Контрольная работа выполняется в тетради или на листах формата А4. Текст может быть выполнен рукописно или с помощью средств компьютерной техники.
Условие задачи или контрольный вопрос переписывается полностью. В решении задач последовательно объясняется, какая величина определяется и по какой формуле. Написав формулу, необходимо дать экспликацию входящих в неё величин с размерностью и объяснением, откуда они выбираются.
При решении задач и в ответах на вопросы необходимо использовать только систему единиц СИ. Теплофизические характеристики веществ и материалов определять по справочным данным, представленным в рекомендуемой литературе или в приложении к данному пособию.
Ответы на вопросы должны быть исчерпывающими, но не пространными. В конце работы приводится список использованной литературы.
Вопросы для подготовки к экзамену
5.1 Понятие внутренней энергии. Основные свойства. Изменение внутренней энергии идеального газа (вывод формулы).
5.2 Понятие энтальпии. Основные свойства. Изменение энтальпии идеального газа (вывод формулы).
5.3 Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа. Смеси идеальных газов (основные понятия). Способы задания состава смеси.
5.4 Первый закон термодинамики. Основные формулировки. Аналитическое выражение.
5.5 Теплоемкость. Основные понятия и разновидности теплоемкости. Уравнение Майера.
5.6 Энтропия. Основные понятия. Расчет изменения энтропии в процессе. Свойство Ts -диаграммы.
5.7 Исследование политропного процесса с идеальным газом.
5.8 Второй закон термодинамики. Основные формулировки. Обратимые и необратимые процессы. Источники необратимости процессов.
5.9 Круговые процессы (прямые и обратные, обратимые и необратимые). Характеристики эффективности.
5.10 Прямой цикл Карно и его термический КПД. Обратный цикл Карно и его холодильный коэффициент.
5.11 Доказательство возрастания энтропии в необратимых процессах. Возрастание энтропии изолированной системы.
5.12 Анализ Pv - и Ts -диаграммы для жидкости и пара.
5.13 Расчет термодинамических процессов с паром (изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный).
5.14 Адиабатное истечение через суживающееся сопло. Определение скорости на выходе из сопла и расхода. Критическая скорость.
5.15 Условие перехода через скорость звука в процессе истечения газа. Сопло Лаваля.
5.16 Адиабатное дросселирование. Основные особенности. Эффект Джоуля-Томсона. Дифференциальный дроссель-эффект. Точка инверсии. Кривая инверсии.
5.17 Анализ процессов сжатия в одноступенчатом поршневом компрессоре. Изображение процессов в Pv -, Ts -диаграмме. Расчет затраченной работы и отведенной теплоты.
5.18 Многоступенчатый поршневой компрессор. Область применения и принцип работы. Изображение процессов в Pv -, Ts -диаграммах. Расчет затраченной работы и отведенной теплоты.
5.19 Цикл поршневых ДВС с подводом теплоты при v = const. КПД цикла.
5.20 Цикл поршневых ДВС с подводом теплоты при P = const. КПД цикла.
5.21 Цикл поршневых ДВС со смешанным подводом теплоты. КПД цикла.
5.22 Идеальный цикл ГТУ с подводом теплоты при P = const. КПД цикла.
5.23 Цикл Ренкина. Изображение цикла на Pv - и Ts -диаграммах. Термический КПД цикла.
5.24 Цикл парокомпрессорной холодильной машины. Холодильный коэффициент.
5.25 Цикл воздушной холодильной машины. Холодильный коэффициент.
5.26 Теплопроводность (основные понятия). Закон Фурье.
5.27 Дифференциальное уравнение теплопроводности. Условия однозначности.
5.28 Стационарная теплопроводность через плоскую однослойную стенку при граничных условиях первого рода (вывод).
5.29 Стационарная теплопроводность через плоскую многослойную стенку при граничных условиях первого рода (вывод).
5.30 Стационарная теплопроводность через цилиндрическую однослойную стенку при граничных условиях первого рода (вывод).
