1.3 Пәнді оқытудың міндеттері

Энергияны айналдыру негізін, жылудинамиканың және жылумассаалмасу заңдарын, жылудинамикалық процестер мен циклдарын, сол салалар жану, энерготехнологиялар, энергияны үнемдеу жылуалмастырғыштардың есебі, жылуалмасу тәсілдері, жылуалмастырғаштардың жұмыс істеу принциптері мен құрлысы, жылукүштік қоңдырғылар мен басқа да жылутехникалық құрылғылардың жұмыс істеу принциптері мен құрлысы , жылу мен қамтамасыз ету жүйелері.

Жұмысшы денелері күйінің есебі, жылудинамикалық процестер мен циклдарының, жылуалмасу прцестерінің, аппараттарының және саланын басқа негізгі жылутехникалық құрылғыларының есебің жасай білу, жылулық қорғау шараларын салқындату жүйелерінің жылулық оқшауландыруын ұйымдастыруы, жылумен қамтамасыз ету жүйесінің энергияның айналуын және пайдалануының ең тиімді түрін есептеу және таңдауды үйретуді

«Жылутехниканың теориялық негіздері» пәнінің негізгі базасы болып физика, математика, программалау және алгоритм қатнас құралы саналады

Пәнді оқу нәтижесінде білімалушы міндетті

білулері қажет:

• сандың шамалардың реттілігіне бағалауды жүргізу;

меңгеруі қажет:

• зерттеу әдістерін, жобалау және зерттеу жумыстарын жүргізу;

игере білуі керек:

• алынған нәтижелердің қателіктеріне баға беру тәсілдеріне;

• жылуфизикалық сипаттаманың аңықтап – зерттеу әдістерін;

істеу білуі керек:

- өңдеу әдістерін және қабылдауды, ЭЕМ көмегімен зерттеу нәтижелерін жүргізу;

• жылудинамикалық процестер мен циклдарын;

• саладағы пайдаланылатын жұмысшы деиелердің негізгі қасиеттерін;

түсіне білуі керек:

• энергияның айналауының негізгі заңдарын, жылудинамикасының және жылуалмасудың заңдарын;

болуы керек:

• салада пайдаланылатын жылуалмастырғыштардың, жылукүштік қоңдырғылардың және басқа да жылутехнологиялық құрылғылардың жұмыс істеу принципімен және құрлысын;

• энергияны үнемдеудің негізгі әдістерін;

• жылуэнергиялық қондырғылардың айналадағы ортаны қорғау мәселелерімен байланысын.

ие болу керек:

- әр түрлі жылулық қоңдырғылардың есептелуі және жұмыс істеу принцип

4. Пререквизиттер

Пәннің қолданған материалдары төмендегі курстарда алған білім негізінде жинақталады:

• физика

1.5 Постреквизиттер

Курсты білу 5В071700 Жылуэнергетика мамандықтары қызмет ету және төмендегі пәндерді оқу үшін қажет:

- Жылумассаалмасу;

- Жылуэнергетикалық қондырғылар циклдарының термодинамикалық негіздері.

