ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ПО ТЕПЛОТЕХНИКЕ

1. Определить работу, затраченную компрессором на подачу 10 кг воздуха, если абсолютные давления воздуха равны 0,1 МПа на входе в компрессор и 0,4 МПа на выходе, температура на входе 20^оС. Процесс считать равновесной адиабатой с показателем адиабаты к = 1,4.

2. Три способа теплообмена. Понятие о плотности и линейной плотности теплового потока, их единицы измерения.

3. Элементарный состав твердого, жидкого и газообразного видов топлива, сжигаемого в котлах, промышленных печах, ДВС, ГТУ.

4. Хладагенты и хладоносители. Их назначение, области применения, степень токсичности, пожаро-, взрыво- и озонобезопасности.

5. В паровом котле с абсолютным давлением 1 МПа поступающая в него вода с температурой 55^оС превращается в пар, выходящий из котла со степенью сухости 0,98. Определить температуру этого пара и теплоту, полученную от продуктов сгорания топлива в котле и затраченную на получение 1 кг пара.

6. Стационарная теплопроводность. Закон Фурье, формулы теплопроводности для плоской и цилиндрической однослойных стенок.

7. Продукты полного и неполного сгорания органических топлив; токсичные составляющие, причины их образования, средства устранения.

8. Назначение и принцип действия компрессора холодильных машин. Основные конструктивные узлы компрессора.

9. Определить температуру сухого или влажного насыщенного водяного пара, вырабатываемого котлом, если давление пара по манометру равно 9 кГс/кв.см при атмосферном давлении В = 760 мм рт. ст.

10. Теплопроводность многослойной цилиндрической стенки.

11. Горючие и балластные составляющие органических видов топлива, их влияние на величину теплоты сгорания топлива.

12. Назначение теплообменных аппаратов холодильных машин - конденсатора, испарителя, прибора охлаждения.

13. Перегретый водяной пар с абсолютным давлением 0,12 МПа и температурой 150^оС поступает в паровую рубашку теплообменного аппарата. Отдавая теплоту через стенки аппарата, пар конденсируется и выходит из аппарата в состоянии насыщенного конденсата. Вычислить теплоту, которую каждый кг пара отдает в теплообменном аппарате.

14. Стационарная теплопроводность. Выбор и описание формулы для расчета стационарной теплопроводности через многослойную цилиндрическую стенку.

15. Состав и основные характеристики газообразного топлива, преимущества и недостатки этого вида топлива.

16. Основные показатели технической характеристики холодильной машины. Холодопроизводительность, единицы ее измерения.

17. Сухой насыщенный водяной пар, поступающий из котла с абсолютным давлением 1 МПа, подвергают адиабатному дросселированию с целью понижения его абсолютного давления до безопасной величины, равной 0,12 МПа. Определить удельную энтальпию пара и его температуру до и после процесса дросселирования.

18. Основной закон конвективного теплообмена. Основные сведения о коэффициенте теплоотдачи.

19. Высшая и низшая теплота сгорания топлива. Примерные значения теплоты сгорания различных видов топлива, единица измерения.

20. Назначение основных элементов парокомпрессионной холодильной машины - компрессора, конденсатора, регулирующего вентиля, испарителя.

21. В цилиндрическом сосуде диаметром 2 м и высотой 3 м содержится воздух с избыточным (по манометру) давлением 50 кПа при атмосферном (по барометру) давлении 750 мм рт. ст. Определить массу воздуха в сосуде.

22. Понятие о конвективном теплообмене при ламинарном и турбулентном видах течения. Влияние вида течения на величину коэффициента теплоотдачи и на выбор расчетных формул.

23. Выбор топлива для котельной пищевого предприятия. Преимущества и недостатки различных видов топлива.

24. Назначение и принцип действия конденсаторов холодильных машин - проточных (кожухотрубных), испарительных, воздушных.

25. Воздух в некотором помещении характеризуется температурой 20^оС и относительной влажностью 60%, а поверхность водопроводной трубы, проходящей в этом помещении, имеет температуру 13^оС. Определить точку росы в этом помещении и установить, конденсируется ли влага на поверхности этой трубы?

26. Явление теплоотдачи, основная расчетная формула, единица измерения и возможные значения коэффициента теплоотдачи.

27. Подача воздуха в топочные устройства. Понятие о коэффициенте избытка воздуха.

28. Назначение и принцип действия промышленных испарителей холодильных машин - с закрытой и открытой схемой циркуляции хладоносителя.

29. Кирпичная стена толщиной 38 см покрыта слоем известковой штукатурки толщиной 2 см. Высота стены 3 м, длина 6 м. Определить тепловой поток сквозь эту стену, если коэффициенты теплопроводности кирпичной кладки и штукатурки равны соответственно 0,81 и 0,70 Вт/(м·К), а температуры на внутренней и на внешней поверхностях стены 20^оС и 8^оС.

