Теплотехника - Учебно-методические комплексы

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г.Ишиме
УТВЕРЖДАЮ
Директор филиала
______________ /Шилов С.П./
20.11.2014
ТЕПЛОТЕХНИКА
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки 050100 (44.03.05) Педагогическое образование
профиля подготовки Технологическое образование Информатика
очной формы обучения
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ
от 20.11.2014
Содержание: УМК по дисциплине «Теплотехника» для студентов направления подготовки 050100
(44.03.05) Педагогическое образование профиля подготовки Технологическое образование.
Информатика очной формы обучения
Автор(-ы): к.п.н., доцент И.П.Шутова
Объем 69 стр.
Должность
Заведующий
кафедрой физикоматематических
дисциплин и
профессиональнотехнологического
образования
Председатель УМС
филиала ТюмГУ в
г.Ишиме
Начальник ОИБО
ФИО
Мамонтова
Т.С.
Дата
согласования
Результат
согласования
Примечание
16.10.2014
Рекомендовано
к электронному
изданию
Протокол заседания
кафедры от 16.10.2014
№2
Протокол заседания
УМС от 11.11.2014
№3
Поливаев
А.Г.
11.11.2014
Согласовано
Гудилова
Л.Б.
20.11.2014
Согласовано
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г. Ишиме
Кафедра физико-математических дисциплин и профессионально-технологического
образования
Шутова И.П.
ТЕПЛОТЕХНИКА
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки 050100 (44.03.05) Педагогическое
образование
профиля подготовки Технологическое образование. Информатика
очной формы обучения
Тюменский государственный университет
2014
Шутова И.П. Теплотехника. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для
студентов направления подготовки 050100 (44.03.05) Педагогическое образование
профиля подготовки Технологическое образование. Информатика очной формы обучения.
Тюмень, 2014, 69 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО с учетом
рекомендаций и ПрОП ВО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ Детали машин
[электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.utmn.ru, раздел «Образовательная
деятельность», свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой физико-математических дисциплин и
профессионально-технологического образования. Утверждено директором филиала
ТюмГУ в г. Ишиме.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: к.п.н., доцент, зав. кафедрой ФМДиПТО Мамонтова
Т.С.
Ф.И.О., ученая степень, звание заведующего кафедрой
© Тюменский государственный университет, филиал в г. Ишиме, 2014.
© Шутова И.П., 2014.
Ф.И.О. автора
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа включает следующие разделы:
1.
Пояснительная записка.
1.1.
Цели и задачи дисциплины (модуля)
Цели освоения дисциплины: формирование профессиональных педагогических
знаний будущего учителя технологии в области работы современных машин, обеспечение
теоретической и практической подготовки студентов, расширение их политехнического
кругозора, обеспечение научности и фундаментальности общетехнической подготовки
студентов как основы для развития профессиональных компетенций, необходимых для
преподавания соответствующих разделов курса «Теплотехника» в будущей
профессиональной деятельности.
Задачи освоения дисциплины:
- расширение и углублений знаний, полученных в ходе изучения
естественнонаучных и технических дисциплин (физика, химия, прикладная механика и
др.);
- ознакомление с основными направлениями и современными тенденциями научнотехнического прогресса в области машиностроения;
- обеспечение предметным знанием устройства, работы и безопасной эксплуатации
современных машин и их проектирования;
- формирование практических умений применения полученных знаний при анализе
состава, структуры, устройства и принципов безопасной и эффективной работы
конкретных технических объектов; выполнения проектных и конструкторских расчётов
для объектов учебного, бытового и производственного назначения; преподавания законов,
принципов действия и устройства и лежащих в основе работы машин и аппаратов;
- развитие технического мышления и формирование умений самостоятельно
приобретать и применять знания;
- формирование познавательного интереса к технике, принципам работы и
устройства машин и оборудования;
- воспитание общекультурных и творческих качеств, соответствующих
современным технологиям, на примере вклада русских учёных в науку и технику,
воспитание патриотизма и осознания того, что любая техническая разработка делается в
конечном счёте для человека.
1.2.Место дисциплины в структуре образовательной программы
Дисциплина «Теплотехника» в соответствии с Учебным планом направления
050100 (44.03.05) Педагогическое образование профиля подготовки бакалавра
Технологическое образование. Информатика является дисциплиной профессионального
цикла вариативной части учебного плана.
Основные требования к входным знаниям, умениям студентов вытекают из ее роли
в системе непрерывного естественнонаучного образования, начиная со школьной скамьи,
через высшее образование к профессиональной деятельности. Эти требования
заключаются в базовых знаниях в области устройства, работы и безопасной эксплуатации
современных машин и их проектирования.
Для освоения дисциплины используются знания, умения, профессиональные
качества личности, сформированные в процессе изучения предметов «Теоретическая
механика»,
«Сопротивление материалов»,
«Материаловедение и
технология
конструкционных материалов» «Основы моделирования и конструирования», «Обработка
материалов резанием», Техническое черчение» профессионального цикла дисциплин
направления подготовки. Знания, умения и личностные качества будущего специалиста,
формируемые в процессе изучения дисциплины «Машиноведение», будут использоваться
в дальнейшем при освоении дисциплин «Проектирование и конструирование технических
объектов и технологических процессов» или «Конструирование деталей и узлов
технологического оборудования». Курс предназначен для подготовки студентов –
будущих учителей технологии – к преподаванию соответствующих разделов курса
«Теплотехника» в будущей профессиональной деятельности, а также к проектной
деятельности.
Таблица 1.
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
Наименование
Темы дисциплины необходимые для изучения
п/п
обеспечиваемых
обеспечиваемых (последующих) дисциплин
(последующих)
3.1. 3.2. 3.6
…
дисциплин
1. Конструирование
+
+
+
деталей и узлов
технологического
оборудования
1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения данной
образовательной программы.
В результате освоения ОП выпускник должен обладать следующими
компетенциями:
- владеет культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию
информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);
- способностью использовать знания о современной естественнонаучной картине
мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы
математической обработки информации, теоретического и экспериментального
исследования (ОК-4);
- способностью логически верно строить устную и письменную речь (ОК-6);
- готовностью к взаимодействию с коллегами, к работе в коллективе (ОК-7).
1.4. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю):
В результате изучения дисциплины студент должен
знать:

роль машин в развитии цивилизации и культуры человеческого общества, историю
развития техники;

классификацию и структуру современных машин, основные механизмы и детали
машин, критерии и методы оценки работоспособности машин и их деталей;

основы проектирования и конструирования машин;

основные понятия и законы технической термодинамики, теплообмена и
гидродинамики;

сущность термодинамических процессов идеальных и реальных газов;

циклы теплосиловых установок;

принципы действия, устройства и основные типы тепловых и гидравлических
машин, теплообменных аппаратов, гидроприводов;

источники энергии, основные понятия и процессы превращения тепловой энергии
в электрическую на электростанциях, принципы и методы энергосбережения.

основные и альтернативные способы получения тепловой и электрической энергии.
уметь:

пользоваться основными понятиями и законами механики, гидродинамики и
термодинамики для понимания работы машин;

проводить кинематический и прочностной расчёт простых механизмов и деталей
машин, анализ циклов тепловых машин, оценку характеристик гидравлических машин и
гидропривода;

обращаться со справочной и нормативной литературой описания машин и их
работы;

самостоятельно работать с научно-технической литературой для поиска
необходимой информации;

оценивать надёжность, экономичность и экологическую чистоту технических
объектов.
владеть:

простейшими методами прочностного расчёта деталей машин;

простейшими методами расчёта тепловых режимов;

навыками работы с учебной, справочной, научной литературой при анализе работы
машин и проектировании узлов и механизмов;

навыками практического использования знания законов теплотехники и
гидравлики для осуществления преподавательской деятельности в школе;
приобрести опыт:

анализа, расчета и конструирования отдельных образцов тепловых и
гидравлических машин, теплосилового оборудования;

необходимой научно-теоретической и практической подготовки будущего учителя
технологии;