2. Пәннің мазмұны

2.1 Тақырыптық жоспар

Тақырыптардың аталуы мен олардын мазмұны	Сағаттар саны
1	2
Модул 1. Техникалық жылудинамика
Дәріс сабақтары
Кіріспе. Техникалық жылу динамика. Кіріспе. Негізгі түсініктер мен ережелер. Жұмыс денесі мен қоршаған орта. Негізгі күй параметрлері мен оның өлшем бірлігтері. Идеал газ күйінің теңдеуі. Жылудинамикалық процестер. Тепе-теңдікті және тепе-теңсіздіктегі процестер. Қайтымды және қайтымсыз процестер. Идеалды және нақты газдар. Идеалды және нақты газдардың теңдеуі. Идеалды және реал газдардың жылусыйымдылығы. Жылу өлшемін аңықтау. Газ қоспасының жылусыйымдылығы	1
Газдың жылусыйымдылығы. Жылудинамиканың 1-ші заңы. Идеал газ қоспасы. Дальтон заңы. Идеал газ параметрлері және оларды анықтау. Термодинамиканың бірінші бастамасы. Энергияның сақталу және айналу заңы. Термодинамикалық жүйенің энергиясы. Ішкі энергияның өзгеруі. Энтальпияның анықтамасы.	1
Идеал газдың термодинамикалық процесстер. Жылудинамикалық процесстердің түрлері. Политропты процесс. Изохоралық процесс. Изобаралық процесс. Изотермиялық процесс. Адиабаттық процесс.	2
Жылудинамиканың екінші бастамасы (заңы). Жылу динамикасының екінші заңы, негізгі жағдайы. Тұйық процесс циклдың тоңазыту коээфициенті. Идеал газ энтропиясы. Карно циклы.	1
Заттардың термодинамикалық қасиеттеры. Нақты газдар. Нақты газдар мен булар. Нақты газдардың қасиеттері. Фазалық ауысулар.	1
Су буы. Нақты газдар мен булар. Нақты газдардың қасиеттері. Су буы. Негізгі түсініктер мен анықтамалар. және диаграммаларда бу түзілу процессі. Судың және су буының параметрлерін анықтау. Судың және су буының кестелері. Су буының диаграммасы. Фазалық ауысуылар. Фазалық ауысуыларының диаграммасы.	1
Ылғалды ауа. Негізгі түсініктер мен анықтамалар. Психрометр және гигрометр. Ылғалды ауаның диаграммасы.	1
Термодинамикалық ағыс. Газдар және булар ағысы. Дыбыс жылдамдығы. Адиабаттық ағыу. Лаваль саптамасы (соплосы). Газдар мен булар қозғалысы.	2
Практикалық сабақтары
Күй параметрлері	2
Идеал газдың күй теңдеуі	1
Газдың жылусыйымдылығы.	1
Жылудинамиканың 1-ші заңы	1
Идеал газдың өзгеруінің термодинамикалық процесстер	1
Жылудинамиканың екінші бастамасы (заңы)	2
Су буы	1
Ылғалды ауа	1
Термодинамикалық ағыс	2
Зертханалық сабақтары
Кіріспе сабағы	2
Термодинамиканың негізгі тусініктемелер.	1
Ауаның орташа массалық изобаралық жылусыйымдылығын аңықтау	2
Нақты газдардың процесстерін зерттеу.	2
Ылғалды ауадағы процесстерін зерттеу.	2
Тарылған саптамадан ауаның ағып шығуының процессін зерттеу.	2
Модул 2. Жылуөткізгіштік.
Дәріс сабақтары
Кіріспе. Жылуөткізгіштік. Жылу процестері. Жылу өткізгіштік. Фурье заңы. Жылуөткізгіштік коэффициентінің физикалық мәні. Конвекция. Ньютон заңы. Жылу беру коэффициенті.	2
Конвективті жылуалмасу. Конвективті жылуалмасу. Конвективті жылуалмасудың әртүрлі факторларда тәуелділігі. Сұйықтың еріксіз және еркін қозғалысы конвективті жылуалмасу. Сүйықтың орта температурасы. Заттың агрегаттық күйі өзгергендегі жылуалмасуы. Ұқсастық теориясы. Ұқсастықтың критерийлері.	2
Жылулық сәулелену. Жылулық сәулелену. Сәулелі жылуалмасудың негізгі заңдары. Стефан-Больцман, Кирхгоф, Ламберт, Вин заңдары.	1
Практикалық сабақтары
Жылуөткізгіштік.	1
Конвективті жылуалмасу.	1
Жылулық сәулелену	2
Зертханалық сабақтары
Құбыр әдісімен қатты денелердің жылуөткізгіштік коэффициентін анықтау.	1
Бірдей материалдардан жасалған әр түрлі диаметрлі горизонталды және вертикалды құбырлардан жылуберу коэффициентін анықтау.	2
Дененің қаралығын деңгейінің және сәуленуінің коэффициентің анықтау.	2

1 тақырып. Кіріспе. Қазақстан Республикасының шаруашылық кешеніндегі энергетика және оның мәні. Жылу қондырғылары және олардың ел энергетикасындағы ролі. Отын қолрлары және отындық тепе-теңдік. Жылуды энергетикалық және технологиялық пайдалану.

