РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

"Ростовский государственный университет путей сообщения"

(ФГБОУ ВО РГУПС)

  УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе - начальник учебно-методического управления М.А. Кравченко

30.06.2019 г.
"Для размещения в ЭИОС настоящая РПД подписана
с использованием простой электронной подписи"

Кафедра "Теплоэнергетика на железнодорожном транспорте"

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

ДИСЦИПЛИНЫ

1Б.О "Тепломассообмен"

по Учебному плану

бакалавриата по направлению подготовки

13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Профильная направленность

Электромеханика

Квалификация выпускника "Бакалавр", ФГОС ВО 3++

Ростов-на-Дону

2019 г.

 



 






Автор-составитель Кууск Анатолий Борисович предлагает настоящую Рабочую программу дисциплины 1Б.О "Тепломассообмен" в качестве материала для проектирования Образовательной программы РГУПС и осуществления учебно-воспитательного процесса по федеральному государственному образовательному стандарту высшего образования.

Рабочая программа дисциплины рассмотрена на кафедре "Теплоэнергетика на железнодорожном транспорте".





Экспертизу Рабочей программы дисциплины провел(а):

д.т.н., проф. Булыгин Юрий Игоревич, профессор кафедры "Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды" , ДГТУ.





Рекомендуемое имя и тип файла документа:
1БО_Тепломассообмен_Б_13.03.02_во_4_ТЖТ_и47423.doc


Наименование, цель и задача дисциплины

Дисциплина "Тепломассообмен".

Учебный план по Образовательной программе утвержден на заседании Ученого совета университета от 29.03.2019 № 10.

Целью дисциплины "Тепломассообмен" является подготовка в составе других дисциплин блока "Блок 1 - Дисциплины (модули)" Образовательной программы в соответствии с требованиями, установленными федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования для формирования у выпускника общепрофессиональных компетенций, способствующих решению профессиональных задач в соответствии с типом задач профессиональной деятельности, предусмотренным учебным планом и профильной направленностью "Электромеханика".

Для достижения цели поставлены задачи ведения дисциплины:

подготовка обучающегося по разработанной в университете Образовательной программе к успешной аттестации планируемых результатов освоения дисциплины;

подготовка обучающегося к освоению дисциплины "Тепловые расчеты в электромеханике";

подготовка обучающегося к прохождению практики;

подготовка обучающегося к защите выпускной квалификационной работы;

развитие социально-воспитательного компонента учебного процесса.


Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с планируемыми результатами освоения Образовательной программы

Планируемые результаты обучения по дисциплине Установленные ОП компетенции и индикаторы их достижения
ОПК-2 - Способен применять соответствующий физико-математический аппарат, методы анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования при решении профессиональных задач

Знает: законы и основные физико-математические модели переноса теплоты и массы применительно к теплотехническим и теплотехнологическим установкам и системам

Умеет: рассчитывать передаваемые тепловые потоки

Имеет навыки: основами расчета процессов тепломассопереноса в элементах теплотехнического и теплотехнологического оборудования

Индикатор:
ОПК-2.4 - Применяет математический аппарат численных методов

Знает: законы и основные физико-математические модели переноса теплоты и массы применительно к теплотехническим и теплотехнологическим установкам и системам

Умеет: рассчитывать передаваемые тепловые потоки

Имеет навыки: основами расчета процессов тепломассопереноса в элементах теплотехнического и теплотехнологического оборудования

Индикатор:
ОПК-2.5 - Демонстрирует понимание физических явлений и применяет законы механики, термодинамики, электричества и магнетизма
ОПК-3 - Способен использовать методы анализа и моделирования электрических цепей и электрических машин

Знает: законы и основные физико-математические модели переноса теплоты и массы применительно к теплотехническим и теплотехнологическим установкам и системам

Умеет: рассчитывать передаваемые тепловые потоки

Имеет навыки: основами расчета процессов тепломассопереноса в элементах теплотехнического и теплотехнологического оборудования

