ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 1 страница

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра “Техническая теплофизика”

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

ПО ТЕПЛОТЕХНИКЕ

(для студентов направления 22.03.02 МЕТАЛЛУРГИЯ)

Рассмотрено и утверждено на

заседании кафедры «Техническая теплофизика»,

протокол № от .2016

Утверждено на заседании

учебно-издательского Совета ДонНТУ,

протокол № от .2016.

Донецк - 2016

УДК 669.041

Методические указания к выполнению курсовой работы по «Теплотехнике»/Волкова О. Г. − Донецк: Доннту, 2016. – 47 с.

Методические указания содержат требования к оформлению курсовой работы, структуру объяснительной записки, пример расчета горения газообразного топлива, методику расчета динамики нагрева металла в печах беспрерывного и периодического действия, а также методику расчета охлаждения металла во время транспортирования от нагревательного устройства к прокатному стану. В приложениях приведен справочный материал.

Составитель

старший преподаватель О. Г. Волкова

Рецензент, канд. техн. наук, Д. И. Пархоменко

доцент

© Донецкий Национальный Технический Университет, 2016

СОДЕРЖАНИЕ

1 ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Курсовая работа имеет своей целью расширить и закрепить теоретические и практические знания при изучении дисциплины «Теплотехника».

Все технические решения студент принимает самостоятельно. За принятые решения и правильность вычислений отвечает автор работы.

2 ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Задание на проектирование выдается руководителем работы, содержит необходимые исходные данные, задание и график выполнения. Исходные данные приведены в приложениях А, Б, В.

3 СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

КУРСОВОЙ РАБОТЫ

3.1 Общие требования

Основные положения этих требований: четкость построения, логическая последовательность изложения материала; убедительность аргументации; сжатость и точность формулировок, которые исключают возможность субъективного и неоднозначного толкования; конкретность изложения полученных результатов.

Курсовая работа должна быть написана государственным языком и выполняться с использованием единиц СИ.

Объем пояснительной записки курсовой работы, которая рекомендуется, - до 30 страниц рукописного текста.

Текстовая часть выполняется на листах односортной белой бумаги формата А4 (210х297 мм) по ГОСТ 2.301. При необходимости допускается использование листов формата А3 (297х420 мм).

Текст должен быть отпечатан машинописным (машинным) способом черным цветом или написанный от руки четким почерком чернила или пастой черного, синего или фиолетового цвета. Текст располагается на одной стороне листа. Высота букв должна быть не менее 2,5 мм (при распечатке на принтере - не менее 1,8 мм).

На листах «РЕФЕРАТ» и «СОДЕРЖАНИЕ» делаются рамки и основные надписи (см. приложения Г и Д).

На всех следующих листах пояснительной записки объемом до 40 страниц выполняются рамки и основные надписи с проставлением номера листа и общего их количества. Размеры полей рамки: левого - 20 мм, правого, верхнего и нижнего - 5 мм.

В пояснительной записке объемом свыше 40 страниц такие рамки не выполняются. В этом случае при написании (печатании, в том числе на принтере) текста оставляются поля: левое, верхнее и нижнее - не менее 20 мм (рекомендуется левое поле оставлять размером 30 мм), правое - не менее 10 мм. Текст на листе с рамкой располагается не ближе 5 мм от рамки в начале строк и не ближе 3 мм в конце строк. Расстояние от верхнего и от нижней строки к рамке не менее 10 мм. Расстояние между последней строкой текста и следующим заголовком не должна превышать 15 мм. Расстояние между основаниями строк рукописного текста должно быть в соответствии с интервалами между строками трафарета, т.е. 8 – 12 мм, при печатании текста на печатной машинке - 1,5 интервала, при распечатке на принтере - из расчета не более 40 строк на странице при условии равномерного ее заполнения. Абзац в тексте следует начинать отступом в 15-17 мм от рамки (пять ударов печатной машинки).

Не допускается написание текста разными по цвету чернилами (пастой). Допускаются отдельные части пояснительной записки, по согласованию с руководителем, выполнять разными способами - рукописным, машинописным или машинным.

Вписывать в машинописный текст отдельные слова, формулы, условные знаки допускается только черными чернилами или тушью, при этом плотность вписанного текста должна быть приближена к плотности основного текста.

Ошибки, описки и графические неточности, выявленные в процессе выполнения работы, допускается исправлять подчистками или закрашиванием специальными средствами (например, штрихом). Разрешается зачеркнуть неверный текст одной чертой.

