Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Санкт-Петербургский государственный политехнический университет”

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе      

                              (А.В. Речинский)

“____” _______________ 2012 г.  

М.П.          

 

 

ОТЧЕТ

 

по мероприятию № 3.4.1.24
Разработка учебно-методического обеспечения программ дополнительного профессионального образования

«Теория турбомашин. Основы теории турбокомпрессоров» по направлениям 141100 «Энергетическое машиностроение»,

 151000 «Технологические машины и оборудование» в рамках реализации Программы развития НИУ

 

вид отчета: аннотационный

 

 

Ответственный исполнитель:________________

(доц. каф. «Компрессорная, вакуумная и холодильная техника»

ЭнМФ ФГБОУ «СПбГПУ» Ю.В. Кожухов)

 

 

 

г. Санкт-Петербург

2012 г.


Содержание

стр.

  1. Аннотация программы ДПО
  2. Презентация программы ДПО

2.1.  Предпосылки разработки программы ДПО

2.2. Ключевые особенности программы

2.3. Формирование групп слушателей

2.4.  Описание стадий обучений

2.5.   Объем программы и виды учебной работы

2.6.   Ожидаемые результаты программы

3. Использование в учебном процессе

 

 

 

 

 

1.     АННОТАЦИЯ ПРОГРАММЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 

Название программы повышения квалификации: Теория турбомашин. Основы теории турбокомпрессоров. 

 

Направления подготовки: 141100 «Энергетическое машиностроение»,

 151000 «Технологические машины и оборудование».

 

 

Целевая группа специалистов, на которых ориентирована  программа: специалисты  в области турбомашиностроения и турбокомпрессоростроения. 

 

Вид профессиональной деятельности, на который ориентирована программа:

В процессе освоения программы повышения квалификации у слушателей будет сформированы умения, необходимых для  квалифицированной трудовой деятельности в области турбомашиностроения и турбокомпрессоростроения.

 

Краткое описание образовательной программы:

Программа содержит базовый курс теории турбомашин и посвящена основам теории турбокомпрессоров. Программой предусмотрены лекционные и практические занятия, а так же самостоятельная работа. Лекционные занятия проводятся с применением интерактивной доски и презентационных материалов.  На практических занятиях проводится расчёт потока газа в элементах проточных частей турбокомпрессоров.

 

Срок  обучения   по программе:

Срок  обучения 4 месяца;

Нормативный срок освоения программы – 72 часа;

 

Реализуемые формы обучения: с частичным отрывом от работы. 

 

Предлагаемый график обучения: режим обучения не более 10 часов в неделю.

 

2.     Презентация программы ДПО 

 

2.1.         Предпосылки разработки программы ДПО

Разработка учебно-методического обеспечения программ дополнительного профессионального образования (ДПО) осуществляется в рамках Программы развития СПбГПУ на 2010–2019 годы как национального исследовательского университета, утвержденной приказом Минобрнауки России от 26.07.2010 № 803.

Программа ДПО «Теория турбомашин. Основы теории турбокомпрессоров» необходима для обучения и повышения профессиональной квалификации сотрудников проектно-конструкторских подразделений промышленных предприятий компрессоростроительной отрасли. 

 

2.2.         Ключевые особенности программы

Научная составляющая: программой предусмотрено изучение научных основ проектирования проточных частей турбокомпрессоров, разработанных научной школой кафедры «Компрессорная, вакуумная и холодильная техника» СПбГПУ.

Технологическая составляющая: программой предусмотрено ознакомление с технологическими  способами изготовления элементов проточных частей турбомашин.

Инновационная составляющая: программой предусмотрено ознакомление с возможностями программных комплексов для расчёта вязкого течения в проточных частых турбомашин методами вычислительной газодинамики.

 

2.3.         Формирование групп слушателей

Группы слушателей формируются предприятием-заказчиком обучения из числа специалистов, занятых по направлению разработки и проектирования турбомашин и турбокомпрессоров.