Индикатор:
ОПК-3.5 - Анализирует установившиеся режимы работы трансформаторов и вращающихся электрических машин различных типов, использует знание их режимов работы и характеристик

Знает: законы и основные физико-математические модели переноса теплоты и массы применительно к теплотехническим и теплотехнологическим установкам и системам

Умеет: рассчитывать передаваемые тепловые потоки

Имеет навыки: основами расчета процессов тепломассопереноса в элементах теплотехнического и теплотехнологического оборудования

Индикатор:
ОПК-3.6 - Применяет знания функций и основных характеристик электрических и электронных аппаратов

Место дисциплины 1Б.О "Тепломассообмен" в структуре Образовательной программы

Дисциплина отнесена к Блоку 1Б Образовательной программы. Дисциплина входит в состав обязательной части (О).

Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям обучающегося, необходимым для изучения данной дисциплины, соответствуют требованиям по результатам освоения предшествующих дисциплин : "Техническая термодинамика", практики.

Нормативный срок освоения Образовательной программы по очной форме обучения – 4 года. Наименование формы и срока обучения из базы данных РГУПС (вид обучения): 4 года очное бакалавриат.

Обозначение-аббревиатура учебных групп, для которых данная дисциплина актуальна: .

Дисциплина реализуется в 4 семестре.

Объем дисциплины в зачетных единицах с указанием количества академических часов, выделенных на контактную работу обучающихся с преподавателем (по видам учебных занятий) и на самостоятельную работу обучающихся

Вид обучения: 4 года очное бакалавриат

Общая трудоемкость данной дисциплины 4 зачетные единицы (144 часа), в том числе контактная работа обучающегося с преподавателем (КРОП) 96 часов.

Виды учебной работы Всего часов КРОП, часов Число часов в семестре
4
Аудиторные занятия всего и в т.ч. 96 96 96
Лекции (Лек) 32 32 32
Лабораторные работы (Лаб) 32 32 32
Практические, семинары (Пр) 32 32 32
       
Самостоятельная работа (СРС), всего и в т.ч. 39   39
Контрольная работа (К)      
Реферат (Р)      
Расчетно-графическая работа (РГР)      
Курсовая работа (КР)      
Курсовой проект (КП)      
Самоподготовка 39   39
Контроль, всего и в т.ч. 9   9
Экзамен (Экз)      
Зачет (За) 9   9
Общая трудоемкость, часы 144 96 144
Зачетные единицы (ЗЕТ) 4   4

Содержание дисциплины, структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества академических часов и видов учебных занятий

Содержание дисциплины

Семестр № 4

1. Теплопроводность при стационарном режиме. (Компетенция/и ОПК-2, ОПК-3)

1.1. Основные понятия теплопроводности: 1) Температурное поле, градиент температуры; 2) Закон Фурье; 3) Коэффициент теплопроводности, физический смысл, численные значения; 4) Дифференциальное уравнение теплопроводности; 5) Граничные условия 1, 2,и 3 рода.

2. Теплопроводность при нестационарном режиме. (Компетенция/и ОПК-2, ОПК-3)

2.1. Математическое описание процесса в размерном и безразмерном виде: 1) Математическое описание нестационарного процесса теплопроводности в размерном виде; 2) Приведение математического описания процесса к безразмерному виду.

2.2. Нестационарные процессы теплопроводности в телах классической формы и неограниченных размеров: 1) Охлаждение (нагревание) неограниченной пластины; 2) Охлаждение (нагревание) бесконечно длинного цилиндра.

2.3. Охлаждение (нагревание) тел конечных размеров: 1) Охлаждение (нагревание) параллепипеда и цилиндра; 2) Зависимости интенсивности процесса от формы тела. 3) Регулярный режим охлаждения (нагревания) тел.

3. Теплоотдача при вынужденном и свободном движении жидкости. (Компетенция/и ОПК-2, ОПК-3)

3.1. Теплоотдача при вынужденном и свободном движении жидкости в трубах: 1) Участки гидродинамической и тепловой стабилизации; 2) Теплоотдача при ламинарном движении жидкости в трубах; 3) Теплоотдача при турбулентном движении жидкости в трубах; 4) Теплоотдача при переходном режиме движении жидкости в трубах.