Слова, напечатанные на отдельной строке прописными буквами («РЕФЕРАТ», «СОДЕРЖАНИЕ», «ВВЕДЕНИЕ», «ВЫВОДЫ», «ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК»), должны служить заголовками соответствующих структурных частей пояснительной записки.

Заголовки структурных частей пишутся симметрично тексту с расстоянием к следующему тексту равному 3 – 4 интервалам (15 – 17 мм). Переносы слов в заголовках не допускаются, точка в конце не ставится. Подчеркивание заголовков не допускается.

Структурные части начинают с нового листа, их заголовки не нумеруют. Страницы нумеруются арабскими цифрами. Нумерация страниц сквозная по всей пояснительной записке. Титульный лист и задание не нумеруются, но входят в общее количество страниц. Если страница имеет рамку с основной надписью (см. приложения Г, Д), то номер страницы проставляется в правом нижнем углу. Во всех других случаях номер страницы проставляется в правом верхнем углу. Пропуски в нумерации страниц и буквенные добавления (например, 2а, 3а, 3б) не допускаются. Обложка пояснительной записки должна быть выполнена из плотной белой бумаги. Все страницы пояснительной записки должны быть скрепленные степлером или переплетом.

3.2 Структурные части

Пояснительная записка должна содержать: титульный лист, задание на проектирование, реферат, содержание, введение, основную часть, выводы, перечень ссылок, приложения (если есть необходимость).

3.3 Титульный лист

Пример оформления титульного листа курсовой работы приведен в приложении Е. Все надписи на титульном листе должны выполняться тушью или черными чернилами (пастой) чертежным шрифтом по ГОСТ 2.304. Допускается оформление титульного листа с применением текстового редактора на ПЭВМ. Надписи на титульном листе допускается располагать в любом положении, которое приемлемо с эстетической точки зрения. При этом могут быть использованы разные шрифты. Переносы слов на титульном листе не допускаются, не разрешается также помещать на нем рисунки, виньетки, фотографии, ставить точки в конце фраз. Обратите внимание, что инициалы располагаются перед фамилией, и что внизу страницы пишется только год выпуска, а слова: «Донецк» и «год» не пишутся.

Всем студенческим роботам присваивается обозначение в виде набора букв и цифр, разделенных точками. Необходимо соблюдать следующую структуру обозначения документов:

ХХХХХХ.ХХ.ХХ.ХХХ ХХ

1 2 3 4 5 6

Позиции, обозначенные цифрами, имеют следующее содержание:

1 - индекс формы обучения автора работы (1 символ);

2 - шифр специальности автора работы (5 символов);

3 - шифр факультета (2 символа);

4 - шифр кафедры (2 символа);

5 - шифр номера зачетной книжки (3 символа);

6 - индекс вида документа (2 символа).

Индекс формы обучения студента состоит из буквенного обозначения:

Д - дневная форма обучения (стационар);

В - вечерняя форма обучения;

З - заочная форма обучения;

Шифр специальности автора работы содержит пятизначное цифровое обозначение и совпадает с пятью последними цифрами номера специальности, по которой он учится:

Шифр физико-металлургического факультета - 49.

Шифр заочного факультета - 55.

Шифр кафедры «Техническая теплофизика» – 06.

В поле номера зачетной книжки проставляются три его последних цифры.

Индекс вида документа состоит из двухбуквенного обозначения. Для курсовой работы - КР.

Пример обозначения курсовой работы, выполненной студентом физико-металлургического факультета группы МЕТ дневной формы обучения, у которого последние три цифры зачетной книжки 628. Курсовая работа будет защищаться на кафедре «Техническая теплофизика» физико-металлургического факультета: Д 22.03.02.49.06.628 КР.

3.4 Задание на выполнение курсовой работы

Задание на выполнение курсовой работы должно быть выполненное на бланке или без него и содержать: тему работы; исходные данные для разработки; объем выполняемой работы; дату выдачи задания; дату окончания (защиты) работы. Пример заполнения задания приведен в приложении Ж.

3.5 Реферат

Реферат должен содержать сведения об объеме работы, количестве иллюстраций, таблиц, приложений, использованных источников, на которые даны ссылки в тексте (включая данные приложений); текст реферата и перечень ключевых слов. Объем текста реферата - около 500 знаков (0,5 с.). Текст реферата должен содержать: объект исследования или разработки; цель работы; исследовательские методы; полученные результаты.