 

 

 

2.4.         Описание стадий обучений

 Обучение проводится на 5 стадиях и отдельной стадией рассматривается итоговая аттестация. На каждой стадии рассматривается отдельная тема курса (см. табл. 2.4.1).

 

Таблица 2.4.1

 

 

№ п/п

 

 

Наименование темы

 

Всего, час.

В том числе

Лекции

Практические занятия (семинары),

лабораторные работы

Выездные занятия

1

2

3

4

5

6

1

Введение

8

8

-

-

2

Термодинамические и газодинамические основы теории турбомашин

18

12

6

-

3

Основы теории ступени турбокомпрессора

12

8

4

-

4

Движение газа в каналах простой формы

18

12

6

-

5

Движение газа в каналах турбомашин

12

8

4

-

Итоговая аттестация

4

-

-

-

 

ИТОГО:

72

48

20

-

 

 

2.5.         Объем программы и виды учебной работы


Тема 1. Введение

 

 

п/п

Наименование

разделов и тем

Содержание обучения (по темам в дидактических единицах), наименование и тематика лабораторных работ, практических занятий (семинаров), самостоятельной работы, используемых образовательных технологий и рекомендуемой литературы

1.1

Исторический обзор развития теории и практики

турбомашин. Задачи и предмет изучения курса.

Лекции (4 ч.): Исторический обзор развития теории и практики турбомашин. Задачи и предмет изучения курса.

Самостоятельная работа (2 ч.): Знакомство с историей развития теории и практики турбомашин. Задачи и предмет изучения курса.

 

1.2

Определение, принцип действия и устройство

турбомашин, их классификация, области их применения.

Лекции (4 ч.): Определение, принцип действия и устройство

турбомашин, их классификация, области их применения.

Самостоятельная работа (2 ч.): Изучение определения, принципа действия и устройства турбомашин, их классификации, области их применения.

 

Используемые образовательные технологии

Аудиторные лекции с применением компьютерных презентаций и интерактивной доски.





  1.  

 

 

 

Тема 2. Термодинамические и газодинамические основы теории турбомашин

 

 

п/п

Наименование

разделов и тем

Содержание обучения (по темам в дидактических единицах), наименование и тематика лабораторных работ, практических занятий (семинаров), самостоятельной работы, используемых образовательных технологий и рекомендуемой литературы

2.1

Неподвижная и вращающаяся системы координат. Действительный характер течения и его схематизация. Действительные и условные поверхности тока. Основные геометрические параметры лопаточной

решетки и профиля.

Лекции (4 ч.): Неподвижная и вращающаяся системы координат. Действительный характер течения и его схематизация. Действительные и условные поверхности тока. Основные геометрические параметры лопаточной решетки и профиля.

Практические занятия (2 ч.): Работа над эскизами лопаточных решеток и профилей.

Самостоятельная работа (4 ч.): Работа над эскизами лопаточных решеток и профилей.

2.2

Составляющие вектора скорости в абсолютном и

относительном движении. Входной и выходной треугольники скоростей.

Угол отставания. Треугольники скоростей при изменении режима работы турбокомпрессора. Угол атаки.

Лекции (4 ч.): Составляющие вектора скорости в абсолютном и

относительном движении. Входной и выходной треугольники скоростей.

Угол отставания. Треугольники скоростей при изменении режима работы турбокомпрессора. Угол атаки.

Практические занятия (2 ч.): Работа над построением входного и выходного треугольников скоростей. Построение треугольников скоростей при изменении режима работы турбокомпрессора.

Самостоятельная работа (4 ч.): Построение треугольников скоростей с учётом угла атаки и угла отставания потока.

2.3

Основные уравнения, описывающие рабочий процесс в турбокомпрессоре. Политропный, адиабатный и изотермный КПД по

статическим и полным параметрам. Изменение параметров газа в проточной части

идеального и реального турбокомпрессора.

Лекции (4 ч.): Основные уравнения, описывающие рабочий процесс в турбокомпрессоре. Политропный, адиабатный и изотермный КПД по

статическим и полным параметрам. Изменение параметров газа в проточной части идеального и реального турбокомпрессора.

