Подготовка к лекциям осуществляется посредством повторения материала, пройденного на предыдущих лекциях. Для этого используется конспект лекций студента и соответствующая основная и дополнительная литература (табл. 4.1). По данной учебной дисциплине рекомендуется использовать учебник Теплопередача/ Федоровский К.Ю.-Севастополь, СевНТУ, 2012г. - 302 с., имеющийся в необходимом количестве в библиотеке СевГУ. Данный учебник предназначен для студентов специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок».
Проконтролировать знание и понимание лекционного материала позволяют приведенные ниже контрольные вопросы, распределенные по соответствующим темам.
Контрольные вопросы
ТЕМА Теплопроводность
1. Дайте определение понятиям температурное поле и изотермическая поверхность.
2. Запишите формулу для определения градиента температур.
3. Дайте определение понятиям тепловой поток и плотность теплового потока.
4. Запишите формулу, выражающую закон Фурье.
5. Что характеризует коэффициент теплопроводности материала?
6. Запишите формулу теплопроводности через плоскую однослойную и многослойную стенки.
7. Что называется тепловой проводимостью стенки и термическим сопротивлением стенки?
8. Что понимается под линейной плотностью теплового потока?
9. Какие материалы принято относить к числу теплоизоляционных?
10. Зависит ли коэффициент теплопроводности материала от его температуры?
ТЕМА Конвективный теплообмен
1. Дайте определение понятиям конвекция, конвективный теплообмен и конвективная теплоотдача (теплоотдача).
2. Дайте определение понятиям свободная, вынужденная и смешанная конвекция.
3. Дайте определение понятиям гидродинамический пограничный слой и тепловой пограничный слой.
4. Какова структура гидродинамического пограничного слоя?
5. Запишите формулу, выражающую основной закон теплоотдачи (закон Ньютона-Рихмана).
6. Дайте определение понятию коэффициент теплоотдачи.
7. Что выражают средний и местный (локальный) коэффициенты теплоотдачи?
8. Как влияет на процесс теплоотдачи режим течения жидкости в трубе?
9. Для чего вводятся условия однозначности (краевые условия) при описании в дифференциальном виде процессов теплообмена?
10. Что подразумевается под геометрическими, физическими, граничными и временными условиями однозначности?
11. Какими способами могут быть заданы граничные условия (первого, второго, третьего и четвертого родов)?
ТЕМАтеплообмен при кипении и конденсации
1. Какой процесс называется кипением? Что подразумевается под объемным и поверхностным кипением?
2. Каковы основные режимы поверхностного кипения жидкости и какой из них наиболее эффективный с точки зрения теплообмена?
3. Изобразите в логарифмических координатах характер изменения плотности теплового потока в зависимости от температурного напора при кипении жидкости в неограниченном объеме.
4. Укажите, что соответствует для поверхностного кипения первой и второй критическим точкам (плотностям тепловых потоков).
5. Каковы особенности происходящих при кипении процессов в случае источников теплоты, обеспечивающих q = const?
6. Каковы особенности и структура потока при кипении жидкости внутри вертикальной трубы?
7. Каковы особенности кипения жидкости в горизонтальных трубах?
8. Каков механизм образования парового пузыря на нагретой поверхности? Что является центрами парообразования?
9. Что подразумевается под критическим радиусом парового пузыря (зародыша парового пузыря)?
10. Что подразумевается под отрывным диаметром пузыря и каково влияние фактора смачивания или несмачивания жидкостью поверхности?
11. Что подразумевается под объемной и поверхностной конденсацией?
12. Что подразумевается под пленочной и капельной конденсацией и в каком из случаев обеспечивается больший коэффициент теплоотдачи?
13. Как и почему изменяется коэффициент теплоотдачи при ламинарном и турбулентном течении пленки конденсата, стекающей по вертикальной поверхности?
14. Что подразумевается под расходным массовым паросодержанием двухфазного потока?
15. Каковы особенности процесса конденсации пара в трубах?
16. Как влияют на процесс конденсации: перегрев пара, состояние поверхности, наличие неконденсирующихся газов, направление и скорость движения пара, а также компоновка поверхности конденсации?
ТЕМА Теплообмен излучением
1. Дать определение понятиям тепловое излучение и теплообмен излучением.
2. Каково место теплового излучения как электромагнитных волн среди других излучений (световое, радиоволны и т.д.)?
3. Что называется потоком излучения потоком излучения и плотностью потока излучения?
4. Что подразумевается под интегральным и монохроматическим излучением?
5. Дать определение понятию спектральная плотность потока излучения.
6. Дать определение следующим величинам: поглощательная, отражательная и пропускательная способность.
7. Какое тело называется абсолютно черным, диатермичным и атермичным, абсолютно белым и зеркальным?
8. Дать определение понятиям собственное излучение, эффективное излучение, результирующее излучение.
9. Каковы значения результирующего излучения в случае нагрева, охлаждения и постоянства температуры тела?
10. как в соответствии с законом Планка изменяется спектральная плотность потока излучения от длины волны и температуры.