Перечень ключевых слов должен содержать от 5 до 15 слов (словосочетаний) в именительном падеже, напечатанных в строку через запятые. Ключевые слова должны характеризовать основное содержание работы. Каждое слово должно выражать отдельное понятие, которое существенно для раскрытия содержания текста (ключевые слова в совокупности должны вне контекста давать довольно полное представление о содержании работы). Перед перечнем надпись «Ключевые слова» не делается. Ключевые слова печатаются прописными буквами. Пример выполнения реферата приведен в приложении Г.

3.6 Содержание

Содержание включает наименование всех разделов, подразделов и пунктов (если они имеют заголовки) с указанием номеров страниц, на которых располагается начало материала разделов (подразделов, пунктов). Наименования, включенные в содержание, пишутся строчными буквами, начиная с прописной. Подчеркивание наименований в содержании не допускается. В работе объемом менее 10 страниц, которая состоит из одного раздела, содержание не обязательно. Пример выполнения содержания работы приведен в приложении Д.

3.7 Введение

Во введении необходимо описать тепловой и температурный режимы нагревательных печей непрерывного и периодического действия; назначение каждого периода (зоны) нагрева.

Заголовком должно служить слово «ВВЕДЕНИЕ», написанное на отдельной строке прописными буквами.

3.8 Основная часть

Основная часть пояснительной записки по своей структуре и содержанию должна отвечать требованиям методических указаний по выполнению конкретной курсовой работы.

Внимание! Номера разделов, подразделов, пунктов смотри в содержании (Приложение Д).

Текст основной части работы разделяется на разделы, подразделы и пункты. Разделы должны иметь порядковую нумерацию арабскими цифрами в пределах всей основной части, подразделы - в пределах разделов, пункты - в пределах подраздела. После номера раздела точка не ставится. После номера подразделов и пунктов ставят точку, кроме последнего номера рубрикации, например: 4.1, 4.1.4 и т.д. Пункты при необходимости могут быть разбиты на подпункты в пределах каждого пункта: 4.1.4.1, 4.1.4.2 и т.д.

Слова «глава», «параграф» в тексте и в содержании не допускаются.

Заголовки разделов записывают симметрично текста прописными буквами с расстоянием к следующему тексту равным 3 – 4 межстрочным интервалам. Интервал между строками заголовка, а также между двумя последовательными заголовками принимается таким же, как в обычном тексте. Заголовки подразделов записывают с абзаца строчными буквами (первая - прописная). Точку в конце заголовков не ставят, переносы и подчеркивания слов в заголовках не допускаются. Если заголовок состоит из двух предложений, их разделяют точкой.

Разделы основной части рекомендуется начинать с нового листа, но допускается также начинать их на листе, на котором заканчивается предыдущий раздел.

Не допускается записывать заголовок на одном листе, а текст - на другом, после заголовка в конце страницы или размещать только на одной строке текста.

Пункты и подпункты основной части могут не иметь названия, в этом случае разбивка текста должна иметь четкую смысловую необходимость.

Интервалы величин в тексте записываются в виде «от» «до» или через тире.

Выше и ниже каждой формулы оставляется не менее одной свободной строки, которая отделяет ее от текста.

Формулы нумеруются арабскими цифрами в пределах раздела. Номер состоит из номера раздела и порядкового номера формулы в разделе, разделенных точкой, и указывается на соотвествующие формулы в круглых скобках в крайнем правом положении на строке. Например, третья формула второго раздела: (2.3).

После формулы, записанной в общем виде, в нее в том же порядке подставляют числовые значения входящих параметров и приводят результат вычислений с обязательным указанием размерности полученной величины. Расчет по формуле можно также делать со ссылкой на нее (если сама формула приведена выше). Например: «...расчет времени нагрева определяется по формуле (2.3)»:

t = 0,42×7800×120×10³/(2×12000×3600) = 4,55 часа».

При печатании на машинке не допускается часть символов в формуле печатать, а часть - вписывать от руки.

Рисунки располагают после первой ссылки на них в тексте или на следующей странице. Они должны быть расположены так, чтобы их было удобно рассматривать без поворота записки, или, если рисунок выполнен на отдельном листе, с поворотом по часовой стрелке. Рисунки выполняют на миллиметровой бумаге формата А4 карандашом. Допускается выполнять рисунки на листах формата А3, причем каждый из таких листов учитывается как одна страница. Рисунки размером меньше формата А4 должны быть наклеены на листы белой бумаги формата А4.

