МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
“Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф.УСТИНОВА”
(БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. УСТИНОВА)
Факультет: К
“ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ”
(индекс и наименование факультета)
Кафедра: К6
“ПЛАЗМОГАЗОДИНАМИКА И ТЕПЛОТЕХНИКА”
(индекс и наименование кафедры)
Учебно-методический комплекс дисциплины
ОСНОВЫТРАНСФОРМАЦИИ ТЕПЛОТЫ
(наименование дисциплины)
направление / профиль подготовки:
140100 “Теплоэнергетика и теплотехника” / “Энергетика теплотехнологий”
(индекс и наименование)
Заведующий кафедрой К6: д.т.н., профессор ____________________ / В.Н. Емельянов /
(ученое звание, ученая степень, должность) (подпись) (инициалы, фамилия)
Составитель: к.т.н., доцент, профессор _________________ / В.В. Сахин /
(ученое звание, ученая степень, должность) (подпись) (инициалы, фамилия)
Санкт-Петербург
20___ г.
Вопросы, вынесенные на экзамен по дисциплине
«Основы трансформации теплоты».
.
1. В чём сущность теоремы Карно о максимальной эффективности тепловой машины? Как она определяется, какие меры направлены на её повышение? Приведите примеры из существующих технологий.
2. Каковы общие принципы преобразования теплоты в работу, пути повышения эффективности этого преобразования? Выявите пределы повышения эффективности тепловой машины. Приведите примеры из существующих технологий.
3. Поясните Второй закон термодинамики как основу принципов осуществления трансформации теплоты в энергетических системах. Какие цели решают технологии трансформации теплоты? Приведите примеры из существующих технологий.
4. От чего и как зависит работоспособность теплоты? Поясните значение потенциала теплоты в процессах преобразования энергии. Каковы пути и способы повышения потенциала теплоты, чем они ограничены?
5. Раскройте понятие эксергии теплоты как меры максимальной работоспособности энергетической системы. Как подсчитать эксергию различных энергетических систем?
6. Выявите основы технологий трансформации теплоты с использованием обратных циклов энергетических систем – холодильных установок.
7. Как оценивается эффективность мер, направленных на трансформацию теплоты? Каковы пути повышения эффективности этих мер? Приведите примеры.
8. Каковы принципы работы холодильных систем, их параметры, эффективность, пути повышения эффективности холодильных систем?
9. В чём заключается механизм трансформации теплоты низкого уровня потенциала? Какие цели преследует реализация этого механизма?
10. Каковы физические основы работы теплового насоса, принцип его работы, его эффективность и проблемы реализации теплового насоса?
11. Как зависит работа и эффективность теплового насоса от рабочего тела, используемого в его цикле? Пути повышения эффективности теплового насоса.
12. Каковы физические основы работы термотрансформаторов? Приведите примеры их реализации в технологиях.
13. На каких принципах основано отопление помещений с использованием теплового насоса? В каких случаях оно эффективно? Приведите примеры реализации этой идеи.
14. В чём заключается идея работы энергетических установок в режиме теплофикации? При каких условиях эта технология эффективна?
15. Как осуществляется на практике идея совместного получения теплоты и холода? При каких условиях эта технология эффективна?
Самостоятельная работа студентов по дисциплине
« Основы трансформации теплоты »
В качестве практической работы по дисциплине «Основы трансформации теплоты» предлагается самостоятельная работа студентов «Термодинамический проект холодильной установки».
Задание предусматривает получение студентами практических навыков в решении вопросов по устройству и расчёту основных термодинамических и энергетических параметров энергетических установок низкого потенциала теплоты на примере холодильной установки с различными рабочими телами.
В ходе анализа закономерностей процессов, реализующихся в холодильной установке (пособие [1]), студент должен усвоить методологию, используемую в термодинамике для описания процессов в энергетических системах низкого потенциала теплоты различного назначения и принципа анализа эффективности их действия. В частности, освоить метод обратных циклов, используемый в термодинамике для оценки эффективности работы и определения путей повышения эффективности низкотемпературных энергетических установок.
Условия задания. Воздушная холодильная установка имеет холодопроизводительность Q, Состояние воздуха, всасываемого компрессором, характеризуется давлением р 1 = 0,1 МПа и температурой Т 1 = - 10 0С. Давление воздуха после сжатия р 2 = 0,4 МПа. Температура воздуха, поступающего в расширительный цилиндр, равна 20 0С.
· Определить теоретическую мощность двигателя компрессора и расширительного цилиндра, холодильный коэффициент установки, расход холодильного агента, а также количество теплоты, передаваемой охлаждающей среде.
· Как изменятся показатели холодильной установки, если в качестве холодильного агента будет использован аммиак?
· Как изменятся показатели холодильной установки, если давление воздуха после сжатия должно быть повышено в 1,5 раза?
· Как повлияет повышение температуры холодильного агента перед расширительным цилиндром до 25 0С?
· Изобразить физические схемы и условный термодинамический цикл установок.
Сжатие и расширение холодильного агента принимать политропным с показателем политропы п = 1,28.
Варианты исходных данных к проекту ПТУ
| № вар | Q, МДж/час | р 1, МПа | Т 1, 0С | р 2, МПа | Т В, 0С |
| 0,1 | -10 | 0,4 | |||
| 0,15 | -10 | 0,45 | |||
| 0,12 | -12 | 0,35 | |||
| 0,15 | -10 | 0,35 | |||
| 0,12 | -10 | 0,4 | |||
| 0,1 | -12 | 0,45 | |||
| 0,1 | -12 | 0,35 | |||
| 0,15 | -10 | 0,35 | |||
| 0,12 | -10 | 0,4 | |||
| 0,15 | -10 | 0,4 | |||
| 0,12 | -12 | 0,45 | |||
| 0,15 | -12 | 0,35 | |||
| 0,15 | -10 | 0,35 | |||
| 0,12 | -11 | 0,4 | |||
| 0,15 | -10 | 0,45 |
Рекомендации. Для успешного определения параметров в цикле холодильной установки, работающей на аммиаке, следует использовать таблицы его насыщенного пара, изобразить T,S – и h,S – диаграммы состояния аммиака, на которых нанести характерные точки с результатами расчётов. Особенно внимательно следует относиться к расчёту параметров в области влажного пара.
Вариант задания соответствует порядковому номеру студента в журнале преподавателя.