3.2. Теплоотдача при вынужденном движении теплоносителя в каналах произвольной формы: 1) Теплоотдача при движении жидкости в каналах некруглого поперечного сечения; 2) Теплоотдача в изогнутых трубах; 3) Теплоотдача в шероковатых трубах.

3.3. Теплообмен при поперечном обтекании жидкостью одиночных труб и пучков труб: 1) Особенности обтекания одиночной трубы потоком жидкости; 2) Шахматный и коридорный трубные пучки; 3) Средний коэффициент теплоотдачи при обтекании трубного пучка.

3.4. Теплоотдача при свободной конвекции: 1) Теплоотдача при свободной конвекции в неограниченном пространстве; 2) Теплоотдача при свободной конвекции в ограниченном пространстве.

4. Лучистый теплообмен. (Компетенция/и ОПК-2, ОПК-3)

4.1. Общие положения о тепловом излучении: 1) Виды лучистых потоков, соотношения между ними; 2) Законы теплового излучения; 3) Расчёт лучистого теплообмена в инженерной практике.

4.2. Теплообмен излучением между двумя телами: 1) Теплообмен излучением между двумя телами, разделёнными прозрачной средой; 2) Теплообмен излучением в поглощающих и излучающих средах.


Отведенное количество часов по видам учебных занятий и работы

Вид обучения: 4 года очное бакалавриат

Номер раздела данной дисциплины Трудоемкость в часах по видам занятий
Лекции Практические занятия, семинары Лабораторные работы Самоподготовка
1 8 8 8 9
2 8 8 8 10
3 8 8 8 10
4 8 8 8 10
Итого 32 32 32 39
В т.ч. по интерактивным формам 32 32 32  

Лабораторный практикум

Вид обучения: 4 года очное бакалавриат

Номер раздела данной дисциплины Наименование лабораторных работ Трудоемкость аудиторной работы, часы
Семестр № 4
1 Определение коэффициента теплопроводности материалов методом пластины Определение коэффициента теплопроводности методом трубы 8
2 Определение теплофизических свойств теплоизоляционных материалов методом регулярного режима 8
3 Определение коэффициента теплоотдачи при вынужденном движении в трубе 8
4 Определение коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции воздуха около горизонтального цилиндра 8

Практические занятия (семинары)

Вид обучения: 4 года очное бакалавриат

Номер раздела данной дисциплины Наименование (тематика) практических работ, семинаров Трудоемкость аудиторной работы, часы
Семестр № 4
1 Изучение процесса теплопроводности в однослойных и многослойных плоских стенках. Изучение процесса теплопроводности в однослойных и многослойных цилиндрических стенках. Критический диаметр тепловой изоляции. 8
2 Изучение процессов нестационарной теплопроводности в телах различной формы 8
3 Изучение процесса конвективного теплообмена при вынужденном движении теплоносителей по каналам 8
4 Изучение процесса лучистого теплообмена между твердыми телами 8

Самостоятельное изучение учебного материала (самоподготовка)

Вид обучения: 4 года очное бакалавриат

Номер раздела данной дисциплины Наименование тем, вопросов, вынесенных для самостоятельного изучения Трудоемкость внеаудиторной работы, часы
Семестр № 4
1 Определение теплофизических свойств газов и жидкостей 9
2 Изучение зависимости процессов охлаждения (нагревания)от формы и размеров тела. 10
3 Теплоотдача при вынужденном и свободном движении жидкости в трубах и каналах произвольной формы 10
4 Законы лучистого теплообмена 10

Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине

Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения Образовательной программы

Компетенция Указание (+) этапа формирования в процессе освоения ОП (семестр)
4
ОПК-2 +
ОПК-3 +

Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах их формирования

Компе-
тенция
Этап
формирования
ОП (семестр)
Показатель оценивания Критерий оценивания
ОПК-2 4 Дуальная оценка на зачете - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
Выполненная лабораторная работа - правильность выполнения заданий.
ОПК-3 4 Дуальная оценка на зачете - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
Выполненная лабораторная работа - правильность выполнения заданий.