5.31 Стационарная теплопроводность через цилиндрическую многослойную стенку при граничных условиях первого рода (вывод).
5.32 Конвективный теплообмен (основные понятия). Закон Ньютона-Рихмана.
5.33 Основные числа подобия конвективного теплообмена. Уравнения подобия.
5.34 Теплоотдача при свободном движении жидкости в неограниченном объеме у вертикальных и горизонтальных поверхностей.
5.35 Теплоотдача при вынужденном движении жидкости вдоль плоской поверхности.
5.36 Теплоотдача при вынужденном движении жидкости в трубах.
5.37 Теплоотдача при поперечном обтекании одиночной трубы.
5.38 Теплоотдача при поперечном обтекании пучков труб.
5.39 Теплообмен излучением (основные понятия). Законы Планка, Стефана-Больцмана, Кирхгофа, Вина.
5.40 Теплообмен излучением между плоскопараллельными поверхностями.
5.41 Теплообмен излучением между телом и оболочкой.
5.42 Теплообмен излучением между поверхностями, разделенными экраном.
5.43 Теплопередача через плоскую одно- и многослойную стенку.
5.44 Теплопередача через цилиндрическую одно- и многослойную стенку.
5.45 Основные положения теплового расчета рекуперативных теплообменных аппаратов.
5.46 Топливо. Элементарный состав. Теплота сгорания.
5.47 Основы расчета процесса горения топлива. Определение объема воздуха необходимого для горения, объема продуктов сгорания, энтальпии продуктов сгорания.
5.48 Основные способы сжигания топлива и типы топочных устройств.
5.49 Общие сведения о котельной установке.
5.50 Тепловой баланс котельного агрегата.
5.51 Схема котлоагрегата с естественной циркуляцией.
Список рекомендуемой литературы
Основная:
1 Барилович В.А. Основы технической термодинамики и теории тепло- и массообмена: Учебное пособие. -: М.: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 432 c
2 Луканин В.Н Теплотехника: учеб. для техн. спец. вузов. - 7-е изд, испр. - М.: высш. Шк, 2009. - 671стр.
Дополнительная
3 Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высш. школа, 1980. – 469 с
4 Исаченко В.П. Теплопередача: учеб. для теплоэнерг. спец. втузов. - 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 417стр.
5 Сапожников С.З. Техническая термодинамика и теплопередача: учеб. для вузов по напр. "Назем. транспорт. системы"; СПб.: СПбГТУ, 2002. - 318стр.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)
Таблица А.1 - Таблица номеров вопросов
| Первая цифра варианта | Номера вопросов | Вторая цифра варианта | Номера вопросов | ||||||||
| 01, 51 02, 52 03, 53 04, 54 05, 55 06, 56 07, 57 08, 58 09, 59 10, 60 11, 61 12, 62 13, 63 14, 64 15, 65 16, 66 17, 67 18, 68 19, 69 20, 70 21, 71 22, 72 23, 73 24, 74 25, 75 | 26, 76 27, 77 28, 78 29, 79 30, 80 31, 81 32, 82 33, 83 34, 84 35, 85 36, 86 37, 87 38, 88 39, 89 40, 90 41, 91 42, 92 43, 93 44, 94 45, 95 46, 96 47, 97 48, 98 49, 99 50, 00 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(справочное)