Техникалық термодинамиканың пәні мен әдісі. Негізгі анықтамалар. Термодинамикалық процесс. Қайтымды және қайтымсыз процестер. Газдың ішкі энергиясы мен энтальпиясы.

2 тақырып. Техникалық термодинамика. Мүлтіксіз газдар және олардың қоспалары. Мүлтіксіз газ. Күй теңдеуі. Мүлтіксіз газдың газ тұрақтысы. Мүлтіксіз газдардың негізгі заңдары. Мүлтіксіз газдың ішкі эенргиясы және энтальпиясы. Мүлтіксіз газдың жылу сыйымдылығы. Изобараның және изохораның жылу сыйымдылықтары. Жылу сыйымдылығының температураға тәуелділігі. Мольдік жылу сыйымдылығының газ атомына тәуелділігі. Адиабата көрсеткіші К=С_р/С_v және оның температураға тәуелділігі. Газ қоспасы туралы ұғым. Дальтон заңы. Қоспалардың берілу тәсілдері. Құрамдас бөліктерінің парциалдық көлемі, қоспаның орташа молекулалық массасын және оның газ тұрақтысын анықтау. Массалық және көлемдік үлестер арасындағы байланыс. Қоспаның құрамдас бөліктерінің парциалдық қысымын анықтау. Мүлтіксіз газдар қоспаларының жылу сыйымдылығы.

3 тақырып. Термодинамиканың бірінші заңы. Термодинамиканың бірінші заңының формуласы. Талдау өрнегі. Ішкі энергия дененің күй функциясы ретінде жұмыс және жылу процесс функциясы ретінде PV-диаграммасы. Мүлтіксіз газдың энтропиясы. Энтропия күй функциясы ретінде. Меншікті газдың энтропиясының өзгеруі. T_S координат жүйесі, осы диаграммада жылуды анықтау. Мүлтіксіз газдардың термодинамикалық процестері. Олардың талдаулық зерттеулері және (P,V) және T_S диаграммаларындағы графиктік кескіндері.

4 тақырып. Термодинамиканың екінші заңы. Айналма термодинамикалық процестер немесе циклдер. Тура және кері циклдер. Қайтымды және қайтымсыз циклдер. Тура және кері циклдердің тиімділігін бағалау. Карноның тура қайтымды циклі. Жылуды беру және алу процесінің орташа интегралдық температурасы. Карноның жалпылама циклі. Термодинамиканың екінші заңының мәні және оның формулалары мен жазбалары. Энтропия өзгеруі және қайтымды және қайтымсыз процестер кезіндегі оқшауланған термодинамикалық жүйенің жұмыс қабілеті.

Энергия жөніндегі ұғым. Термодинамиканың екінші заңын статикалық түсіндіру. Ғаламның «жылулық өлімі» туралы Клаузлус теориясын сынау.

5 тақырып. Нақты газдар мен булар. Ылғалды ауа. Нақты газдардың қасиеттері. Ван-дер – Ваальс теңдеуі және оны талдау. Келтірілген Ван-дер – Ваальс теңдеуі. Сәйкестік күйлері. Вукалович-Новиков теңдеуі Боголюбов-Майер теңдеуі.

Су буы. Негізгі анықтамалары. PV, TS диаграммаларындағы буға айналу процесі. Судың және су буының параметрлерін анықтау; су және су буы кестесі; hs-диаграмма. Үштік нүкте. Гиббе фазалары ережелері туралы ұғым. Клайперон-Клаузлус теңдеуі. Кестелердің және hs-диаграммасының көмегімен су буының негізгі термодинамикалық процестерін есептеу.

Ылғалды ауа. Ауаның толық және салыстармалы ылғалдылығы. Шықтану нүктесі температурасы; ылғалды ауаның hd-диаграммасы. Ылғалды ауаның негізгі процестерін (қыздыру, кептіру, араластыру).

6 тақырып. Ағын термодинамикасы. Газдың және будың ағуы. Дроссельдеу. Негізгі ұғымдар. Ағынға арналған термодинамиканың бірінші заңы. Итеру жұмысы және техникалық жұмыс. Бернулли теңдеуі. Сопло және диффузор. Сопло адиабаталық ағу.