проведения
экспериментальной
работы
и
обработки
результатов
экспериментальных исследований.
2. Структура и трудоемкость дисциплины.
Семестр 6. Форма промежуточной аттестации - зачет и экзамен. Общая
трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 академических часа, из них
32 часа, выделенных на контактную работу с преподавателем, 40 часов, выделенных на
самостоятельную работу.
Таблица 2.
Вид учебной работы
Контактная работа:
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные занятия (ЛЗ)
Иные виды работ:
Самостоятельная работа (всего):
Общая трудоемкость
зач. ед.
час
Вид промежуточной аттестации
(зачет, экзамен)
3. Тематический план
Всего
часов
72
30
20
10
40
2
72
1
2
3
-
-
-
Семестры
4
5
6
72
30
20
10
40
2
72
зач
ет
7
8
9
-
6 семестр
Таблица 3.
Основные понятия и
исходные положения
термодинамики.
Основные законы
термодинамики
Термодинамические
процессы в газах,
парах и их смесях
Циклы теплосиловых
установок
Всего
1.2.
1.3.
1.4.
2.1.
2.2.
2.3.
Основы
теплопередачи.
Теплообмен
теплопроводностью
Конвективный
теплообмен
Лучистый
теплообмен.
Теплопередача
Всего
Итого
количес
тво
баллов
8
9
10
Модуль 1. Техническая термодинамика
1
0
3
1
4
1
0-2
3
4
Самостоятельная
работа*
1.1.
Из них в
интерак
тивной
форме, в
часах
Лабораторные
занятия*
2
Итого
часов по
теме
Семинарские
(практические)
занятия*
1
Виды учебной работы и
самостоятельная работа, в
час.
Лекции *
Тема
недели семестра
№
5
6
7
2
2
1
3
6
1
0-8
3
2
2
3
7
2
0-10
4
1
0
3
4
2
0-10
6
3
12
21
Модуль 2. Основы теории теплообмена
5
1
1
3
5
6
0-30
2
0-6
6
1
1
3
5
2
0-8
7
2
0
3
5
2
0-8
8
2
6
1
3
3
12
2
8
0-8
0-30
2
0-5
2
0-5
2
2
0-5
0-5
2
0-5
6
21
Модуль 3. Тепловые машины и энергетика
9
1
1
2
4
3.1. Теплообменные
аппараты.
Основы
теплового
расчета
теплообменных
аппаратов
10
1
1
2
4
3.2. Двигатели
внутреннего
сгорания.
11
1
2
3
3.3. Паровые турбины.
12
1
1
2
4
3.4. Газотурбинные и
реактивные двигатели
13
1
1
2
4
3.5 Виды и
характеристики
2.4.
топлива.
3.6. Топочные устройства
и котельные
установки.
3.7 Электрические
станции
3.8. Экологические
основы энергетики
14
1
2
3
2
0-5
15
1
2
3
1
0-5
16
1
2
3
1
0-5
16
40
28
72
14
28
0-40
0-100
Всего
Итого (часов, баллов):
Курсовая работа *
Из них в интеракт.
форме
8
20
4
10
28
*- если предусмотрены учебным планом ОП.
4. Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
другие формы
Информа
ции
онные
системы и
технологи
и
электронные
практикумы
комплексные
ситуационные
задания
программы
компьютерног
о тестирования
Расчетное
задание
Технические
формы
контроля
реферат
тест
контрольная
работа
Письменные работы
лабораторная
работа
ответ на
семинаре
собеседование
Устный опрос
коллоквиумы
№
Темы
Итого количество баллов
Таблица 5.
Модуль 1. Техническая термодинамика
2.1
2.2
2.3.
2.4.
Всего
0-2
0-2
0-2
0-2
0-8
0-2
0-2
0-2
0-6
0-2
0-2
0-2
0-2
0-2
0-6
0-2
0-2
0-2
0-6
0-2
0-2
0-2
0-8
0-10
0-10
0-30
Модуль 2. Основы теории теплообмена
3.1
3.2
3.3.
3.4.
Всего
0-2
0-2
0-2
0-2
0-8
0-2
0-2
0-2
0-2
0-8
0-2
0-2
0-2
0-2
0-2
0-2
0-8
0-2
0-2
0-4
0-6
0-8
0-8
0-8
0-30
Модуль 3. Тепловые машины и теплоэнергетика
4.1
4.2
4.3.
4.4.
4.5.
4.6.
4.7.
4.8.
Всего
Итого
0-1
0-1
0-1
0-1
0-1
0-1
0-1
0-1
0-7
0-1
0-2
0-2
0-2
0-2
0-2
0-2
0-2
0-2
0-16
0-2
0-2
0-2
0-2
0-2
0-2
0-2
0-2
014
0-2
0-5
0-5
0-5
0-5
0-5
0-5
0-5
0-5
0-40
0100
5. Содержание дисциплины.
Модуль 1. Техническая термодинамика
Тема 1.1. Основные понятия и исходные положения термодинамики
Предмет и метод термодинамики. Термодинамическое тело и система. Основные
термодинамические параметры. Идеальный газ и уравнение его состояния.
Тема 1.2. Основные законы термодинамики
Внутренняя энергия. Механическая работа газа. Тепло и теплоемкость. Энтальпия.
Первый закон термодинамики. Изобарная и изохорная теплоемкости. Термодинамические
диаграммы.
Энтропия. Термодинамический цикл. Условия получения полезной работы в цикле.
Цикл Карно и его значение в теории тепловых машин. Обратный цикл Карно. Второй
закон термодинамики. Энтропия изолированной системы и ее изменение в обратимых и
необратимых процессах. Максимальная работа и понятие об эксергии
Тема 1.3. Термодинамические процессы в газах, парах и их смесях
Термодинамические процессы идеального газа. Уравнение процессов, работа, тепло,
изменение термодинамических параметров, изображение процессов в термодинамических
диаграммах. Рабочее тело тепловых машин. Вода и водяной пар как реальные рабочие
тела. Основные характеристики: скрытая теплота парообразования, удельный объем,
кривая насыщения, тройная точка, критическая точка, степень сухости, степень недогрева
воды и перегрева пара. Смеси идеальных газов. Построение термодинамических диаграмм
воды и водяного пара.
Тема 1.4. Циклы теплосиловых установок.
Термодинамическая эффективность циклов теплосиловых установок. Циклы ДВС.
Циклы ГТУ. Циклы паротурбинных установок.
Модуль 2. Основы теории теплообмена.
Тема 2.1. Основы теплопередачи. Теплообмен теплопроводностью.
Способы распространения тепла и виды теплообмена. Теплопроводность. Основной
закон. Коэффициент теплопроводности. Термическое сопротивление. Перенос теплоты
теплопроводностью при стационарном режиме.
Тема 2.2. Конвективный теплообмен.
Основной закон конвективного теплообмена. Сущность теории подобия.
Коэффициент теплоотдачи, его зависимость от режима движения теплоносителя. Расчет
коэффициента теплоотдачи.
Тема 2.3. Лучистый теплообмен.
Излучение энергии. Лучистый теплообмен между двумя поверхностями. Значение
экранов. Влияние газов на теплообмен излучением.
Тема 2.4. Теплопередача.
Сложный теплообмен. Уравнение теплопередачи, коэффициент теплопередачи.
Модуль 3. Тепловые машины и теплоэнергетика
Тема 3.1. Теплообменные аппараты. Основы теплового расчета теплообменных
