скачать doc
ОПИСАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ДС 2 "Методы преобразования энергии" ____________________________________________________________________
семестр __5
2005-2006 уч. год
Краткое содержание дисциплины.
Курс "Методы преобразования энергии"(МПЭ)
читается студентам института электротехники на 3 курсе и должен ознакомить будущих проектировщиков и конструкторов электрооборудования летательных аппаратов с основными принципами и примерами инженерной деятельности в области современных преобразователей энергии. Проблемы получения, преобразования, передачи и аккумулирования энергии являются глобальной потребностью человечества и фундаментальной задачей естественных и технических наук. Курс призван сформировать энергетический взгляд на мир и дать начальные сведения о шести видах энергии, используемых на летательных аппаратах. Приводятся основные расчетные формулы преобразователей энергии, часть их выведена впервые для этого курса: аналитический вывод формулы для кпд реактивного двигателя, кпд двигателя внутреннего сгорания, температуры шара ,освещенного солнцем на разных орбитах и т.п.
Курс "Методы преобразования энергии" является приложением фундаментальных дисциплин физики и математики к реальным проблемам
электрооборудования летательных аппаратов. Самые передовые достижения науки и техники в области технологии, конструирования, проектирования, материаловедения и вычислительной техники базируются на методах преобразования энергии.
Учебная программа предполагает 36 часов лекций, 39 часов самостоятельной работы по выполнению расчетных заданий или написанию рефератов.
Кредитная стоимость дисциплины. 1,9
3)Цель: Обучить студентов разбираться в проблемах получения, преобразования, передачи и аккумулирования энергии на летательных аппаратах технических наук. Дать студентам фундаментальные понятия : круговорот энергии в природе, энергетический взгляд на мир,
энергетика и общество. Роль энергии в обеспечении потребностей и улучшении качества жизни людей. Место и значение энергетики в триаде "материя — энергия — информация" и развитии техники. Социальные проблемы энергетики. Первичные энергоресурсы. Невозобновляемые и возобновляемые носители энергии. Краткая их характеристика, удельные показатели и сопоставление. Ознакомить с основными и перспективными преобразователями энергии , используемые на летательных аппаратах.
4)Результаты обучения: Студент должен знать матрицу физически реализуемых и практически значимых взаимных преобразований всех основных видов энергии. Классификацию основных способов получения тепловой, механической и электрической энергии. Общую характеристику основных физических законов, лежащих в основе этих преобразований, и типовые технические устройства для их реализации. Многократные преобразования энергии.
Основные виды энергии — определения и физическая сущность. Общие понятия о качестве энергии. Сравнительная оценка различных видов энергии по их роли, качеству, основному назначению, возможностям получения, использования, транспортировки и аккумулирования, по экологичности, надежности и безопасности.
5). Содержание.
Рабочий план
лекций по курсу «Методы преобразования энергии» –
– 5 семестр – 36 часов – зачет
Лекция 1.
Проблемы получения, преобразования, передачи и аннулирование энергии – глобальная потребность человечества и фундаментальная задача естественных и технических наук. Круговорот энергии в природе.
Место и значение энергетики в триаде «материя-энергия-информация» и в развитии техники. Социальные проблемы энергетики.
Лекция 2.
Первичные энергоресурсы. Невозобновляемые и возобновляемые источники энергии. Основные шесть видов энергии, энергоносители и их физическая природа. КПД преобразования энергии.
Лекция 3.
Механическая энергия – источники, методы накопления, передачи, преобразования и другие виды. Потери технической энергии: силы трения скольжения и качения, сопротивление движению в газах и жидкостях. Кинетическая и потенциальная энергия..
Лекция 4.
Мощность и энергия потока. Энергетика колебательного движения механических и газообразных тел. Реактивные силы, коэффициент полезного действия реактивного двигателя.
Лекция 5.
Гравитационные силы. Расчет космических скоростей. Расход энергии в зависимости от момента и направления старта космического аппарата. Морской старт.