Адиабаталық ағу кезіндегі газдың ағуы. Соплодо ағу кезінде газдың шиеленісті жылдамдығы және шиеленісті параметрлері. Шиеленісті жылдамдық арқылы өту шарты. Лаваль сопло: Кестелердің, hs-диаграммасының көмегімен тарылатын соплоға және Лаваль соплосына арналған су буының ағуының есептеуі.

Ағудың нақты процесі. Газды және буды дроссельдеу. Адиабаталық дроссельдеу кезінде жұмысшы дененің параметрлерінің өзгеруі. Джоуль-Томпсон нәтижесі. Инверсия температурасы. Дроссельдеу процесін кескіндеу.

7 тақырып. Сығымдығыштар. Жылулық қозғалтқыштарының, жылу эенргетикалық және тоңазытқыш қондырғылардың циклдері. Поршеньді сығымдағыш. Жұмыс принципі. Бір сатылы сығымдағышты жетектеуге шығындалатын жұмыс. Индикаторлық диаграмма. Изотермиялық, адиабаталық және политроптық сығымдау. Көп сатылы сығымдағыш. Сығымдағышта жүретін термодинамикалық процестерді pv және T_S диаграммаларында кескіндеу. Ортадан тепкіш және осьтік сығымдағыштар жөніндегі ұғым. Желдеткіштер және газ ауа үрлегіштер.Жылулық қозғалтқыштардың мүлтіксіз циклдері. Поршеньді ІЖҚ-ның циклдері және оларды талдау; П.Ә.К. сығымдау дәрежесінің әсері. Газтурбинді қондырғылар (ГТҚ) циклдері және оларды талдау. ГТҚ-ның п.ә.к.-тің жоғарылату әдістері. Нақты қозғалтқыштардың циклдері жөніндегі ұғым. Бу күштік қондырғылар циклдері. Ренкин циклі және оны зерттеу.

Ренкин циклінің жылулық п.ә.к.-не бастапқы және соңғы параметрлердің әсерлері. Бу күштік қондырғылардың п.ә.к. Ренкин циклін pv және T_S координаталарында кескіндеу. Бу күштік қондырғылардың үнемділігін арттыру жолдары; регенеративтік цикл; буды аралық қыздыру. Бу газдық циклдер, жылуландыру негіздері.

Тоңазытқыш қондырғылар циклдері және оларды талдау. Ауа-тоңазытқыш қондырғы циклі. Тоназытқыштық коэффициент және суы қондырғыштық.

8 тақырып. Энергияны түрлендірудің жаңа тәсілдері. Энергияны тура түрлендіргіштер. Отын элементтері. Күн батареясы. Жылу электр генереторлары. Жылу эмиссиясының түрлендіргіштері. МаМагнитогидродинамикалық (МГД) генераторлары. Құйынды нәтиже.

9 тақырып. Жылу және масса алмасу негіздері. Тасымалдау процестерінің физикалық негіздері. Массалар мен энергиялар ағындарының анықтамасы. Тасымалдау процестерін өрнектейтін теңдеу. Әр түрлі орталарда тасымалдаудың кинематикалық коэффициенттері, диффузия коэффициенті, жылу өткізгіштік және тұтқырлық коэффициенті. Тасымалдау коэффициенттерін анықтау және олардың ортаның құрылымы мен қасиеттеріне тәуелділігі.

10 тақырып. Жылу және масса өткізгіштік. Фурьенің дифференциалдық теңдеуі. Жылу өткізгіштіктің дифференциалдық теңдеуі. Әр түрлі қабырғалардың жылу өткізгіштігі және стационарлық режим кезінде қабырға арқылы жылу беру. Стационарлық емес жылу және масса өткізгіштік жөнінде негізгі мәліметтер. Жылу және масса беру процестерінің математикалық аналогтары.