Практические занятия (2 ч.): Расчёт рабочего процесса в турбокомпрессоре по выданному индивидуальному заданию.

Самостоятельная работа (4 ч.): Построение графиков изменения параметров газа в проточной части идеального турбокомпрессора по выданному индивидуальному заданию.

 

Используемые образовательные технологии

Аудиторные лекции с применением компьютерных презентаций и интерактивной доски. Работа в компьютерном классе в графических редакторах с применением интерактивной доски.

 

 

Тема 3. Основы теории ступени турбокомпрессора

 

 

п/п

Наименование

разделов и тем

Содержание обучения (по темам в дидактических единицах), наименование и тематика лабораторных работ, практических занятий (семинаров), самостоятельной работы, используемых образовательных технологий и рекомендуемой литературы

3.1

Характеристика турбокомпрессора как совокупность

возможных режимов работы при различном состоянии сети. Теоретический и внутренний напоры. Коэффициент напора. Коэффициент расхода.

Лекции (4 ч.): Характеристика турбокомпрессора как совокупность

возможных режимов работы при различном состоянии сети. Теоретический и внутренний напоры. Коэффициент напора. Коэффициент расхода.

Практические занятия (2 ч.): Расчёт значений теоретического и внутреннего напоров, коэффициентов напора и расхода по выданному индивидуальному заданию.

Самостоятельная работа (4 ч.): Построение характеристики турбокомпрессора как совокупности возможных режимов работы при различном состоянии сети.

3.2

Связь безразмерных и размерных параметров. Напорная характеристика центробежного

рабочего колеса. Степень реактивности и статический напор центробежного рабочего колеса. Влияние конечного числа лопаток на напорную

характеристику рабочего колеса.

Лекции (4 ч.): Связь безразмерных и размерных параметров. Напорная характеристика центробежного рабочего колеса. Степень реактивности и статический напор центробежного рабочего колеса. Влияние конечного числа лопаток на напорную характеристику рабочего колеса.

Практические занятия (2 ч.): Расчёт степени реактивности и статического напора,  построение напорной характеристики центробежного рабочего колеса по выданному индивидуальному заданию.

Самостоятельная работа (4 ч.): Построение напорной характеристики рабочего колеса с учётом влияния конечного числа лопаток

рабочего колеса.

 

Используемые образовательные технологии

Аудиторные лекции с применением компьютерных презентаций и интерактивной доски. Работа в компьютерном классе в графических редакторах с применением интерактивной доски.

 

 

Тема 4. Движение газа в каналах простой формы

 

 

п/п

Наименование

разделов и тем

Содержание обучения (по темам в дидактических единицах), наименование и тематика лабораторных работ, практических занятий (семинаров), самостоятельной работы, используемых образовательных технологий и рекомендуемой литературы

4.1

Каналы простой формы как модели для рассмотрения

процессов в проточной части турбомашин. Движение газа в каналах при малых скоростях. Течение в прямоосных диффузорах.

Лекции (4 ч.): Каналы простой формы как модели для рассмотрения процессов в проточной части турбомашин. Движение газа в каналах при малых скоростях. Течение в прямоосных диффузорах.

Практические занятия (2 ч.): Эскизное рассмотрение течения в прямоосных диффузорах при различных углах раскрытия.

Самостоятельная работа (4 ч.): Изучение проточнной части турбокомпрессоров как совокупности каналов простой формы.

4.2

Движение газа в криволинейных каналах. Подобие условий течения в проточной части. Классификация потерь.

Лекции (4 ч.): Движение газа в криволинейных каналах. Подобие условий течения в проточной части. Классификация потерь.

Практические занятия (2 ч.): Эскизное рассмотрение течения в криволинейных каналах различной конфигурации.

Самостоятельная работа (4 ч.): Изучение условий подобия течения в проточной части турбокомпрессоров и классификации потерь.

4.3

Максимальный, оптимальный, критический и расчётный расходы. Осевые турбомашины. Радиальные турбомашины.

Лекции (4 ч.): Максимальный, оптимальный, критический и расчётный расходы. Осевые турбомашины. Радиальные турбомашины.

