоляционные материалы. Четыре группы факторов, влияющих на конвективный теплообмен. Способы определения коэффициента конвективного теплообмена. Основные законы теплового излучения. Теплопередача через плоскую однородную многослойную стенку. Термическое сопротивление теплопередаче.

Вариативный блок

Назначение и классификация теплообменных аппаратов. Режимы работы теплообменников. Методика расчета и подбора теплообменных аппаратов для теплофикации.

МОДУЛЬ 11«ТОПЛИВО И ЕГО ГОРЕНИЕ. Котельные установки и топочные устройства» (ОК-4, КД-1)

Инвариантный блок

Свойства, состав и характеристика твердого, жидкого и газообразного топлива. Методика расчета процесса горения топлива: расход воздуха, выход продуктов сгорания. Физические процессы, протекающие при горении топлива. Вредные вещества, образующиеся при сжигании топлива и методы снижения загрязнения окружающей среды.

Вариативный блок

Назначение, классификация и состав оборудования котельных установок. Методы сжигания топлива. Характеристика топочных устройств для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива.

МОДУЛЬ 12«Теплоснабжение промышленных предприятий» (ОК-4, КД-1)

Инвариантный блок

Назначение и состав системы теплоснабжения. Классификация систем теплоснабжения и область их применения. Виды теплоносителей: нагретая вода и водяной пар. Свойства теплоносителей и их сравнительная характеристика.

Вариативный блок

Методы расчета тепловых нагрузок систем теплоснабжения. Потери тепла в системах теплоснабжения и пути их снижения. Направление и перспективы развития систем теплоснабжения.