Теоретичні основи теплотехніки

Мета вивчення дисципліни:
Сформувати у здобувачів системне уявлення про основні закони термодинаміки, фізичні властивості робочих речовин та закономірності протікання теплотехнічних процесів, що визначають теплові режими та енергоефективність елементів технічних систем і комплексів.
Дисципліна спрямована на формування здатності аналізувати теплові процеси в електромеханічних, мехатронних і робототехнічних системах, оцінювати стан та параметри робочих тіл, досліджувати термодинамічні процеси й енергетичні перетворення, а також виконувати інженерні розрахунки, необхідні для проєктування, експлуатації та оптимізації робототехнічних комплексів з урахуванням теплових навантажень і умов охолодження.
Практичне значення та застосування отриманих знань:
Вивчення дисципліни забезпечує формування базових інженерних компетентностей, необхідних для підготовки фахівців у галузі робототехнічних систем і комплексів.
Набуті знання та вміння дозволяють:
- аналізувати теплові режими роботи приводів, електродвигунів, силової електроніки та виконавчих механізмів робототехнічних систем;
- виконувати розрахунки теплообміну та теплових втрат у конструктивних елементах роботів і мехатронних вузлах;
- оцінювати ефективність систем охолодження та теплового захисту робототехнічного обладнання;
- прогнозувати вплив температурних факторів на надійність, точність і довговічність робототехнічних комплексів;
- обґрунтовувати технічні рішення щодо підвищення енергоефективності та термічної стабільності робототехнічних систем.
Отримані компетентності мають важливе прикладне значення для професійної діяльності фахівців у сфері проєктування, експлуатації та модернізації робототехнічних систем і комплексів, зокрема в умовах підвищених теплових навантажень та інтенсивних енергетичних перетворень
Тематика та види навчальних занять
Лекційні заняття
Лекція Вступ, основні поняття, параметри та рівняння.
Лекція 2. Термодинамічні процеси та діаграми (p–v, T–s, h–s). Аналіз властивостей робочих тіл.
Лекція 3. Перший закон термодинаміки. Робота, тепло, енергетичний баланс.
Лекція 4. Другий закон термодинаміки. Ентропія, оборотні та необоротні процеси.
Лекція 5. Ідеальні та реальні гази. Відхилення від ідеальності. Фазові діаграми.
Лекція 6. Теплопередача: теплопровідність, конвекція, теплове випромінювання.
Лекція 7. Цикли теплових машин: Карно, Ренкіна, газові цикли. Ефективність і фактори впливу.
Лекція 8. Холодильні машини та теплові насоси. Ексергія та ексергетичний аналіз.
Лабораторні заняття
Лабораторне заняття 1. Побудова процесів у T–s та h–s діаграмах.
Мета заняття: навчитися будувати термодинамічні процеси та визначати зміну ентальпії й ентропії.
Лабораторне заняття 2. Аналіз процесів у p–h діаграмі.
Мета заняття: визначити параметри стану при стисненні, дроселюванні та розширенні; побудувати часткові цикли.
Лабораторне заняття 3. Дослідження теплоємності газів.
Мета заняття: визначити залежності Cp і Cv від температури та порівняти з теоретичними моделями.
Лабораторне заняття 4. Вологе повітря та I–d діаграма.
Мета заняття: визначити параметри вологого повітря та побудувати процеси нагрівання, осушення і зволоження.
Лабораторне заняття 5. Дослідження теплопровідності матеріалів.
Мета заняття: визначити коефіцієнт теплопровідності та тепловий опір шаруватої стінки.
Лабораторне заняття 6. Дослідження теплових систем і теплових втрат у трубопроводах.
Мета заняття: визначити питомі втрати тепла та вплив теплоізоляції.
Лабораторне заняття 7. Дослідження холодильного циклу та теплового насоса в p–h діаграмі.
Мета заняття: визначити холодопродуктивність, теплову потужність, COP та основні ексергетичні втрати.
Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Індивідуальна робота
Не передбачено
Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання
Поточний контроль
Виконання 7-ми лабораторних робіт. Лабораторні роботи виконуються письмово відповідно до мети та завдань. Бездоганне виконання кожної лабораторної роботи оцінюється у 6 бали.
Проведення двох модульних контрольних робіт, що складаються з теоретичної та практичної частин, у формі комп’ютерного тестування. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи оцінюється у 29 балів.
Підсумковий контроль:
Залік. Максимальна оцінка – 100 балів.
Оцінювання результатів навчання з дисципліни здійснюється за накопичувальною системою, яка дає можливість здобувачеві протягом семестру отримати максимально 100 балів.
Мінімальна оцінка, яка дозволяє отримати «зараховано» – 60 балів.