Практические занятия (2 ч.): Построение характеристик турбокомпрессоров с указанием максимального, оптимального, критического и расчётного расходов.

Самостоятельная работа (4 ч.): Изучение преимуществ и недостатков осевых и радиальных турбомашин.

 

Используемые образовательные технологии

Аудиторные лекции с применением компьютерных презентаций и интерактивной доски. Работа в компьютерном классе в графических редакторах с применением интерактивной доски.

 

 

 

Тема 5. Движение газа в каналах турбомашин

 

 

п/п

Наименование

разделов и тем

Содержание обучения (по темам в дидактических единицах), наименование и тематика лабораторных работ, практических занятий (семинаров), самостоятельной работы, используемых образовательных технологий и рекомендуемой литературы

5.1

Невязкое течение на осесимметричных поверхностях

тока в осевом зазоре ступени осевого компрессора,

изменение параметров потока по радиусу. Невязкое и вязкое одномерное течение в безлопаточном диффузоре центробежного компрессора.

Лекции (4 ч.): Невязкое течение на осесимметричных поверхностях

тока в осевом зазоре ступени осевого компрессора, изменение параметров потока по радиусу. Невязкое и вязкое одномерное течение в безлопаточном диффузоре центробежного компрессора.

Практические занятия (2 ч.): Построение структуры потока и эпюр изменения параметров потока по радиусу в осевом зазоре ступени осевого компрессора.

Самостоятельная работа (4 ч.): Изучение невязкого и вязкого одномерного течение в безлопаточном диффузоре центробежного компрессора.

5.2

Поворотные колена. Течение газа в зазоре между неподвижным и

вращающимся дисками. Невязкое течение в межлопаточных каналах

круговой решетки.

Лекции (4 ч.): Поворотные колена. Течение газа в зазоре между неподвижным и

вращающимся дисками. Невязкое течение в межлопаточных каналах круговой решетки.

Практические занятия (2 ч.): Построение эпюр скоростей между неподвижными и вращающимися дисками при различных граничных условиях. Построение эпюр скоростей и давлений в межлопаточных канала круговой решетки.

Самостоятельная работа (4 ч.): Исследование структуры потока в межлопаточных каналах кругововых решеток по результатам представленных экспериментальных и численных исследованний.

 

Используемые образовательные технологии

Аудиторные лекции с применением компьютерных презентаций и интерактивной доски. Работа в компьютерном классе в графических редакторах с применением интерактивной доски.

 

Оценка качества освоения программы


Наименование модулей

Основные показатели оценки

Формы и методы контроля и оценки

1.1. Исторический обзор развития теории и практики турбомашин. Задачи и предмет изучения курса.

Правильность ответов на вопросы

Опрос в аудитории

1.2 Определение, принцип действия и устройство турбомашин, их классификация, области их применения.

Правильность ответов на вопросы

Опрос в аудитории

2.1. Неподвижная и вращающаяся системы координат. Действительный характер течения и его схематизация. Действительные и условные поверхности тока. Основные геометрические параметры лопаточной

решетки и профиля.

Правильность ответов на вопросы.

Выполнение индивидуальных заданий

Опрос в аудитории.

Выдача индивидуальных заданий на практических занятиях

2.2. Составляющие вектора скорости в абсолютном и относительном движении. Входной и выходной треугольники скоростей. Угол отставания. Треугольники скоростей при изменении режима работы турбокомпрессора. Угол атаки.


Правильность ответов на вопросы.

Выполнение индивидуальных заданий

Опрос в аудитории.

Выдача индивидуальных заданий на практических занятиях

2.3. Основные уравнения, описывающие рабочий процесс в турбокомпрессоре. Политропный, адиабатный и изотермный КПД по статическим и полным параметрам. Изменение параметров газа в проточной части идеального и реального турбокомпрессора.


Правильность выполнения заданий контрольной работы.

Выполнение индивидуальных заданий

Контрольная работа.

Выдача индивидуальных заданий на практических занятиях

3.1. Характеристика турбокомпрессора как совокупность возможных режимов работы при различном состоянии сети. Теоретический и внутренний напоры. Коэффициент напора. Коэффициент расхода.