аппаратов
Классификация теплообменных аппаратов,
уравнение теплового баланса
теплообменного аппарата. Расчет поверхности теплообмена.
Тема 3.2. Двигатели внутреннего сгорания.
Принципиальные схемы. Краткий обзор развития ДВС. Области применения.
Физические процессы. Идеальные циклы, термические КПД этих циклов. Индикаторные
диаграммы различных ДВС, их сравнение. Индикаторная, эффективная и литровая
мощность. Тепловой баланс и КПД различных ДВС.
Тема 3.3. Паровые турбины.
Активные и реактивные паровые турбины. Основные понятия об устройстве и
принципе действия. Графики изменения скорости и давления в активной и реактивной
турбинах. Рабочий процесс пара в соплах турбины, работа пара на лопатках турбины.
Тема 3.4. Газотурбинные двигатели (ГТД).
Принципиальная схема, характеристика, принцип работы. Индикаторные показатели,
КПД и мощность. Области применения различных ГТД. Реактивные двигатели, их
классификация. Физические основы их работы.
Тема 3.5. Виды и характеристики топлива.
Характеристика топливных ресурсов. Состав органических топлив. Удельная теплота
сгорания, ее определение. Условное топливо, процесс горения топлива. Коэффициент
избытка воздуха.
Тема 3.6. Топочные устройства. Котельныеустановки.
Особенности сжигания газа. Форсунки и топки для жидкого топлива. Особенности
сжигания твердых топлив. Котельные установки: устройство и принцип работы,
коэффициент полезного действия. Конструкции отечественного котельного оборудования.
Тема 3.7. Тепловые электростанции
Тепловые электрические станции. Конденсационные электростанции (КЭС) и
теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), их назначение, схемы и основное оборудование.
Экономические показатели электростанций: коэффициент использования топлива,
себестоимость электрической и тепловой энергии. Атомные электростанции. Основные
схемы.
Тема 3.8. Экологические основы энергетики.
Роль и место тепловой энергии в эволюции человеческого общества и охрана
окружающей среды. Возобновляемые источники энергии: тепло недр Земли и вод морей,
океанов, солнечное излучение, движение воздуха в атмосфере, воды в морях и океанах.
Характеристика возобновляемых
источников и перспективы использования.
Экологические вопросы энергетики.
6. Планы семинарских занятий.
1. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1
Тема:Построение кинематической схемы машинного агрегата
Цель:
1. Изучитьусловные графические изображения деталей и узлов и вычертить схему
машинного агрегата;
2. Проанализировать назначение и конструкцию элементов приводного устройства;
выбрать место установки машинного агрегата;
3. Определить ресурс работы приводного устройства.
Задача
Ленточный конвейер мощностью 3 кВт, предназначенный для погрузочноразгрузочных работ, работает в течение 3 лет. Выбрать место установки контейнера,
задать характер и режим работы и определить ресурс привода в часах.
2. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2
Тема: Выбор двигателя машинного агрегата.. Анализ и расчет кинематических и
силовых параметров привода.
Цель:
1. Определить мощность и частоту вращения вала двигателя.
2. Определить передаточное число привода и его ступеней.
3. Рассчитать силовые и кинематические параметры привода
Задача
Выбрать двигатель привода ковшового элеватора; определить общее
передаточное число привода и произвести его разбивку. Определить силовые и
кинематические параметры привода.
Исходные данные: тяговая сила ленты F=2 кН; скорость ленты υ= 1,3 м/с; диаметр
барабана D=300 мм; допускаемое отклонение скорости ленты δ=5%.
3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3
Тема: Выбор материалов зубчатых (червячных) передач. Определение допускаемых
напряжений.
Цель:
1. Выбрать твердость, термообработку и материал зубчатых и червячных передач.
2. Определить допускаемые контактные напряжения.
3. Определить допускаемые напряжения на изгиб.
Задача
Привод к ленточному конвейеру с двигателем мощностью Р=3 кВт и частотой
вращения n= 955 об/мин состоит из клиноременной передачи с передаточным числом
uоп=2,5 и одноступенчатого цилиндрического редуктора с передаточным числом
uзп=3,15. Выбрать материал косозубой передачи редуктора и определить допускаемые
контактные и изгибные напражения.
4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4
Тема:Проверочный расчет стандартных изделий.
Цель:
1. Выполнить проверочный расчет стандартного изделия (шпоночного или
резьбового.
Задача
Проверить прочность стяжных винтов подшипниковых узлов тихоходного вала
цилиндрического редуктора, если максимальная реакция в вертикальной плоскости опоры
подшипника С-Rcу =3320 Н. Диаметр винта D= 12 мм, шаг резьбы крупный р=1,75 мм,
класс прочности 5,6 из стали 30 по ГОСТ 11738-84.
1. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 5
Тема: Основные термодинамические параметры. Идеальный газ и уравнение
его состояния.
Цель занятия: Повторить понятия технической термодинамики, основные параметры
состояния газа, научиться решать задачи с применением уравнения состояния идеального
газа.
Задачи к практическому занятию № 5
Задача 1. Ртутный вакууметр, присоединенный к сосуду с метаном СН4, показывает
разряжение 0,056 МПа. Атмосферное давление по ртутному барометру составляет 768 мм
рт. ст. (0,102 МПа). Определить абсолютное давление в сосуде и плотность метана, если
температура в сосуде равна 20(С. Показания вакуумметра и барометра приведены к
температуре 0ºС.
Задача 2. Баллон с кислородом емкостью 20 л находится под давлением 1,0 МПа при
t=15(С. После израсходования части кислорода давление понизилось до 0,76 МПа, а
температура уменьшилась до 10(С. Определить массу израсходованного кислорода.