Рисунки должны иметь название. Все рисунки обозначают словом «Рисунок» и нумеруют в пределах раздела арабскими цифрами. Номер состоит из номера раздела и порядкового номера рисунка, разделенных точкой: «Рисунок 2.4 – Температурная диаграмма процесса нагрева металла в печи периодического действия».

На графиках, выполненных на листах пояснительной записки, как правило, должна строиться координатная сетка. Если график выполнен на миллиметровой бумаге, сетка не строится. Стрелки на осях не ставят. Символ и буквенное обозначение единицы величины пишут над числами шкалы оси ординат и под осью абсцисс, по правую сторону, вместо последнего числа шкалы. Надписи, как правило, не должны выходить за пределы графика.

Таблицы (даже если она одна в документе) нумеруют арабскими цифрами в порядке появления в пределах всего раздела, за исключением таблиц, которые приводятся в приложениях. Номер таблицы состоит из номера раздела и порядкового номера таблицы, разделенных точкой, например, таблица 5.6 - шестая таблица пятого раздела.

Таблица должна иметь название, которое пишется строчными буквами (кроме первой прописной) и содержится над таблицей с абзацем. Название таблицы выделяется свободной строкой между текстом и названием таблицы. После таблицы оставляется свободная строка. Таблицу помещают после первого упоминания о ней в тексте или на следующей странице таким образом, чтобы ее можно было читать без поворота записки или с поворотом по часовой стрелке. Рекомендуется в начале каждого раздела помещать таблицу с исходными данными (из приложений А, Б, В). Например, посередине первой строки страницы содержится название раздела (большими буквами): 2 РАСЧЕТ ДИНАМИКИ НАГРЕВА МЕТАЛЛА В ПЕЧАХ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ (между цифрой 2 и названием раздела, а также в конце названия раздела точка не ставится). Дальше оставляются две свободные строки. На следующей строке пишется ссылка на таблицу: «Исходные данные представлены в таблице 2.1 (1, с. 45).». Пропускается строка и пишется с абзаца название таблицы: «Таблица 2.1 – Исходные данные». Ниже приводится таблица исходных данных, которые отвечают данному разделу (столбики 1, 2, 3, 5, 6, 7, 12 приложения В).

Высота строк должна быть не менее 8 мм.

Ссылки в тексте на источники информации указывают в порядке их появления в виде номера, который проставляется в квадратных скобках: [24]. Нумерация ссылок по всему документу должна быть сквозной.

3.9 Выводы

Выводы могут приводиться в каждом из разделов основной части текстового документа (в этом случае они включаются в рубрикацию этой части, т.е. им присваивается номер, например, подраздела). В обязательном порядке в текстовый документ включаются выводы по всей работе, оформляемые как структурный элемент. В последнем случае их размещают после изложения основной части на новой странице.

Выводы должны содержать результаты работы по всем разделам (горение топлива, динамики нагрева металла в печах периодического и непрерывного действия, охлаждение металла). Текст выводов может быть разделен на пункты. Например: «1. В разделе 1 выполнен расчет горения коксо-доменой смеси с =6280 кДж/м³. Действительный расход воздуха при a=1,2 составил L_Д= 1,429 м³/м³. Объем продуктов сгорания − V_Д =2,259 м³/м³. Калориметрическая температура горения − t_К =2144°С. Коэффициент использования тепла топлива h =0,603.

2. В разделе 2 выполнен расчет динамики нагрева слитков размером 660´660´1660 мм из стали У8 в нагревательном колодце от начальной температуры 60°С до конечной температуры поверхности 1150°С. Режим нагрева состоит из двух периодов: І период осуществляется при q=const, II период − при t_ПЕЧ =const. Время нагрева составило 7,68 часов.» и т.д.

3.10 Перечень ссылок

В перечень ссылок включаются литературные и другие источники информации, на которые сделаны ссылки в пояснительной записке. Перечень ссылок составляется в том же порядке, в котором они впервые упоминаются в текстовом документе, т.е. порядковые номера библиографических описаний источников являются номерами ссылок на них в тексте.

Ссылки представляются языком оригинала и должны включать: фамилию и инициалы автора, название книги, место издания, издательство и год издания, объем в страницах. Например:

1. Методические указания к выполнению курсовой работы по Теплотехнике / О. Г. Волкова − Донецк: Доннту, 2016. – 49 с.

2. Казанцев Е.И. Промышленные печи. - М.: Металлургия, 1975. - 368 с.

3.11 Приложения

В приложения следует включать вспомогательный материал, который в основной части работы загромождает текст.

