Вопросы к экзамену по теплотехнике

Вопросы к экзамену по теплотехнике

для специальностей "Безопасность технологических процессов и производств" и "Пожарная безопасность".

1. Термодинамические система. Теплота и работа как формы передачи энергии. Рабочее тело. Основные параметры состояния. Уравнения состояния идеального и реальных газов.

2. Первый закон термодинамики. Формулировка первого закона термодинамики. Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Выражение работы и теплоты через термодинамические параметры состояния. Внутренняя энергия. Энтальпия.

3. Теплоемкость. Массовая, объемная и мольная теплоемкости. Теплоемкость при постоянном давлении и объеме. Формулы для определения теплоемкостей. Уравнение Майера.

4. Газовые смеси. Закон Дальтона. Способы задания газовых смесей. Газовая постоянная, кажущаяся молекулярная масса, давление смеси, теплоемкость смеси.

5. Влажный воздух. Влагосодержание, абсолютная и относительная влажность влажного воздуха. Температура точки росы; Нd-диаграмма влажного воздуха. Процессы нагрева и испарения.

6. Второй закон термодинамики. Основные формулировки второго закона термодинамики. Прямые и обратные циклы. Термический к.п.д. и холодильный коэффициент. Энтропия. Аналитическое выражение второго закона термодинамики.

7. Прямой и обратный циклы Карно. Изображение цикла Карно в рu-, Ts- диаграммах. КПД цикла Карно, холодильный коэффициент цикла Карно.

8. Термодинамические процессы идеальных газов (изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный). Изображение процессов в рu-, Ts- диаграммах.

9. Анализ политропного процесса. Уравнение политропы. Анализ процессов на основе сравнения показателей политропы. Процессы в координатах рu и Ts.

10. Свойства реальных газов. Фазовые переходы. Тройная и критическая точки. Процессы парообразования в рu и Ts диаграммах. Водяной пар.

11. Термодинамические таблицы воды и водяного пара. рu-, Ts- hs-диаграммы водяного пара. Расчет термодинамических процессов водяного пара с помощью таблиц и hs -диаграммы.

12. Термодинамика потоков. Уравнения первого закона термодинамики для потока, его анализ.

13. Истечение газов и паров. Сопло и диффузор. Скорость адиабатного течения. Связь критической скорости истечения с местной скоростью распространения звука. Критическое отношение давлений. Условия перехода через критическую скорость.

14. Сопло Лаваля. Расчет процесса истечения водяного пара с помощью h,s-диаграммы. Действительный процесс истечения.

15. Дросселирование газов и паров. Изменение параметров в процессе дросселирования. Эффект Джоуля - Томсона. Особенности дросселирования идеального и реального газов. Понятие о температуре инверсии. Условное изображение процесса дросселирования в hs-диаграмме.

16. Поршневой компрессор. Принцип действия. Работа, затрачиваемая на привод компрессора. Изотермическое адиабатное и политропное сжатие. Многоступенчатое сжатие. Изображение в pu- диаграмме термодинамических процессов, протекающих в компрессорах.

17. Циклы двигателей внутреннего сгорания (цикл Отто и цикл Дизеля). Анализ циклов. Изображение циклов в диаграммах pu и Ts. ЗависимостьК.п.д. цикла от стени сжатия.

18. Циклы газотурбинных установок. Схема установки. Анализ циклов. Изображение циклов в диаграммах pu и Ts.

19. Принципиальная схема паросиловой установки. Цикл Ренкина и его исследование. Влияние начальных и конечных параметров на термический к.п.д. цикла Ренкина. Изображение цикла в рu-, Ts- и hs-диаграммах. Пути повышения экономичности паросиловых установок.

20. Циклы холодильных установок. Холодильный коэффициент и холодопроизводительность. Цикл паровой компрессорной холодильной установки. Понятие о тепловом насосе и абсорбционных холодильных установках.

21. Предмет и задачи теории теплообмена. Основные понятия и определения. Виды переноса тепла: теплопроводность, конвекция и излучение. Сложный теплообмен.

22. Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности. Градиент температуры. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Коэффициент температуропроводности.

23. Теплопроводность при стационарном режиме. Теплопроводность однослойной и многослойной плоской и цилиндрической стенок.

24. Конвективный теплообмен. Особенности движения жидкостей и газов. Свободная и вынужденная конвекция. Уравнение Ньютона – Рихмана. Коэффициент теплоотдачи.

25. Гидродинамический и тепловой пограничные слои. Теплоотдача при вынужденном движении жидкости. Теплообмен при движении жидкости вдоль плоской поверхности; теплоотдача при ламинарном и турбулентном пограничном слое. Теплообмен при движении внутри трубы.

26. Основы теории подобия. Условия подобия физических процессов. Критерии подобия. Физический смысл основных критериев подобия.

27. Теплообмен при свободной (естественной) и вынужденной конвекции. Расчет теплоотдачи при помощи критериальных уравнений. Примеры криториальных уравнений (общий вид).

28. Теплообмен излучением. Баланс лучистого теплообмена. Степень черноты. Основные законы излучения (Планка, Вина, Стефана-Больцмана, Кирхгофа)

29. Теплообмен излучением между телами, разделенными прозрачной средой. Теплообмен излучением между телами, произвольно расположенными в пространстве. Защита от излучения.

30. Теплопередача через однослойную и многослойную плоскую и цилиндрическую стенки.

31. Теплообменные аппараты. Типы теплообменных аппаратов. Уравнения теплового баланса и теплопередачи в теплообменном аппарате. Средний температурный напор. Основы теплового расчета теплообменных аппаратов. Конструктивный и проверочный тепловые расчеты теплообменных аппаратов.

32. Виды сжигаемого топлива. Твердое и жидкое топливо и газообразное топливо. Их основные характеристики. Элементарный состав топлива. Рабочая, сухая и горючая массы топлива.

33. Основы теории горения. Стехиометрические уравнения. Коэффициент избытка воздуха. Топочные устройства для сжигания топлива. Теплота сгорания топлива, расход топлива. Понятие условного топлива.

34. Устройство парового котла. Основное и вспомогательное оборудование котельной установки. Назначение элементов.

35. Тепловой баланс котельного агрегата. К.п.д. котельного агрегата по формулам прямого и обратного баланса, часовой расход топлива.

36. Технологическая схема котельной установки.