Правильность ответов на вопросы.

Выполнение индивидуальных заданий

Опрос в аудитории.

Выдача индивидуальных заданий на практических занятиях

3.2. Связь безразмерных и размерных параметров. Напорная характеристика центробежного рабочего колеса. Степень реактивности и статический напор центробежного рабочего колеса. Влияние конечного числа лопаток на напорную

характеристику рабочего колеса.

Правильность выполнения заданий контрольной работы.

Выполнение индивидуальных заданий

Контрольная работа.

Выдача индивидуальных заданий на практических занятиях

4.1. Каналы простой формы как модели для рассмотрения процессов в проточной части турбомашин. Движение газа в каналах при малых скоростях. Течение в прямоосных диффузорах.

Правильность ответов на вопросы.

Выполнение индивидуальных заданий

Опрос в аудитории.

Выдача индивидуальных заданий на практических занятиях

4.2. Движение газа в криволинейных каналах. Подобие условий течения в проточной части. Классификация потерь.

Правильность ответов на вопросы.

Выполнение индивидуальных заданий

Опрос в аудитории.

Выдача индивидуальных заданий на практических занятиях

4.3. Максимальный, оптимальный, критический и расчётный расходы. Осевые турбомашины. Радиальные турбомашины.

Правильность выполнения заданий контрольной работы.

Выполнение индивидуальных заданий

Контрольная работа.

Выдача индивидуальных заданий на практических занятиях

5.1. Невязкое течение на осесимметричных поверхностях тока в осевом зазоре ступени осевого компрессора, изменение параметров потока по радиусу. Невязкое и вязкое одномерное течение в безлопаточном диффузоре центробежного компрессора.

Правильность ответов на вопросы.

Выполнение индивидуальных заданий

Опрос в аудитории.

Выдача индивидуальных заданий на практических занятиях

5.2. Поворотные колена. Течение газа в зазоре между неподвижным и вращающимся дисками. Невязкое течение в межлопаточных каналах круговой решетки.

Правильность выполнения заданий контрольной работы.

Выполнение индивидуальных заданий

Контрольная работа.

Выдача индивидуальных заданий на практических занятиях

Итоговая аттестация

Зачет по дисциплине

 

 

 

2.6. Ожидаемые результаты программы

 

Слушатель, освоивший программу, должен: обладать профессиональными компетенциями, включающими в себя способность:

  • ПК1: Способность разрабатывать технические задания на проектирование и изготовление турбокомпрессоров;
  • ПК2: Способность оценивать технико-экономическую эффективность проектирования, исследования, изготовления турбокомпрессоров;
  • ПК3: Способность принимать участие в работах по расчёту и проектированию деталей и узлов турбомашин, турбокомпрессоров в соответствии с техническими заданиями;
  • ПК4: Способность выбирать оптимальные решения при создании турбокомпрессоров с учётом требований качества, надёжности и стоимости, безопасности жизнедеятельности;
  • ПК5: Способность изучать и анализировать необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты работы, систематизировать и обобщать их.

владеть:

  • Владеть подходами к принятию решений по выбору типа турбомашины для обеспечения технологического процесса производства.

уметь:

  • Осуществлять экспертизу технической документации;
  • Проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектных решений.

знать:

  • Принципы работы и конструкции турбомашин;
  • Области применения различных типов турбомашин в промышленности.

 

Учебные материалы по программе размещены по адресу:www.unilib.neva.ru.

 

 

3. Использование в учебном процессе

 

Учебный процесс по программе проводится в современных аудиториях, оборудованных интерактивными досками для чтения лекций с использованием презентационных материалов, содержащих 465 слайдов (рис. 1) и всем необходимым компьютерным оборудованием для проведения расчётов в рамках практических занятий (рис. 2).

Рис. 1. Титульный лист презентационных материалов по программе

Рис. 2. Проведение лекционного занятия с применением интерактивной доски

 

Апробация ДПО планируется в 2013 году.