Описание шкал оценивания компетенций

Значение оценки Уровень освоения компетенции Шкала оценивания (для аттестационной ведомости, зачетной книжки, документа об образования) Шкала оценивания (процент верных при проведении тестирования)
Балльная оценка - "удовлетворительно". Пороговый Оценка «удовлетворительно» выставляется обучающемуся, который имеет знания только основного материала, но не усвоил его деталей, допускает неточности, недостаточно правильные формулировки, нарушения последовательности изложения программного материала и испытывает трудности в выполнении практических навыков. От 40% до 59%
Балльная оценка - "хорошо". Базовый Оценка «хорошо» выставляется обучающемуся, твердо знающему программный материал, грамотно и по существу его излагающему, который не допускает существенных неточностей в ответе, правильно применяет теоретические положения при решении практических работ и задач, владеет необходимыми навыками и приемами их выполнения. От 60% до 84%
Балльная оценка - "отлично". Высокий Оценка «отлично» выставляется обучающемуся, глубоко и прочно усвоившему программный материал, исчерпывающе, последовательно, грамотно и логически стройно его излагающему, в ответе которого тесно увязываются теория с практикой. При этом обучающийся не затрудняется с ответом при видоизменении задания, показывает знакомство с литературой, правильно обосновывает ответ, владеет разносторонними навыками и приемами практического выполнения практических работ. От 85% до 100%
Дуальная оценка - "зачтено". Пороговый, Базовый, Высокий Оценка «зачтено» выставляется обучающемуся, который имеет знания, умения и навыки, не ниже знания только основного материала, может не освоить его детали, допускать неточности, недостаточно правильные формулировки, нарушения последовательности изложения программного материала и испытывает трудности в выполнении практических навыков. От 40% до 100%
Балльная оценка - "неудовлетворительно", Дуальная оценка - "не зачтено". Не достигнут Оценка «неудовлетворительно, не зачтено» выставляется обучающемуся, который не знает значительной части программного материала, допускает ошибки, неуверенно выполняет или не выполняет практические работы. От 0% до 39%

Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки знаний, умений, навыков, характеризующих этапы формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы

Типовые контрольные задания

Курсовые проекты (работы)

Не предусмотрено.


Контрольные работы, расчетно-графические работы, рефераты

Не предусмотрено.


Перечни сопоставленных с ожидаемыми результатами освоения дисциплины вопросов (задач):

Зачет. Семестр № 4

Вопросы для оценки результата освоения "Знать":

1) Способы распространения теплоты в пространстве.
2) Дифференциальное уравнение теплопроводности.
3) Числа подобия Био и Фурье.
4) Условия однозначности для процессов теплопроводности.
5) Физические свойства жидкости, существенно влияющие на величину коэффициента теплоотдачи.
6) Условия однозначности для процессов конвективного теплообмена.
7) Регулярный режим охлаждения (нагрева) тел.
8) Условия отрыва поровых пузырьков от твердой поверхности при кипении.
9) Классификацию процессов нестационарной теплопроводности.
10) Характерные режимы в преходном процессе охлаждения (нагрева)однородных и неоднородных тел любых форм и размеров в жидкой среде с постоянной температурой.
11) График определения темпа охлаждения.
12) Методы теории подобия.
13) Методы анализа размерности.
14) Уравнение Ньютона – Рихмана, коэффициент теплоотдачи.
15) Теоремы подобия физических процессов.
16) Понятие о нестационарных процессах теплопроводности.
17) Математическое описание нестационарного процесса теплопроводности.
18) Коэффициент эффективности ребра.
19) Числа подобия, используемые при решении задач конвективного теплообмена.
20) Режимы течения жидкости.