11. Связь между какими величинами описывает закон Вина?
12. Запишите закон Стефана-Больцмана, дайте определение понятию степень черноты.
13. Связь между какими величинами устанавливает закон Кирхгофа?
14. Что описывает закон Ламберта?
15. Запишите формулу, описывающую лучистый теплообмен между двумя параллельными поверхностями, разделенными диатермичной средой.
16. Что называется приведенной степенью черноты?
17. Посредством чего можно интенсифицировать лучистый теплообмен?
18. Посредством чего можно снизить лучистый теплообмен?
19. Каковы особенности теплового излучения твердых тел и газов?
20. Дать определение интенсивности теплового излучения газов, в частности, спектральной интенсивности.
21. Что подразумевается под спектральным коэффициентом поглощения?
22. Как изменяется интенсивность излучения в газах в соответствии с законом Бугера?
23. От чего зависит степень черноты газового слоя?
24. Что понимается под сложным теплообменом?
ТЕМАПроцессы теплопередачи
1. Дать определение понятию теплопередача.
2. Записать основное уравнение теплопередачи и дать определение понятию коэффициент теплопередачи.
3. Записать формулу коэффициента теплопередачи через плоскую одно- и многослойную стенки.
4. Что понимается под общим термическим сопротивлением теплопередачи и частными термическими сопротивлениями?
5. Что называется линейным коэффициентом теплопередачи?
6. С какой целью осуществляется оребрение поверхности и со стороны какого теплоносителя целесообразно это делать?
7. Как определяется коэффициент оребрения?
8. Как влияет толщина пристенного пограничного слоя на теплоотдачу и каково должно быть воздействие на него с целью интенсификации теплопередачи?
9. Со стороны какого из теплоносителей целесообразно осуществлять интенсификацию процесса с целью интенсификации теплопередачи?
10. Каковы преимущества и недостатки гидродинамического метода воздействия с целью интенсификации теплоотдачи?
11. Каковы преимущества и недостатки создания шероховатости поверхности с целью интенсификации теплоотдачи?
12. Каковы преимущества и недостатки интенсификации теплоотдачи посредством закручивания и турбулезации потока вставками в трубах? Суть открытия № 242 и его преимущества.
13. Каково влияние эквивалентного диаметра канала на коэффициент теплоотдачи?
14. В чем суть интенсификации теплоотдачи при свободной конвекции в жидкостях посредством газожидкостных струй?
15. Каковы возможности интенсификации теплоотдачи и снижения гидравлического сопротивления импактных струй?
16. Как изменяется эффективность теплоотвода вдоль ребра и есть ли ограничение по размеру ребра?
17. Что понимается под критическим диаметром тепловой изоляции труб и оптимальной толщиной изоляции?
18. Дать определение понятию теплопередача.
19. Записать основное уравнение теплопередачи и дать определение понятию коэффициент теплопередачи.
20. Записать формулу коэффициента теплопередачи через плоскую одно- и многослойную стенки.
21. Что понимается под общим термическим сопротивлением теплопередачи и частными термическими сопротивлениями?
22. Что называется линейным коэффициентом теплопередачи?
23. С какой целью осуществляется оребрение поверхности и со стороны какого теплоносителя целесообразно это делать?
24. Как определяется коэффициент оребрения?
25. Как влияет толщина пристенного пограничного слоя на теплоотдачу и каково должно быть воздействие на него с целью интенсификации теплопередачи?
26. Со стороны какого из теплоносителей целесообразно осуществлять интенсификацию процесса с целью интенсификации теплопередачи?
27. Каковы преимущества и недостатки гидродинамического метода воздействия с целью интенсификации теплоотдачи?
28. Каковы преимущества и недостатки создания шероховатости поверхности с целью интенсификации теплоотдачи?
29. Каковы преимущества и недостатки интенсификации теплоотдачи посредством закручивания и турбулезации потока вставками в трубах? Суть открытия № 242 и его преимущества.
30. Каково влияние эквивалентного диаметра канала на коэффициент теплоотдачи?
31. В чем суть интенсификации теплоотдачи при свободной конвекции в жидкостях посредством газожидкостных струй?
32. Каковы возможности интенсификации теплоотдачи и снижения гидравлического сопротивления импактных струй?
33. Как изменяется эффективность теплоотвода вдоль ребра и есть ли ограничение по размеру ребра?
34. Что понимается под критическим диаметром тепловой изоляции труб и оптимальной толщиной изоляции?
35. Дать определение понятию теплопередача.
36. Записать основное уравнение теплопередачи и дать определение понятию коэффициент теплопередачи.
37. Записать формулу коэффициента теплопередачи через плоскую одно- и многослойную стенки.
38. Что понимается под общим термическим сопротивлением теплопередачи и частными термическими сопротивлениями?
39. Что называется линейным коэффициентом теплопередачи?
40. С какой целью осуществляется оребрение поверхности и со стороны какого теплоносителя целесообразно это делать?
41. Как определяется коэффициент оребрения?