К вспомогательному материалу относятся: промежуточные математические изложения и расчеты; таблицы вспомогательных цифровых данных; иллюстрации вспомогательного характера; протоколы и акты испытаний.

Приложения оформляют как продолжение основной части текстового документа, располагая их на следующих страницах в порядке ссылок на них в тексте. Нумерация страниц приложений продолжает нумерацию страниц основной части пояснительной записки.

На все приложения в основной части должны быть сделаны ссылки, а в содержании перечислены все приложения с указанием их обозначений и заголовков.

Каждое приложение начинают с новой страницы с указанием вверху симметрично текста на странице слова «Приложение» строчными буквами, (первая - прописная) и обозначение приложения.

Приложения обозначаются в порядке прохождения прописных букв русского алфавита (за исключением букв Ё, З, Й, О, Ь, Ы, Ъ), например: «Приложение А», «Приложение Б». При наличии в текстовом документе только одного приложения оно также должно иметь обозначение.

Под обозначением приложения симметрично текста на странице строчными буквами (первая - прописная) размещается содержательный заголовок приложения.

Рисунки, таблицы и формулы, помещенные в приложении (даже если они в единичном экземпляре), нумеруют арабскими цифрами в пределах приложения, например: «Рисунок В.1» – первый рисунок приложения В; «Таблица Д.2» – вторая таблица приложения Д; формула (А.1) - первая формула приложения А.

4 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ PАБОТЫ

Студенту предлагается выполнить:

1. Расчет горения топлива.

2. Расчет нагрева металла в печах периодического и непрерывного действия по инженерной методике.

3. Расчет охлаждения металла во время транспортирования от нагревательного устройства к прокатному стану.

4.1 Расчет горения топлива

Общие положения

Расчет горения топлива является основой теплового расчета при проектировании печи.

Расчетом горения определяются количество, состав и плотность топлива, воздуха (кислородоносителя) и продуктов горения; температура горения, коэффициент использования тепла топлива.

Расчет расхода топлива, воздуха и продуктов горения основан на уравнениях химических реакций окисления горючих компонентов:

С+0,5О₂=СО₂; Н₂+0,5О₂=Н₂О; СН₄+2О₂=СО₂+2Н₂О; С₂Н₄+3О₂=2СО₂+2Н₂О.

Горение топлива в металлургических печах происходит, как правило, в атмосфере газообразного окислителя (воздуха), что представляет собой смесь кислорода, азота и водяного пара (содержанием других компонентов, таких как, СО, СО₂ обычно пренебрегают). Количество воздуха и продуктов горения зависит, при прочих равных условиях, от соотношения объемов азота и кислорода

K_В=N₂/O₂,

где N₂,O₂ − соответственно содержание азота и кислорода в воздухе, выраженное в объемных процентах.

Если в сухом воздухе содержится O₂>21%, он представляет собой воздух, обогащенный кислородом. Обогащение кислородом воздуха оказывает содействие повышению температуры горения и коэффициента использования тепла топлива (КИТ).

Расчет температуры горения ведется на основе теплового баланса процесса горения, расчет КИТ - на основе теплового баланса печи.

Исходные данные для расчета приведены в Приложении А, состав сухих газов – в Приложении Б. Ниже приводятся методика, схема и пример расчета горения газообразного топлива.

Схема и пример расчета горения газообразного топлива

Исходные данные:

Вид топлива – смесь коксового и доменного газов с теплотой сгoрания = 6280 кДж/м³.

Кислородоноситель: воздух, обогащенный кислородом O₂ = 25%.

Коэффициент расхода воздуха a = 1,2.

Температура:

газа t_Г = 550°С;

воздуха t_В = 650°С;

дымовых газов t_Д = 1250°С.

Состав сухих газов приведен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Состав сухих газов, %

Внимание! В этом составе сухого коксового газа не содержится О₂, а в составе, который приведен в Приложении Б, есть О₂, поэтому количество компонентов будет равно 7. То же касается состава природного газа.

Необходимо определить:

1. Состав смеси влажных газов.

2. Расход воздуха.

3. Количество продуктов горения.

4. Составить материальный баланс горения.

5. Калориметрическую температуру горения.

6. Коэффициент использования тепла топлива.

Последовательность расчета

4.1.1 Определение состава влажных газов (рабочего состава)

, (4.1)

где К – коэффициент пересчета на влажный газ

; ;

Н₂O=0,1242×К×W.

Состав влажных газов, вычисленный по формуле (4.1), приведен в таблице 4.2.

12
• 3
• 4
• 5
• Далее ⇒