Вопросы для оценки результата освоения "Уметь":

1) Рассчитывать процесс теплопередачи через однослойную цилиндрическую стенку.
2) Рассчитывать процесс теплопередачи через однослойную, плоскую стенку.
3) Определять критический диаметр цилиндрической стенки.
4) Рассчитывать теплопроводность в бесконечно длинном стержне постоянного поперечного сечения.
5) Рассчитывать теплопроводность в стержне постоянного поперечного сечения и конечной длины.
6) Рассчитывать процесс теплопроводности через многослойную плоскую стенку.
7) Рассчитывать процесс теплопроводности через многослойную цилиндрическую стенку.
8) Рассчитывать процесс теплопередачи через многослойную цилиндрическую стенку.
9) Приводить математическое описание нестационарных процессов теплопроводности к безразмерному виду.
10) Рассчитывать процесс охлаждения (нагрева) бесконечно длинного цилиндра.
11) Учитывать влияние числа Фурье на уравнение температурного поля при охлаждении (нагревании) неограниченной пластины.
12) Учитывать влияние числа Био на уравнение температурного поля при охлаждении (нагревании) неограниченной пластины.
13) Использовать оребрение, как способ интенсификации теплопередачи.
14) Определять момент начала регулярного режима охлаждения (нагрева) тел.

Вопросы для оценки результата освоения "Иметь навыки":

1) Методами экспериментального исследования процессов конвективного теплообмена и обработки результатов методами теории подобия.

2) Методикой определения коэффициента температуропроводности на основе теории регулярного режима.

3) Методикой определения коэффициента теплопроводности на основе теории регулярного режима.

4) Методикой расчета процессов охлаждения (нагрева) тел конечных размеров.

5) Математическим описанием нестационарных процессов теплопроводности.

6) Методикой составления уравнений подобия для процессов конвективного теплообмена.

7) Методикой применения ребер переменного сечения.

8)Методикой определения средней температуры тела в процессе его охлаждения (нагрева).

9)Методикой определения количества теплоты, отданного телом в процессе его охлаждения.

10) Методикой расчета теплопередачи через оребренную стенку.

11) Методикой расчета процесса теплопроводности в плоской пластине при наличии внутренних источников теплоты.

12) Методикой расчета процесса теплопроводности в цилиндрическом теле при наличии внутренних источников теплоты.

13) Описанием процесса теплоотдачи при обтекании плоской пластины (ламинарный пограничный слой).

14) Описанием процесса теплоотдачи при обтекании плоской пластины (турбулентный пограничный слой).


Методические материалы, определяющие процедуру оценивания знаний, умений, навыков, характеризующих этапы формирования компетенций

№ п/п Библиографическое описание
1 Методические указания, определяющие процедуру оценивания знаний, умений, навыков, характеризующих этапы формирования компетенций. Ресурс ЦМКО РГУПС.

Для каждого результата обучения по дисциплине определены

Показатели и критерии оценивания сформированности компетенций на различных этапах их формирования

Резуль-
тат
обуче-
ния
Компе-
тенция
Этап
формиро-вания в
процессе
освоения
ОП
(семестр)
Этапы
формирования
компетенции
при изучении
дисциплины
(раздел
дисциплины)
Показатель
сформиро-
ванности
компетенции
Критерий
оценивания
  ОПК-2 4 1, 2, 3, 4 Дуальная оценка на зачете - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
1, 2, 3, 4 Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
1, 2, 3, 4 Выполненная лабораторная работа - правильность выполнения заданий.
  ОПК-3 4 1, 2, 3, 4 Дуальная оценка на зачете - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
1, 2, 3, 4 Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
1, 2, 3, 4 Выполненная лабораторная работа - правильность выполнения заданий.