Задача 3. Определить удельный объем пропана (С3Н8) как идеального газа при
следующих условиях: температура газа t=20(С, манометрическое давление газа в баллоне
5,6 МПа, абсолютное давление газа в помещении равно 0,099 МПа.
Задача 4. Определить барометрическое давление, плотность и температуру
атмосферного воздуха на высоте 9500 м, если известно, что на уровне моря давление
составляет 101325 Па, а температура 273,15 К.
Задача 5. 2 кислородных баллона V1 = V2 соединены трубопроводом. Определить
давление, которое установится при Т = 298 К, если до соединения р1 = 8 МПа, Т1 = 303 К,
р2 = 6 Мпа2 кислородных баллона V1 = V2 соединены трубопроводом. Определить
давление, которое установится при Т = 298 К, если до соединения р1 = 8 МПа, Т1 = 303 К,
р2 = 6 Мпа, Т2 = 293.К.
Домашнее задание: задачи № 4,5.
6. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 6
Тема: Газовые смеси и теплоемкость
Цель занятия: Повторить понятия технической термодинамики, рассмотреть способы
задания смеси, определить параметры газовых смесей. Выявить зависимость
теплоемкости от характера процесса, температуры и давления.
Задачи к практическому занятию № 6
Задача 1. По данным анализа установлен следующий объемный состав природного
газа: СН4=96%; С2Н6=3%; С3Н8=0,3%; С4Н10=0,2%; СО2=0,1%; N2=0,4%. Определить
среднюю молекулярную массу природного газа ((m), плотность газа в нормальных
условиях ((), массовые концентрации компонентов (mi), их парциальные давления (Pi),
средние теплоемкости (Сpm, Cvm) и показатель адиабаты.
Задача 2. До какого давления необходимо сжать смесь газов, состоящую по весу из
СО2=12%, О2=8%, N2=80%, чтобы при температуре t=20(С ее плотность была 1,6 кг/м3.
Задача 3. Определить весовой состав газовой смеси, состоящей из углекислоты
СО2 и азота N2, если известно, что парциальное давление углекислого газа
EMBED
Equation.3
=1,1 ат, а давление смеси равно 3 ат.
Задача 4. Определить средние мольную, объемную и массовую теплоемкости в
процессах при простоянном давлении и постоянном объеме в интервале температур от 0
до 1300?С для смеси газов, имеющей следующий объемный состав: углекислый газ– 8%,
угарный газ – 2%, азот – 85%, водород– 5%.
Задача 5. Воздух по объему состоит из 21% кислорода и 79% азота. Определить
состав воздуха по массе, парциальные давления кислорода и азота при давлении смеси 760
мм.рт.ст. и плотность воздуха при нормальных физических условиях.
Домашнее задание: задачи № 3,5.
7. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 7
Тема: Первый закон термодинамики
Цель занятия: Повторить основные понятия по теме: внутренняя энергия, работа,
энтальпия, энтропия. Освоить решение задач с использованием первого начала
термодинамики.
Задачи к практическому занятию № 7
Задача 1.Какова работа расширения и увеличение внутренней энергии одного
килограмма ртути, испаряемой при посто\нном внешнем давлении 3,98 бар, если для
испарения необходимо подвести 293 кДж/кг тепла, а удельные объемы жидкой ртути и ее
пара при температуре кипения соответственно равны 0,0798 ·10-4 м3/кг и 0,0756 м3/кг?
Задача 2. 3 кг метана (СН4) сжимаются при затрате работы 800 кДж. Внутренняя
энергия при этом изменяется на 595 кДж. Молярная теплоемкость при постоянном объеме
26,5 кДж/(кмоль(К). Определить количество теплоты, разность температур и изменение
энтальпии.
Задача 3. В газотурбинной установке (ГТУ) за сутки ее работы сожжено 38000 м3
природного газа, имеющего теплоту сгорания Qнр=56000 кДж/кг. Определить среднюю
мощность ГТУ, если к.п.д. ее составил (=25%. Плотность газа в данном случае равна
(=0,76 кг/м3
Задача 4. При движении природного газа по трубопроводу его параметры
изменяются от t1=50(C и P1=5,5 МПа до t2=20(C и P2=3,1 МПа. Средняя молекулярная
масса газа (m=16 кг/кмоль. Средняя теплоемкость газа Сpm=1,62 кДж/(кг((С). Считая газ
идеальным и принимая во внимание, что внешняя полезная работа на участке
трубопровода равна нулю (w*1,2=0), определить удельную величину внешнего и
внутреннего теплообмена.
Домашнее задание: задача № 4.
8. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 8
Тема: Термодинамические процессы идеального газа
Цель занятия: Повторить понятия и законы технической термодинамики,
рассмотреть сущность термодинамических процессов идеальных газов.
Задачи к практическому занятию № 8
Задача 1. В закрытом резервуаре находится воздух при давлении р1 = 130 мм.рт.ст. и
t1 = 300С. Определить насколько понизится давление при t2 = -300С.
Задача 2. В резервуаре V = 1м3 находится азот под давлением р = 0,5 Мпа при Т = 293
К. Как изменится Т. и р, если подвести теплоту 275 кДж.
Задача 3. 4 кг воздуха с начальным давлением р1 = 1,2 Мпа и начальной температурой
t1 = -100С сжимаются адиабатно до конечного давления р2 = 0,2 Мпа. Определить объем
и температуру воздуха в конце сжатия, работу сжатия и изменение внутренней энергии,
если показатель адиабаты k = 1,4.
Задача 4. 1 кг метана при постоянной температуре t1=20(C и начальном давлении
Р1=3,0 МПа сжимается до давления Р2=5,8 МПа. Определить удельный конечный объем,
количество тепла, отводимого в процессе сжатия, и затрачиваемую работу.
Задача 5. 1 л воды нагревается с помощью электрического кипятильника мощностью
300 Вт. За какое время вода нагреется до температуры кипения. Теплообмен с
окружающей средой отсутствует, начальная температура 200С.
Задача 6. Метан массой 1 кг адиабатически расширяется от давления Р1=5,4 МПа и
температуры 40(С до давления Р2=1 МПа. Найти конечный объем, температуру,
потенциальную и термодинамическую работу, изменение внутренней энергии и
энтальпии. Показатель адиабаты принять равным 1,4.
Домашнее задание: задачи № 5 и 6.
9. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 9