Таблица Б.1 - Мольные теплоёмкости идеальных
газов, кДж/(кмоль×К)
| Газы | m CV | m CP |
| Одноатомные Двухатомные Трёх- и многоатомные | 12,5 20,8 29,1 | 20,8 29,1 37,4 |
Таблица Б.2 - Некоторые физические свойства рабочих тел
| Рабочее тело | Химическая формула | m | R, Дж/(кг×К) | k |
| Водород Кислород Азот Оксид углерода Диоксид углерода Диоксид серы Водяной пар Метан Этан Воздух | H2 O2 N2 CO CO2 SO2 H2O CH4 C2H6 – | 2,016 32,0 28,013 28,01 44,011 64,066 18,02 16,043 30,068 28,96 | 4124,0 259,83 296,75 297,0 188,91 129,78 461,6 518,27 276,52 287,1 | 1,407 1,40 1,40 1,40 1,30 1,25 1,33 1,31 1,20 1,40 |
ПРИЛОЖЕНИЕ В
(справочное)
Таблица В.1 – Теплофизические свойства метана при р = 0,1 МПа
| t, oC | r, кг/м3 | ср, Дж/(кг×К) | l´103, Вт/(м×К) | n´106, м2/с | а ´105, м2/с |
| 0,659 0,638 0,617 0,598 0,580 0,563 0,547 0,532 0,517 | 33,2 34,6 36,0 37,5 38,9 40,4 41,9 43,5 45,0 | 16,58 17,64 18,73 19,84 20,98 22,13 23,31 24,52 25,76 | 2,27 2,42 2,57 2,73 2,89 3,05 3,22 3,39 3,56 |
Таблица В.2 – Теплофизические свойства воздуха при р = 0,1 МПа
| t, оС | r, кг/м3 | ср, Дж/(кг×К) | l´102, Вт/(м×К) | n´106, м2/с | Pr |
| -20 -10 | 1,395 1,342 1,293 1,247 1,205 1,165 1,128 1,093 1,060 1,029 1,000 0,972 0,946 | 1,005 1,005 1,005 1,009 1,009 1,009 1,009 | 2,28 2,36 2,44 2,51 2,59 2,67 2,76 2,83 2,90 2,96 3,05 3,13 3,21 | 12,79 12,43 13,28 14,16 15,06 16,00 16,96 17,95 18,97 20,02 21,09 22,10 23,13 | 0,716 0,712 0,707 0,705 0,703 0,701 0,699 0,698 0,696 0,694 0,692 0,690 0,688 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
(справочное)
Таблица Г.1 - Средняя характеристика природных газов
| Газопровод | Состав газов по объему, % |  , МДж/м3
| r г, кг/м3 | ||||||
| СН 4 | С 2 Н 6 | С 3 Н 8 | С 4 Н 10 | С 5 Н 12 | N 2 | CO 2 | |||
| Ставрополь-Москва | 93,8 | 2,0 | 0,8 | 0,3 | 0,1 | 2,6 | 0,4 | 36,2 | 0,764 |
| Карадаг-Ереван | 93,9 | 3,1 | 1,1 | 0,3 | 0,1 | 1,3 | 0,2 | 37,2 | 0,766 |
| Саратов-Москва | 84,5 | 3,8 | 1,9 | 0,9 | 0,3 | 7,8 | 0,8 | 35,9 | 0,837 |
| Саратов-Горький | 91,9 | 2,1 | 1,3 | 0,4 | 0,1 | 3,0 | 1,2 | 36,2 | 0,786 |
| Шебелинка-Харьков | 92,8 | 3,9 | 1,0 | 0,4 | 0,3 | 1,5 | 0,1 | 37,4 | 0,781 |
| Шебелинка-Москва | 94,1 | 3,1 | 0,6 | 0,2 | 0,8 | 1,2 | - | 38,0 | 0,776 |
| Карабулак-Грозный | 68,5 | 14,5 | 7,6 | 3,5 | 1,0 | 3,5 | 1,0 | 46,0 | 1,032 |
| Ставрополь-Грозный | 98,2 | 0,4 | 0,1 | 0,1 | - | 1,0 | 0,2 | 35,7 | 0,728 |
| Ср. Азия-Центр | 93,8 | 3,6 | 0,7 | 0,2 | 0,4 | 0,7 | 0,6 | 37,7 | 0,776 |
| На входе в Краснодар | 91,2 | 3,9 | 2,0 | 0,9 | 0,2 | - | 1,8 | 38,4 | 0,810 |
Таблица Г.2 - Энтальпия газов и воздуха, кДж/м3
| t, оС | 
| 
| 
| 
|