Шкалы и процедуры оценивания

Значение оценки Уровень
освоения
компетенции
Шкала оценивания
(для аттестационной
ведомости, зачетной
книжки, документа
об образовании)
Процедура оценивания
Балльная оценка -
"отлично",
"хорошо",
"удовлетворительно".
Дуальная оценка -
"зачтено".
Пороговый, Базовый, Высокий В соответствии со шкалой оценивания в разделе РПД "Описание шкал оценивания компетенций" Зачет (письменно-устный).
Выполнение практического задания в аудитории.
Выполнение лабораторной работы (подготовка отчета).
Балльная оценка -
"неудовлетворительно".
Дуальная оценка -
"не зачтено".
Не достигнут

Перечень учебной литературы для освоения дисциплины

№ п/п Библиографическое описание Ресурс
1 Кудинов, В. А. Техническая термодинамика и теплопередача : учебник для академического бакалавриата / В. А. Кудинов, Э. М. Карташов, Е. В. Стефанюк. — 4-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2019. — 454 с. ЭБС РГУПС
2 Теплотехника [Электронный ресурс] : учебное пособие / А. В. Гдалев, А. В. Козлов, Ю. И. Сапронова, С. Г. Майоров. — 2-е изд. — Электрон. текстовые данные. — Саратов : Научная книга, 2019. — 287 c. ЭБС РГУПС

Перечень учебно-методического обеспечения

№ п/п Библиографическое описание Ресурс
1 Кууск А.Б. Учебно-наглядное пособие - тематические иллюстрации по дисциплине "Тепломассообмен". РГУПС. - Ростов н/Д, 2019. ЭИОС РГУПС
2 Т.Л. Риполь-Сарагоси, Кууск А.Б. Тепломассообмен: учебно-методическое пособие к практическим занятиям/ Т.Л. Риполь-Сарагоси , А.Б. Кууск; Рсот. гос. ун-т путей сообщения .- Ростовн/Д, 2017.-28с. ЭБС РГУПС
3 Эстрин И.А. Определение коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала ( метод цилиндрического слоя) : учебно-методическое пособие к лабораторной работе И.А. Эстрин , Малоземов В.Н., Малоземова Е.А. Малоземова; ФГБОУ ВПО РГУПС .- Ростов н/Д, 2012 . - 14с. ЭБС РГУПС
4 Эстрин И.А. Исследование процессов тепломассообмена на горизонтальном трубопроводе: учебно-методическое пособие к лабораторной работе/ И.А. Эстрин, В.Н. Малоземов , Е.А. Малоземова; ФГБОУ ВПО РГУПС.- Ростов н/Д, 2012.- 16с. ЭБС РГУПС

Электронные образовательные ресурсы в сети "Интернет"

№ п/п Адрес в Интернете, наименование
1 http://rgups.ru/. Ресурс ЭИОС РГУПС
2 http://www.iprbookshop.ru/. Электронно-библиотечная система "IPRBooks"
3 https://www.biblio-online.ru/. Электронно-библиотечная система "Юрайт"
4 http://www.umczdt.ru/. Электронная библиотека "УМЦ ЖДТ"
5 http://jirbis2.rgups.ru/jirbis2/. Электронно-библиотечная система РГУПС
6 https://rgups.public.ru/. Электронная библиотека "public.ru"

Профессиональные базы данных и информационно-справочные системы

№ п/п Адрес в Интернете, наименование
1 http://www.glossary.ru/. Глоссарий.ру (служба тематических толковых словарей)
2 http://www.consultant.ru/. КонсультантПлюс

Лицензионное и свободно распространяемое программное обеспечение

№ п/п Наименование Произ-
во
1 Операционная система ОС Microsoft Windows. Офисное программное обеспечение Microsoft Office. Общесистемное ПО Acrobat Reader. И

О - программное обеспечение отечественного производства

И - импортное программное обеспечение


Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Помещения(аудитории):

учебные аудитории для проведения учебных занятий;

помещения для самостоятельной работы.

Для изучения настоящей дисциплины в зависимости от видов занятий используется:

Учебная мебель;

Технические средства обучения (включая стационарный либо переносной набор демонстрационного оборудования);

Образец техники.

Самостоятельная работа обучающихся обеспечивается компьютерной техникой с возможностью подключения к сети "Интернет" и ЭИОС.


"____" _________________20___г.


Код РПД: 47423.