Тема: Второй закон термодинамики. Циклы теплосиловых установок
Цель занятия: Научиться проводить анализ циклов тепловых машин, определение
термического КПД тепловой машины.
Задачи к практическому занятию № 9
Задача 1. Каков максимальный КПД тепловой машины, работающей в интервале
температур 4000С и 180С
Задачи к практическому занятию № 3.
Задача 1
Слой льда на поверхности воды δ = 250мм, температура на нижней поверхности t1 = 00С,
температура наружного воздуха t2 = - 150С. Определить тепловой поток через 1 м2 площади,
если коэффициент теплопроводности льда λ1 = 2,25 Вт/(м*К). Как изменится тепловой поток,
если слой льда покроется слоем снега толщиной 155мм, коэффициент теплопроводности снега
λ2 = 0,465 Вт/(м*К), температура наружного воздуха будет равной t3 = - 200С.
Задача 2.
Во сколько раз уменьшится теплопотери через стенку здания, если между двумя слоями
кирпича толщиной 250мм установить прокладку пенопласта толщиной 50мм, коэффициент
теплопроводности кирпича λ = 0,5Вт/(м*К), коэффициент теплопроводности пенопласта λ =
0,05Вт/(м*К).
Задача 3.
Определить тепловой поток через 1м парапровода с внутренним диаметром 140мми
толщиной стенки 5мм, изолированного двумя слоями изоляции толщиной соответственно δ 2 =
20мм, δ3 = 40мм. Коэффициенты теплопроводности: λ1 = 55Вт/м*К), λ2 = 0,037Вт/(м*К), λ3 =
0,314Вт/(м*К); t1 = 3000С, t2 = 550С.
процесса цикла работу, количество подведенного и отведенного тепла, изменение
внутренней энергии, энтальпию и энтропию. Определить теоретическую мощность ГТУ
при расходе воздуха G=35 кг/с, термический к.п.д. цикла. Рабочее тело ( 1 кг воздуха
(R=0,287 кДж/(кг(К); Ср=1,004 кДж/(кг(К); Сv= =Ср(R=0,717 кДж/(кг(К)). Построить цикл
в P-V и T-S координатах.
Задача 3. 1 кг воздуха совершает цикл Карно в пределах температур t1=627(C и
t3=27(C, причем наивысшее давление равно 6 МПа, а наинизшее составляет 0,1 МПа.
Определить параметры состояния воздуха в характерных точках цикла, работу,
количество подведенного и отведенного тепла, термический к.п.д..
Задача 4. Провести термодинамический расчет поршневого двигателя,
работающего по циклу Дизеля, если даны начальный удельный объем газа; степень
сжатия; начальная температура сжатия t1; количество тепла, подводимое в цикле q1.
Определить параметры состояния в крайних точках цикла. Энтальпию (h), внутреннюю
энергию (U) определить относительно состояния газа при Т0 = 0 К, энтропию (S) —
относительно состояния при условиях Т0 = 273 К, Р = 0,1 МПа. Построить цикл в pv- и Tsкоординатах. Для каждого процесса определить работу, количество подведенного и
отведенного тепла, изменение внутренней энергии, энтальпию и энтропию. Определить
работу цикла, термический к.п.д. цикла. Рабочее тело - воздух, масса 1 кг. R =
0,287кДж/кг·К; Ср = 1кДж/кг·К. Данные к задаче выбрать из таблицы по последним двум
цифрам зачетной книжки.
Домашнее задание: задача № 4.
10. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 10
Тема: Термодинамические процессы реального газа–водяного пара.Графические
методы решения задач на газовые процессы.
Цель занятия:
Научиться применять таблицы и термодинамические диаграммы при определении
параметров реального газа (водяного пара).
Задачи к практическому занятию № 10
Задача 1. Перегретый водяной пар с начальной температурой t1 = 2300С и начальным
давлением р1 = 0,1 МПА сжимается изотермически до степени сухости х2 = 0,85.
Определить параметры пара в начальном и конечном состояниях, количество отведенной
от пара теплоты,изменение внутренней энергии и работу сжатия. Изобразить процесс в I –
s диаграмме.
Задача 2. Перегретый пар расширяется в турбине адиабатно от начального давления 8
Мпа и температуры t1 = 5000С до давления 100 кПа. Определить конечное состояние
пара, изменение внутренней энергии и работу расширения.
Задача 3. В сосуде шарообразной формы в верхней части находится сухой насыщенный
пар, в нижней вода в состоянии насыщения. Во сколько раз масса воды больше массы
пара, если внутренний диаметр осуда 1м и давление 20 бар.
Задача 4. В стальном резервуаре объемом 0,75 м3 находится сухой насыщенный пар
при давлении р1 = 106 Па, пар подогревается при неизменном объеме и концу нагревания
давление повышается до р2 = 15*105 Па. Определить количество затраченного на
нагревание тепла.
Задача 5. В стальном резервуаре объемом 0,75 м3 находится сухой насыщенный пар
при давлении р1 = 106 Па, пар подогревается при неизменном объеме и концу нагревания
давление повышается до р2 = 15*105 Па. Определить количество затраченного на
нагревание тепла.
11. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 11
Тема: Способы передачи теплоты. Теплообмен теплопроводностью.
Цель занятия: Научиться рассчитывать плотность теплового потока при теплообмене
теплопроводностью через однослойную, многослойную и цилиндрической стенки.
Задачи к практическому занятию № 11
Задача 1. Слой льда на поверхности воды δ = 250мм, температура на нижней
поверхности t1 = 00С, температура наружного воздуха t2 = - 150С. Определить тепловой
поток через 1 м2 площади, если коэффициент теплопроводности льда λ1 = 2,25 Вт/(м*К).
Как изменится тепловой поток, если слой льда покроется слоем снега толщиной 155мм,
коэффициент теплопроводности снега λ2 = 0,465 Вт/(м*К), температура наружного
воздуха будет равной t3 = - 200С.
Задача 2. Во сколько раз уменьшится теплопотери через стенку здания, если между
двумя слоями кирпича толщиной 250мм установить прокладку пенопласта толщиной
50мм, коэффициент теплопроводности кирпича λ = 0,5Вт/(м*К), коэффициент
теплопроводности пенопласта λ = 0,05Вт/(м*К).
Задача 3. Определить тепловой поток через 1м парапровода с внутренним
диаметром 140мми толщиной стенки 5мм, изолированного двумя слоями изоляции
