Лабораторные работы

Перечень выполняемых лабораторных работ:

Модульно-рейтинговый контроль

Дисциплина «Техническая термодинамика» разбивается на 4 модуля. В содержание каждого модуля входят теоретические разделы, практические занятия, контрольные работы, самостоятельная работа по разделу курса.

Уровень знаний студентов оценивается балами, отведенными каждому модулю. Сумма балов по всем модулям составляет рейтинг студента. Студент считается успевающим, если он набрал минимально допустимое количество баллов, устанавливаемое кафедрой «Теплофизика и теплоэнергетика металлургического производства».

Содержание модулей:

- модуль №1: теплоемкость, газовые смеси, термодинамические процессы идеального газа.

- модуль №2: 1-й и 2-й законы термодинамики, влажный воздух, водяной пар.

- модуль №3: термодинамика потока, циклы компрессорных установок, циклы ДВС, циклы ГТУ.

- модуль №4: циклы паротурбинных установок, циклы холодильных установок.

При сдаче каждого модуля студент отвечает на 10 вопросов, включающих наряду с теоретическими и практические задачи. Общая оценка модуля составляет 100 баллов. Модуль считается сданным, если студент набрал не менее 55% от максимального числа балов и при этом выполнил и сдал в срок домашнее расчетное задание и контрольные работы.

Контрольные вопросы

1. Запишите связь между единицами измерения давления кг/см², am, бар, МПа, гПа, Па, мм рт. ст, м в. ст.

2. Запишите уравнения состояния для 1 кг, для т кг и 1 кмоля вещества.

3. Вычислите значение газовой постоянной R для любого газа, а также определите численное значение универсальной газовой постоянной µR.

4. Запишите выражение для расчёта молекулярной массы µ _см и газовой постоянной R_см.

5. Дайте определение парциального давления p_i и парциального объёма v_i. Из уравнения состояния запишите выражение для расчёта p_i, v_i.

6. Запишите соотношения для расчёта теплоёмкости с_р, c_v, µ_cp, µ_cv, показателя адиабаты k, выраженные через число степеней свободы i.

7. Рассчитать значения теплоёмкости с_р, c_v, c_p', c_v', µc_p, µc_v, µR, R, k для заданного газа (воздух, N₂, O₂, СО, СО₂, СН₄, NH₃).

8. Представить математические выражения записи I закона термодинамики для закрытой и открытой термодинамических систем.

9. Представьте вывод уравнения политропы pvⁿ=const, используя математическую формулу записи I закона термодинамики.

10. Запишите связи между параметрами p,v,Т для политропного процесса. Какие значения принимает показатель политропы п в процессах при р = const, v = const, T = const.

11. Из I и II законов термодинамики получите выражение для изменения энтропии ΔS в процессах при р = const, v = const, T = const (теплоёмкость не зависит от температуры).

12. Выведите уравнение для определения термического КПД прямого цикла Карно.

13. Запишите математическое выражение II закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов и циклов.

14. По заданной точке в id -диаграмме влажного воздуха, определить температуру сухого термометра t_c, мокрого термометра t_м, температуру точки россы t_р, относительную влажность φ, влагосодержание d, энтальпию h, парциальное давление водяных паров р_п.

15. В id -диаграмме влажного воздуха, показать направление процессов: сушки, увлажнения, подогрева, охлаждения, переохлаждения.

16. По заданным трём точкам двух процессов водяного пара определить примерно 30 параметров, характеризующих состояние насыщенной воды t_н, v', h', S'; сухого насыщенного v", h", S" и перегретого v, h, S пара, скрытую теплоту парообразования r, а так же количество подведенной теплоты q, работу изменения объёма l и техническую работу l_техн.

17. 3апишите уравнение I закона термодинамики для потока в дифференциальной и интегральной формах, объясните смысл каждого слагаемого.

18. 3апишите уравнение неразрывности в интегральной в деффиренциаль­ной формах.

19. Запишите выражение для расчёта скорости истечения w₂ газа из сопла.

20. Приведите распределение вдоль сверхзвукового сопла, параметров Т_о, p_о, ρ₀, а_кр, Т, р, ρ,w, числа Маха М при условии, что скорость на входе в сопло М< 1 и М> 1.