11 тақырып. Конвективтік жылу және масса тасымалдау. Табиғи және еріксіз конвекциялар шарттарында сұйық ағуының ерекшеліктері. Жылу тасығыштардың ерекшеліктері. Ағудың әрбір шарттарында конвективтік жылу және масса алмасуды анықтауға арналған сипаттық критерийлер және негізгі формулалар сұйықтың қайнау және будың конденсациясы кезіндегі жылу алмасу. Екі фазалы орталардың ағындарындағы жылу алмасудың ерекшеліктері және газ ағуының жоғарғы жылдамдықтары кезіндегі жылу алмасу.

12 тақырып. Сәуеле шығарып жылу тасымалдау. Негізгі ұғымдар мен анықтамалар. Сәулелі жылу алмасу заңы. Мөлдір ортада дененің сәуле шығарып жылу алмасуы. Денелердің сәулеге құю коэффициентін анықтау. Сәуле шығарушы газдардың қабырғамен жылу алмасуы. Экрандар.

13 тақырып. Жылу беру және жылу алмасулық аппараттары. Жалпақ және цилиндр қабырғалар арқылы жылу беру коэффициенті. Жылу алмасулық аппараттардың түрлері. Рекупиративтік жылу алмастырғыштар. Жылулық баланс және жылу теңдеуі. Орташа температуралық тегеурін. Жылу тасушылар температурасы, жылу алмасу беті. Рекупиративтік жылу алмастырғыштарды есептеу негіздері.

14 тақырып. Жылулық қозғалтқыштар. Бу турбинилары және газ турбиналары қондырғылар

Бу турбинасының схемасы және жұмыс принципі. Турбина сатылары, күштік аппартардағы және доңғалақ арнасындағы процестер; жылдамдық үшбұрыштар, Эйлер формуласы. Активті және реативті қысым сатылары; реативтік дәрежесі. Жылдамдық сатылары. әр түрлі сатылар ұзындығы бойынша будың жылдамдығы мен қысымның өзгеруі. Жылдамдықтар қатынасы және оның сатысы п.ә.к.-не әсері, турбинада сатылар санының көп болуының қажеттігі. Бу турбиналарының салыстырмалық және абсолюттік п.ә.к., жылулық баланс. Конденсатор және оның жылулық балансы; салқындату еселігі. Бу турбиналарының қолдану облыстары және даму болашағы.

Көп сатлы бу турбинасының құрылымның мысалы; қуатты реттеу; майлау жүйесі. Турбиналардың сипаттық параметрлері; турбиналардың шектік қуаты жөнінде ұғым. ЖЭО арналған турбиналардың ерекшеліктері.

ГТҚ схемасы және негізгі элементтері. Меншікті жұмыстың максимумы бойынша және п.ә.к максимумы бойынша ГТҚ сығымдағышында қысымды жоғарылату дәреежесін таңдау.; ГТҚ-ның тиімді п.ә.к.; оған турбина алдындағы газ температурасының, турбина және сығымдағыш п.ә.к. –терінің әсерлері. Жылуды регенерациялайтын қазіргі кездегі ГТҚ-ның сипаттық параметрлерінің мәндері. Көп білікті ГТҚ-да сығымдау кезінде аралық салқындату және ұлғаю кезінде аралық қыздыру. ГТҚ-ның артықшылықтары, кемшіліктері және болашағы. Реактивтік қозғалтқыштар. ГТҚ құрылымы, жану камерасы, қуатты реттеу тәсілдері. Бу-газ қондырғылары; жоғары тегеурінді бу генераторлары схема. Бу машиналары.

15 тақырып. Поршеньді іштен жану қозғалтқыштары. Поршеньді іштен жану қозғалтқыштарының (ІЖҚ) схемасы, олардың сипаттамасы. Карбюраторлы және дизельді қозғалтқыштар. Төрттектілі және екітектілі қозғалтқыштар.

16 тақырып. Қайтарлама эенергетикалық ресурстар.

Энергоресурстарды үнемдеудің, шығынды азайтудың негізгі бағыттары. Қайтарлама энергетикалық ресурстар (ҚЭР). Жалпы жағдайы; ҚЭР сипатамасы.

Қайты өндеу қондырғылары, қайта өңдеу әдістерін жетілдіру мүмкіндігі төмен ҚЭР пайдалану жолдары. ҚЭР пайдаланудың экономикалық тиімділігі.