толщиной соответственно δ2 = 20мм, δ3 = 40мм. Коэффициенты теплопроводности: λ1 =
55Вт/м*К), λ2 = 0,037Вт/(м*К), λ3 = 0,314Вт/(м*К); t1 = 3000С, t2 = 550С.
Задача 4. Определить, какое количество теплоты непроизводительно теряется в
окружающую среду через квадратный метр обмуровки котлоагрегата, состоящей из слоя
шамотного кирпича толщиной 400 мм и слоя красного кирпича толщиной 250 мм, , если
температура внутренней 1173 К, а наружной 335 К.
Домашнее задание: задача № 4.
12. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 12
Тема: Способы передачи теплоты. Конвективный теплообмен.
Цель занятия: Повторить способы передачи теплоты естественной конвекцией,
конвективной теплоотдачей. Научиться рассчитывать плотность теплового потока при
конвективном теплообмене и определять коэффициент теплоотдачи.
Задачи к практическому занятию № 12
Задача 1.Определить коэффициент теплоотдачи от воды внутренней стенке трубы
диаметром 17мм, если tс = 300С, tж = 600С, V = 0,5м/с.
Задача 2.Рассчитать коэффициент теплоотдачи и тепловой поток к горизонтальной трубе
парового подогревателя воды для горячего водоснабжения. Длина трубки ℓ = 2 м,
наружный диаметр dн = 18 мм, температура стенки tс = 1000С. На трубе конденсируется
насыщенный водяной пар, рн = 0,6 МПа.
Задача 3. В вертикальной трубе квадратного сечения движентся снизу вверх воздух.
Определить: 1)режим движения и 20 коэффициент теплоотдачи воздухом стенке трубы, если
средняя скорость воздуха 1 м/с, температура воздуха на входе 150ºС, на выходе –50ºС, средняя
температура стенки –40ºС.
Задача 4. Определить коэффициент теплоотдачи и тепловые потери 1 м горизонтального
неизолированного паропровода в свободном потоке воздуха, если по нему течет перегретый
пар, имеющий температуру 400ºС. Для расчета принять температуру воздуха в помещении
30ºС; температуру наружной поверхности паропровода равнеой температуре пара; наружный
диаметр паропровода 200 мм.
Задача 5. Плоская стальная стенка толщиной 1 =5 мм (1 = 40 Вт/мК) с одной стороны
омывается газами; при этом коэффициент теплоотдачи равен α 1.=35. С другой стороны стенка
изолирована от окружающего воздуха плотно прилегающей к ней пластиной толщиной 2 =10
мм (2 = 40 Вт/мК). Коэффициент теплоотдачи от пластины к воздуху равен α2.=5. Определить
тепловой поток q1 Вт/м2 и температуры t1, t2 и t3 поверхностей стенок, если температура
продуктов сгорания tr =673 К, а воздуха - tв.=293 К.
Домашнее задание: задача № 5.
13. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 13
Тема: Способы передачи теплоты излучением.
Цель занятия: Повторить основные законы излучения Кирхгофа и Стефана-Больцмана..
Научиться рассчитывать плотность теплового потока при лучистом теплообмене.
Задачи к практическому занятию № 13.
Задача 1. Сколько экранирующих алюминиевых полированных пластин следует поставить
в систему вакуумно-многослойной изоляции сушильного шкафа для уменьшения теплового
потока излучением не менее чем на 99,4%. Сушильный шкаф работает при t = 2000С.
Задача 2. Определить количество теплоты, которым обмениваются в течение часа каждый
квадратный метр кирпичного свода топки, имеющего температуру 1273 К, с поверхность
стальных труб котла, температура которых 573 К.
Задача 3. Найти потери тепла на излучение метра паропровода диаметром 300 мм,
наружная температура которого равна 567ºС, степень черноты ε=0,93, для случаев:
а)обратным излучением среды на паропровод мсожно пренебречь;
б) паропровод находится в канале прямоугольного сечения, стенки его выложены
огнеупорным кирпичом/
Задача 4. Определить потери теплоты в единицу времени с 1 м. длины горизонтально
расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если
температура стенки трубы tc, температура воздуха в помещении tв, а диаметр трубы d. Степень
черноты трубы Ec = 0,9. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл.3.4.
Домашнее задание: задача № 4.
14. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 14
Тема: Теплопередача.
Цель занятия: Повторить основные способы передачи теплоты: теплопроводностью,
конвекцией, лучеиспусканием. Освоить методику решения задач, в которых приведены
примеры сложного теплообмена, при котором все три способа передачи теплоты встречаются
одновременно.
Задачи к практическому занятию № 14.
Задача 1.В камере для хранения скоропортящегося сырья хлебозавода установлены
плоские охлаждающие батареи, в которых циркулирует водный раствор хлорида натрия.
Определить плотность теплового потока от воздуха к рассолу, если температура в холодильной
камере tк = 40С, средняя температура рассола tж = -50С, коэффициент теплоотдачи от воздуха к
стенке батареи α1 = 25Вт/(м2*К), от рассола к стенке α2 = 5000Вт/(м2*К), коэффициент
теплопроводности стальной стенки λ = 50Вт/(м*К) и толщина стенки 1,5мм.
Задача 2. Какую среднюю температуру должен иметь пар в рубашке аппарата, чтобы при
расходе теплоты на процесс Q = 180кДж/с поддерживать температуру продукта t2 = 900С?
Площади контакта стенок аппарата с продуктом и паром, находящимся в рубашке, F = 2м2.
Толщина стальной стенки аппарата δ = 3мм, коэффициент теплопроводности λ = 50Вт/(м*К),
коэффициент теплоотдачи от пара к стенке α1 = 10000Вт/(м2*К) и коэффициент теплоотдачи от
стенки к продукту α2 = 2000Вт/(м2*К).
Задача 3. Какую площадь оребрения нужно сделать, чтобы в 10 раз увеличить поток
теплоты от горячей воды, проходящей в плоском нагревателе площадью F = 1м2 к воздуху
помещения с температурой t2 = 200С? Средняя температура горячей воды t1 = 900С,
коэффициенты теплоотдачи от воды к стенке нагревателя α1 = 4000Вт/(м2*К), коэффициент
теплоотдачи от стенки к воздуху помещения α2 = 50Вт/(м2*К), толщина стенки δ = 2мм,