30. Рабочие тела термодинамических (теплосиловых и холодильных) машин, основные термодинамические параметры состояния и число независимых переменных, определяющих состояние рабочих тел.

31. Для чего и чем подогревают воздух, вдуваемый в топку котельной установки?

32. Назначение холодильной машины и агрегатов - компрессорно-конденсаторного и компрессорно-испарительного.

33. Топочные газы с температурой 220^оС и воздух с температурой 20^оС разделены кирпичной кладкой толщиной 25 см с коэффициентом теплопроводности 0,67 Вт/(м·К). Определить коэффициент теплопередачи и плотность теплового потока между газами и воздухом, если коэффициенты теплоотдачи со стороны газа и со стороны воздуха равны соответственно 16 и 9 Вт/(м²·К).

34. Уравнения состояния идеального газа (Клапейрона-Менделеева) и газа Ван-дер-Ваальса, число независимых переменных, определяющих состояние этих газов, единицы измерения величин, входящих в эти уравнения.

35. Применение слоевого, факельного или вихревого способов сжигания топлива в топках котлов в зависимости от вида топлива.

36.Принципиальные схемы подключения охлаждающих приборов к компрессорно-конденсаторным агрегатам холодильных машин при непосредственном и рассольном видах охлаждения.

37. В пароводяном теплообменнике с теплообменной поверхностью 25 м² греющей средой служит влажный водяной пар при абсолютном давлении 0,1 МПа, а вода нагревается от 20 до 40^оС. Определить тепловую мощность (тепловой поток) тепообменника при коэффициенте теплопередачи 2,1 кВт/(м²·К).

38. Приведите примеры формул для вычисления работы сил давления (расширения) в различных равновесных процессах. Как работа процесса определяется по графику процесса, изображенного на pv-диаграмме?

39. Паровые и водогрейные котлы, промышленные печи. Назначение, применение на предприятиях пищевой промышленности.

40. Режимы теплообмена воздуха с охлаждающими приборами холодильных камер - сухой, влажный, с осаждением инея. Их достоинства и недостатки.

41. Нагретая до температуры t_cгоризонтальная труба диаметром d и длиной L вступает в теплообмен с холодным воздухом с температурой t_ж. Выбрать критериальную формулу для расчета коэффициента теплоотдачи с поверхности трубы к воздуху при его естественной конвекции и указать определяющую температуру и определяющий размер, предусмотренные этой формулой. Привести также формулу для определения теплового потока с поверхности трубы к окружающему воздуху.

42. Содержание и аналитическое выражение Первого закона термодинамики, его запись в случае адиабатного или изобарного процессов.

43. Особенности сжиганияя газа в топках. Кинетическое и диффузное горение. Пожаро- и взрывоопасность.

44. Причины и последствия образования инея на приборах охлаждения холодильной камеры.

1. В воздухоподогревателе воздух нагревается от 20^оС до 210^оС, а горячие газы охлаждаются от 410^оС до 250^оС. Определить средний логарифмический температурный напор между газом и воздухом для случаев движения их по прямоточной и противоточной схемам.

45. Теплоемкость газов. Определение теплоты изобарного процесса по стандартным таблицам средней теплоемкости.

46. Паровой котел и его основные элементы. Технологическая схема котельной установки с барабанным паровым котлом.

47. Влияние снеговой шубы на охлаждающих приборах холодильной камеры на условия эксплуатации холодильной машины.

48. В противоточном теплообменнике типа “труба в трубе” вода охлаждается от 25^оС до 15^оС, а рассол нагревается от 10^оС до 20^оС. Определить площадь теплообменной поверхности, если расход воды равен 0,5·10^-3 м³/с, коэффициент теплопередачи через теплообменную поверхность 320 Вт/м²/К. Представить график изменения температуры воды и рассола по длине теплообменника.

49. Изобарные процессы, в каких машинах и аппратах они используются, абсолютное и избыточное давления, единицы измерения давления.

50. Назначение и основное оборудование котельных - производственных, производственно-отопительных, отопительных.

51. Сравнительные преимущества и недостатки систем охлаждения холодильных камер - непосредственного охлаждения и охлаждения рассолом.

52. Определить расход воды на охлаждение конденсатора с тепловой нагрузкой 3 МВт, если температурный напор между конденсирующимся паром и охлаждающей водой равен 8^оС на входе и 3^оС на выходе.

53. Изобарные процессы, первый закон термодинамики об определении теплоты (теплопритока) изобарного процесса, энтальпия.

54. Районные и производственные котельные, КЭС, ТЭЦ, АЭС. Их назначение, вид топлива, вид продукции, производимой ими.