Лекция 6.
Характеристики тепловой энергетики: размерность, гибочники, аннулирование. Энтропия и связь ее со II законом термодинамики, передачи энергии от нагретого тока к холодному
Лекция 7..
Способы передачи тепловой энергии: массоперенос нагретых тел, излучение, конвекция, теплопроводность, испарение – тепловая труба. Поглощение и отражение тепловой энергии.
Лекция 8.
Принцип действия теплового поршневого двигателя, аналитический вывод КПД. Задачи расчета температуры тел, освещенных солнцем в космосе. Расчет температуры тел с экранно-вакуумной изоляцией.
Лекция 9.
Электрическая энергия – энергоносители, размерности, источники, способы накопления и передачи.
Лекция 10.
Преобразование механической и тепловой энергии в электрическую, обратное преобразование. Централизованные, децентрализованные системы энергоснабжения. Теплоэлектростанции и комплексное использование тепловой и электрической энергии.
Лекция 11.
Электромагнитная энергия – носители, размерность, передача. Четыре закона электромагнетизма, принцип суперпозиции электрических и магнитных полей. Использование их в задачах расчета электромагнитных сил и преобразователей электроэнергии.
Лекция 12.
Преобразование электромагнитной энергии в тепловую и электрическую энергию. Лазерное излучение, накопление электромагнитной энергии, квантовая теория энергетики. Характеристики светового потока: Преобразование электрической энергии в электромагнитную.
Лекция 13.
Химическая энергия – энергоактивные вещества, размерность, передача, хранение, запасы. Преобразование электромагнитной энергии в химическую энергию – фотосинтез. Невозобновляемые и возобновляемые запасы химической энергии.
Лекция 14.
Транспортирование химических энергоносителей, преобразование химической энергии в тепловую. Топливные элементы. Электрохимические накопители и источники электрической энергии.
Лекция 15.
Энергетические процессы в живом организме. Принципы преобразования химической энергии в механическую в живом организме. Электрохимические процессы в мышцах.
Лекция 16.
Ядерная энергия: источники, размерности, запасы. Преобразование ядерной энергии при взрыве, при работе реактора. Понятие цепной реакции и критической массы. Ядерная сила слабого и сильного взаимодействия.
Лекция 17.
Ядерная энергоустановка на космическом аппарате. Преобразователь тепловой энергии реактора в электрическую с термоэмиссионным преобразователем. Защита от радиационного воздействия.
Лекция 18.
Управляемая термоядерная реакция синтеза, конструкция ТОКАМАК. Перспективная конструкция ядерного двигателя для космического аппарата.
6)Пререквизиты: общие математические и естественнонаучные дисциплины ЕН0.00, «Летательные аппараты» СД.01. Студент должен знать Химию ЕН3. Физику ЕН4. Физические основы электроники ЕН5. Теоретическую механику ЕН6
7)Основной учебник: 1. Веников В.А., Путятин Е.В. Введение в специальность: Электроэнергетика: Учебн. для вузов/ Под ред. В.А.Веникова. — М.: Высшая. шк., 1988.
8)Дополнительная литература: 1. Еременко В.Г. , Соломин А.Н. Принципы построения преобразователей энергии. М.Издательство МЭИ, 2002, 56 с.
2. Энергетические режимы источников энергии космических аппаратов/ Под ред. А.Б.Токарева. — М.: Изд-во МЭИ, 1991.
9)Координатор: Еременко В.Г. профессор кафедры ЭКАО
10)Использование компьютера: Компьютер используется при самостоятельной работе,каждый студент получает компьютерную версию курса лекций.
11) Лабораторные работы проекты: каждый студент решает шесть задач, соответствующих одному виду преобразуемой энергии. Общее число задач-150, они выдаются студентам вместе с конспектом лекций.
Преподаватель: Еременко Владимир Григорьевич Дата:_________________________