21. Запишите выражение, характеризующий основной закон теплопроводности. Уравнение Фурье для трехмерного температурного поля.

22. Запишите выражение, характеризующие дифференциальное уравнение теплопроводности и дайте определение, что называется коэффициентом теплопроводности λ, как λ зависит от температуры?

23. Запишите дифференциальное уравнение теплопроводности и сформулируйте граничные условия решения дифференциального уравнения теплопроводности.

24. Запишите выражения для расчета теплопроводности через однослойную плоскую стенку.

25. Как записать выражения тепловых потоков q, Q, t_ст2 для однослойной плоской стенки?

26. Запишите выражения для расчета теплопроводности через многослойную плоскую стенку, найдем q, Q, t_сл1, t_сл2, t_ст2.

27. Запишите выражения для расчета теплопроводности через однослойную цилиндрическую стенку, найдите q, Q, t_ст2.

28. Запишите выражения конвективного теплообмена Ньютона-Рихмана, что называется коэффициентом теплопередачи α.

29. Как определить коэффициент теплопередачи k для трехслойной стенки?

30. Запишите выражения для расчета коэффициента теплопередачи через однослойную стенку, через многослойную.

31. Как определить плотность теплового потока, передаваемого через многослойную стенку?

32. Запишите основные критерии подобия и числа, которые используются при расчете конвективного теплообмена.

33. Запишите выражения для расчета турбулентного давления при турбулентном движении в трубах.

34. Запишите выражения для расчета конвективного теплообмена при свободном движении жидкости.

35. В чем суть законов теплового излучения Планка и Вина?

36. Дифференциальное уравнение теплопроводности и граничные условия для нестационарного режима.

37. В чем суть закона Стефана-Больцмана? Запись выражений.

38. В чем суть закона Кирхгофа и Ламберта?

39. Методика расчета теплообменного аппарата.

40. Представте цикл поршневого компрессора в pv- и Ts- диаграммах, и покажите при каких условиях работа на привод компрессора будет минимальной.

41. Запишите выражение для определения работы l и мощности N, затрачиваемой на привод компрессора при адиабатном, политропном и изотермическом сжатии.

42. Изобразите цикл Ренкина в pv, Ts, hs, -диаграммах.

43. Запишите выражение для термического КПД η_t цикла Ренкина без учёта сжатия в питательном насосе.

44. Напишите выражение для работы l_Р и термического КПД η_t цикла ПТУ с двумя регенеративными отборами.

45. Представьте тепловую схему цикла ПТУ с двумя отборами и с подогревателями поверхностного типа и запишите уравнение баланса тепловых потоков, определите относительные расходы α₁ и α₂.

46. Запишите уравнение теплового баланса конденсатора и покажите как найти расход охлаждающей воды т_в.

Список рекомендуемой литературы

1. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. Под ред. проф. Сирецкого В.С, -М. Высшая школа, 1980 -560 с.

2. Теплотехника: Учеб. для вузов / А.П. Баскаков, Б.В. Берг, О.К. Витт и др.; Под ред. А.П. Баскакова.-2-е изд.,перераб.-М.: Энергоатомизд., 1991.-224с.

3. Металлургическая теплотехника. В 2-х т. Т.1. Учеб. для вузов / Кривандин В.А. и др. – М.: Металлургия, 1986 – 424 с.

4. Сборник задач по технической термодинамике и теплоперадаче. Под. ред. Юдаева Б.Н. 1968

5. Сборник задач по технической термодинамике. Уч. пособие для вузов / Андрианова Т.Н. и др., 1981 - 240 с.

6. Краснощеков Е.А. и Сукомел А.С. задачник по теплопередаче. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1969.

7. Кирилин В.А., Сычев В.В., Шейдлин А.Е. Техническая термодинамика 4-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1983 - 416 с.

8. Зубарев В.И., Александров А.А., Охотин В.С. Практикум по технической термодинамике - М.:Энергия, 1986 - 304 c.

Рассмотрено на заседании кафедры ТТМП

протокол № ________от_________________2010 г.

Программу составил

к.т.н., доц. Р.Д. Куземко

Зав. каф. ТТМП

д.т.н., проф. В.А. Маслов