55. Процесс влагообмена между продуктами и воздухом холодильной камеры.

56. Поставляемые в сжиженном состоянии газообразные топлива (пропан, бутан и некоторые другие) имеют теплоту сгорания около 88 МДж/м³, отнесенную к объему в газообразном состоянии. Во сколько раз их теплота сгорания выше, чем у метана?

57. Закрытые и открытые термодинамические системы; примеры аппаратов и машин, представляющих такие системы, формулировки первого закона термодинамики.

58. Расчет коэффициентов теплоотдачи (примеры критериальных формул).

59. Адиабатное дросселирование как средство понижения температуры хладагента в парокомпрессионных холодильных машинах.

60. В котельном агрегате расход сжигаемого угля 0,3 кг/с при теплоте сгорания . Потери теплоты в котлоагрегате: q₂ = 7%, q₃ = 0,5%, q₄ = 6%, q₅ = 1,8%. Определить КПД брутто котельного агрегата и его полезную тепловую мощность.

61. Назначение теплосиловых установок (машин, двигателей). Термический КПД цикла теплосиловой установки, его примерное значение.

62. Основные безразмерные комплексы (числа подобия), используемые в критериальных формулах при расчете коэффициента теплоотдачи.

63. Тепловой баланс холодильных камер. Основные составляющие теплопритоков в холодильную камеру.

64. Определить мощность электрического тока, вырабатываемую турбогенератором паротурбинной установки, если расход сжигаемого в паровом котле топлива равен 0,3 кг/с при теплоте сгорания , КПД брутто котла 95%, термический КПД паротурбинного цикла 42%, потери на необратимость в турбине и электрогенераторе 25%.

65. Назначение холодильных машин. Холодильный коэффициент цикла, его возможные значения.

66. Теплоотдача при вынужденной конвекции. Пример критериальной формулы для расчета коэффициента теплоотдачи.

67. Классификация систем кондиционирования воздуха. Требования к технологическому кондиционированию.

68. Определить КПД брутто конденсационной электростанции, если за год при сжигании 720·10⁶ кг каменного угля с теплотой сгорания 20,5 МДж/кг выработано генератором электроэнергии 1,64·10⁹ кВт·ч.

69. Второе начало термодинамики. Его постулаты, его аналитическая формулировка.

70. Теплоотдача при свободной (естественной) конвекции. Пример критериальной формулы для расчета коэффициента теплоотдачи.

71. Отепление и размораживание продуктов. Влияние талой зоны (её теплопроводности) на скорость процесса размораживания.

72. Определить требуемую тепловую мощность отопительных приборов (отопительных батарей), устанавливаемых в здании, объем которого по наружному обмеру равен 630 м³. Расчетную температуру наружного воздуха принять равной -25^оС, температуру воздуха внутри помещения - равной 18^оС, коэффициент отопительной характеристики здания - равным 0,7 Вт/(м³·К). 

73. Определение состояния водяного пара по hs-диаграмме.

74. В чем отличие конструктивного и поверочного расчетов рекуперативного теплообменника?

75. Какое влияние оказывает температура среды, охлаждающей конденсатор холодильной машины, на потребление электроэнергии приводом холодильной машины?

76. Определить полный КПД брутто ТЭЦ, если за год при сжигании 92·10⁶ кг каменного угля с теплотой сгорания 27,5 МДж/кг выработано генератором электроэнергии 0,18·10⁹ кВт·ч и отпущено тепловой энергии 4,55·19¹¹ кДж.

77. Анализ эффективности термодинамических (теплосиловых и холодильных) циклов с помощью цикла Карно. Термический КПД цикла Карно.

78. Теплоотдача при кипении. Понятие о кризисе теплообмена при кипении.

79. Назначение дросселирующего устройства - регулирующего вентиля или капиллярной трубки парокомпрессионной холодильной машины.

80. Определить расчетный расход теплоты на вентиляцию промышленного здания, если объем вентилируемого здания 28·10³ м³, удельная вентиляционная характеристика здания q_вент= 0,3 Вт/м³/К, средняя температура воздуха внутри помещения равна 20^оС, расчетная наружная температура воздуха равна -26^оС.

81. Второй закон термодинамики об изменении энтропии в адиабатных процессах - равновесных, неравновесных, дросселировании.

82. Теплообмен излучением в системе тел. Приведенный коэффициент теплового излучения (приведенная степень черноты), расчетные формулы.

83. Влияние выбора температуры охлаждаемой среды в холодильной камере на потребление электроэнергии приводом холодильной машины.

84. Определить мощность, потребляемую приводом парокомпрессионной холодильной машины, если её холодопроизводительность 25 кВт, холодильный коэффициент теоретического цикла 3,5, потери на необратимость в компрессоре и приводе составляют 40%.