42. Как влияет толщина пристенного пограничного слоя на теплоотдачу и каково должно быть воздействие на него с целью интенсификации теплопередачи?
43. Со стороны какого из теплоносителей целесообразно осуществлять интенсификацию процесса с целью интенсификации теплопередачи?
44. Каковы преимущества и недостатки гидродинамического метода воздействия с целью интенсификации теплоотдачи?
45. Каковы преимущества и недостатки создания шероховатости поверхности с целью интенсификации теплоотдачи?
46. Каковы преимущества и недостатки интенсификации теплоотдачи посредством закручивания и турбулезации потока вставками в трубах? Суть открытия № 242 и его преимущества.
47. Каково влияние эквивалентного диаметра канала на коэффициент теплоотдачи?
48. В чем суть интенсификации теплоотдачи при свободной конвекции в жидкостях посредством газожидкостных струй?
49. Каковы возможности интенсификации теплоотдачи и снижения гидравлического сопротивления импактных струй?
50. Как изменяется эффективность теплоотвода вдоль ребра и есть ли ограничение по размеру ребра?
51. Что понимается под критическим диаметром тепловой изоляции труб и оптимальной толщиной изоляции?
ТЕМАсудовые теплообменные аппараты
1. Укажите, какую роль играет теплообмен в обеспечении нормальной работы дизельных, газотурбинных и паротурбинных установок?
2. Что называется теплообменным аппаратом, что понимается под рекуперативным, регенеративным и смесительным теплообменником?
3. Как изображаются теплообменные аппараты на чертежах и схемах?
4. Как классифицируются теплообменные аппараты: по назначению, по роду рабочих сред, по числу ходов, по форме теплопередающей поверхности и т.д.?
5. Изобразите схему и укажите основные элементы кожухотрубного теплообменника.
6. Каковы схемы разбивки трубной доски под трубы и способы закрепления труб в трубных досках?
7. Для чего устанавливаются в межтрубной полости диафрагма и каковы при этом возможные схемы?
8. Каковы конструктивные схемы кожухотрубных аппаратов и схемы, предусматривающие компенсацию тепловых расширений?
9. Какова конструкция спирального трубного теплообменника?
10. Изобразите схему и укажите основные элементы стяжного пластинчатого теплообменника.
11. Как уплотняются пластины стяжного пластинчатого теплообменника?
12. В чем преимущества и недостатки кожухотрубных и пластинчатых теплообменников?
13. Изобразите конструктивную схему и схему течения теплоносителей в спиральном пластинчатом теплообменнике.
14. В чем особенности конструкции пластинчато-ребристых теплообменников?
15. Изобразите схему судового обшивочного и выносного теплообменного аппарата.
16. Опишите принцип и изобразите схему теплообменника-регенератора с вращающейся поверхностью нагрева.
17. Каковы основные виды расчетов теплообменных аппаратов?
18. Запишите уравнение теплопередачи и уравнения теплового баланса для теплообменника. Что такое водяной эквивалент?
19. Каковы возможные схемы относительного движения теплоносителей в теплообменниках и какая схема является наилучшей?
20. Как учитывается схема течения теплоносителей при расчете температурного напора в теплообменнике? Что такое среднелогарифмический температурный напор?
21. Перечислите исходные данные и задачи конструкторского и поверочного расчетов в теплообменников.
22. Запишите формулу мощности, необходимой для прокачивания теплоносителя, и показателей эффективности теплообменника.
ТЕМАособенности эксплуатации судовых
теплообменных аппаратов
1. Дайте краткую характеристику используемых на судах конструкций: маслоохладителей, охладителей пресной воды, воздухоохладителей, подогревателей питательной воды, топлива и масла.
2. Перечислите основные пункты правил технической эксплуатации судовых теплообменных аппаратов.
3. Перечислите основные пункты правил технической эксплуатации испарительных (водоопреснительных) установок.
4. Каковы требования Морского Регистра судоходства к предохранительному клапану теплообменного аппарата?
5. Какие основные виды отложений образуются в теплообменных аппаратах, при их эксплуатации?
6. Как влияет температура испарения морской воды на интенсивность образования накипи?
7. Как влияют отложения на теплопередающих поверхностях теплообменников на эффективность их работы?
8. Дать характеристику физическим (магнитная и ультразвуковая обработка), химическим и физико-химическим методам борьбы с эксплуатационными отложениями.
9. Дать характеристику механическому, гидродинамическому, парохимическому методам очистки теплообменников, а также использованию с этой целью жидких растворителей.
10. Дать характеристику имеющей место в теплообменниках коррозии (общая, местная, электрохимическая, коррозионная усталость и растрескивание труб).
11. Объяснить причины и указать места наиболее вероятного возникновения коррозионного разрушения.
12. Укажите причины возникновения вибрации труб, возможные негативные последствия этого и способы борьбы с этим явлением.
13. Каковы основные этапы гидравлических испытаний теплообменных аппаратов и как определяются нормы давлений при испытании?
14. Каковы основные этапы пневматических испытаний?
15. Какие параметры и с какой точностью измеряются при теплотехнических испытаниях теплообменников?