85. Температура, её определение, основные температурные шкалы, их обозначение. Приборы для измерения температуры.

86.  Явление теплопередачи через стенку. Коэффициент теплопередачи в случае плоской стенки.

87. Составляющие теплового баланса парового котла. КПД брутто парового котла.

88. Площадь теплообменной поверхности подвесного воздухоохладителя ВОП-50 равна 50 м². Определить его холодопроизводительность, если температура воздуха на входе в воздухоохладитель 8^оС, на выходе 3^оС, температура кипящего хладагента -3^оС. Принять, что средняя расчетная температура оребренной поверхности на 4^оС выше, чем у кипящего хладагента, средний коэффициент теплоотдачи к воздуху 50 Вт/м²/К. Влияние влаговыпадения не учитывать.

89. Средства, повышающие термический КПД теплосилового цикла в случае паросиловых установок и ДВС.

90. Явление теплопередачи через стенку. Коэффициент теплопередачи в случае цилиндрической стенки.

91. Назначение поверхностей нагрева котла - испарительных, водяного экономайзера, пароперегревателя, воздухоподогревателя.

92. Определить массовый и объемный расходы воздуха через воздухоохладитель холодопроизводительностью 20 кВт, если энтальпия воздуха на входе и выходе равна соответственно 47,5 и 30,5 кДж/кг, расчетный удельный объем влажного воздуха 0,75 м³/кг.

93. Приемы, повышающие холодильный коэффициент холодильного цикла в случае парокомпрессионных и воздушных холодильных машин.

94. Средства интенсификации теплопередачи. Оребрение одной из поверхностей стенки, коэффициент оребрения.

95. Классификация паровых турбин: конденсационные, с противодавлением, с отбором пара для производственных и отопительных целей.

96. Определить площадь теплообменной поверхности воздухоохладителя, если его змеевики выполнены из трубки диаметром 12 мм общей длиной 200 м с оребрением в виде сплошных тонких пластин, дающих коэффициент оребрения 2,5.

97. Цикл паротурбинной установки, принципиальная схема, изображение в диаграмме состояния, определение термического КПД.

98. Теплоизоляция. Характеристика теплоизоляционных материалов, влияние пористости и влажности на их свойства.

99. Общие сведения о теплоснабжении. Источники теплоснабжения, тепловая нагрузка, тепловой баланс производственых помещений.

100. 10 тонн свежей рыбы с температурой 12^оС закладывают для охлаждения и хранения в течение 2 суток в емкости, пересыпая мелкодробленым льдом. Определить массу закладываемого льда, если его теплота плавления 334 кДж/кг температура воздуха 16^оС, внешняя поверхность стенок емкостей 80 м², коэффициент теплопередачи через эти стенки 7 Вт/м²/К, теплоемкость рыбы 3,6 кДж/кг/К.

101. Теоретический цикл одноступенчатой парокомпрессионной холодильной машины, принципиальная схема, изображение цикла в диаграмме состояния (Ts- или ph-).

102. Расчетные формулы рекуперативного теплообменника - уравнения тепового баланса и теплопередачи.

103.  Назначение конденсатора паровой трубины. Как охлаждается вода до поступления в конденсатор?

104. Суточная пропускная способность холодильной камеры 60 тонн, из которых 40% - масса тары. Удельная теплоемкость охлаждаемых продуктов 3,4 кДж/кг/К, тары 2,7 кДж/кг/К. Начальная температура продуктов и тары 30^оС, конечная 0^оС. Определить холодопроизводительность машины, если теплоприток, вносимый в камеру с продуктами и тарой, составляет 65% её холодопроизводительности.

105. Адиабатное расширение и адиабатное дросселирование как средства понижения температуры хладагентов в холодильных машинах.

106. Прямо- и противоток в теплообменниках. Определение среднего температурного напора. Графики изиенения температуры теплоносителей.

107. Вентиляция производственных помещений. Расчет расхода теплоты на вентиляцию.

108. Наружные стены холодильной камеры толщиной 39 см выполнены из кирпича (его коэффициент теплопроводности см. в справ. табл.). Как изменится тепловой поток через стены, если вследствие замены охлаждающих батарей камеры на воздухоохладитель коэффициент теплоотдачи от стен к воздуху камеры увеличится с 5 до 20 Вт/м²/К при условии сохранения температуры воздуха внутри и вне камеры и при постоянстве коэффициента теплоотдачи 9 Вт/м²/К от наружного воздуха к стене камеры.

109. Адиабатное дросселирование сухого и перегретого паров, назначение и применение в промышленных аппаратах.

110. Коэффициенты теплопроводности, теплоотдачи и теплопередачи. Определение, основные формулы, единицы измерения.

111. Теплоснабжение предприятий пищевой промышленности. Основные источники теплоснабжения, их достоинства и недостатки.