коэффициент теплопроводности λ = 50Вт/(м*К) и коэффициент эффективности ребер равен 1.
Задача 4. Определить поверхность теплоэлектронагревателя (ТЭНа) индивидуального
парогенератора производительностью Д = 0,03кг/с для увлажнения среды хлебопекарной печи
с электрообогревом, если разность температур между поверхностью ТЭНа и кипящей водой ∆ t
= 40С, коэффициент теплоотдачи α = 12000Вт/(м2*К), теплота парообразования r = 2230кДж/кг.
Домашнее задание: задача № 4.
15. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 15
Тема: Теплопередача (продолжение).
Цель занятия: Повторить основные способы передачи теплоты: теплопроводностью,
конвекцией, лучеиспусканием. Освоить методику решения задач, в которых приведены
примеры сложного теплообмена, при котором все три способа передачи теплоты встречаются
одновременно.
Задачи к практическому занятию № 15.
Задача 1. На какой глубине в земле нужно проложить коллектор для трубопровода
горячей воды, чтобы температура в нем не понижалась ниже 00С, даже при температуре
поверхности земли t2 = - 450С, если поверхностная плотность теплового потока (потери
теплоты) от крышки коллектора к поверхности земли составляет q = 15Вт/м2, коэффициент
теплоотдачи от среды коллектора к его бетонной крышке α1 = 25Вт/(м2*К), коэффициент
теплоотдачи от поверхности земли к воздуху α2 = 35Вт/(м2*К), толщина бетонной крышки
коллектора δ1 = 150мм, коэффициент теплопроводности бетона λ1 = 0,28Вт/(м*К) и
коэффициент теплопроводности земли λ2 = 0,66Вт/(м*К).
Задача 2. Рассчитать через какое время начнет замерзать вода с температурой 200С в
неизолированном водоводе диаметром 200 мм при выходе из строя насосов зимой(t = - 200С, α
= 30 Вт/(м2*К).
Задача 3. Рассчитать теплопотери через глухую стену здания размером 2,5х 4 м зимой (t1
=20°С; t2 =-20°С;). Стена сделана из кирпича λ = 0,5 Вт/(м·К).толщина стеныδ= 0,5 м; α1 =
10Вт/(м2*К), α2 = 30 Вт/(м2*К).
Задача 4. Рассчитать тепловой поток Q от горячей воды температурой 86°C, текущей в
стальной (сталь 20) трубе длиной ℓ=10 м, диаметром dвн/dнар =90/100 мм. Расход воды
ν=0,1м3/с. Труба используется для отопления гаража, температура воздуха в котором 20°С, а
температура стен гаража –15°С. Коэффициент теплопроводности для стали λ = 51,5 Вт/(м·К).
Домашнее задание: задача № 4.
16. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 16
Тема: Теплообменные аппараты.
Цель занятия: Рассмотреть виды теплообменных аппаратов, принципы их работы, области
применения и основы расчета, научиться определять площадь поверхности теплообмена.
Задачи к практическому занятию № 16.
Задача 1. В противоточном маслоохладителе масло охлаждается от температуры t1 = 650С
до t2 = 550С. Определить суммарный тепловой поток, площадь теплообменного аппарата,
расход второго теплоносителя, если температура второго теплоносителя изменяется от160С до
250С, расход первого теплоносителя 0,8 кг/с, теплоемкость масла 2,45 кДж/(кг*К), k = 280
Вт/(м2*К).
Задача 2. Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в
котором жидкость нагревается горячими газами. Расчет произвести для прямоточной и
противоточной систем. Привести график изменения температур для обеих схем движения.
Значения температур газа на входе 3000С, на выходе –1500С, воды на входе –100С, на выходе –
800С, расхода жидкости –1,4 кг/с, коэффициента теплопередачи– k = 30 Вт/(м2*К). Среднюю
теплоемкость жидкости принять равной С=2,93 кДж/кг·К.
Задача 3.Провести расчет кожухотрубчатого теплообменника в котором насыщенным
паром с давлением р=6 Мпа и температурой 158,8 0С греется проходящая по трубкам вода от
температуры 100С до температуры 700С. Объемный расход воды –1л/с. Трубы выполнены из
латуни (λ = 106 Вт/м·К), диаметром dвн/dнар =16/18 мм. Скорость течения воды–1
м/с.Теплофизические свойства воды взять для среднего значения ее температуры.
Домашнее задание: задача № 2.
17. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 17
Тема: Двигатели внутреннего сгорания.
Цель занятия: Научиться определять параметры, характеризующие работу
теплового двигателя внутреннего сгорания и производить расчет по уравнению теплового
баланса.
Задачи к практическому занятию № 17.
Задача 1. Определить эффективную мощность и удельный эффективный расход топлива
восьмицилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее индикаторное
давление pi = 7,5*105Па, степень сжатия ε = 16,5, объем камеры сгорания Vс = 12*10-5м3,
угловая скорость вращения коленчатого вала ω = 220рад/с, механический КПД ηм = 0,8 и
расход топлива В = 1,02*10-2кг/с.
Задача 2. Определить среднее индикаторное давление и среднее давление механических
потерь восьмицилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя , если эффективная
мощность Nе =145кВт, диаметр цилиндра D = 0,1м, ход поршня S = 0,09м, средняя скорость
поршня сm = 12м/с и механический КПД ηм = 0,8.
Задача 3. Определить эффективную мощность и механический КПД шестицилиндрового
четырехтактного дизельного двигателя, если среднее эффективное давление ре = 7,2*105Па,
полный объем цилиндра Vа = 7,9*10-5м3, объем камеры сгорания Vс = 6,9*10-5м3, частота
вращения коленчатого вала n = 37об/с и мощность механических потерь Nм = 14,4кВт.
Задача 4. Определить количество теплоты, введенной в шестицилиндровый четырехтактный
дизельный двигатель, если среднее эффективное давление р е = 6,8*105Па, степень сжатия ε =
16,5, объем камеры сгорания Vс = 12*10-5м3, угловая скорость вращения коленчатого вала ω =
220рад/с, низшая теплота сгорания топлива Qнр = 44000кДж/кг и удельный эффективный
расход топлива bе = 0,25кг/(кВт*ч).
Задача 5. Определить потери теплоты в процентах с отработавшими газами в
шестицилиндровом четырехтактном карбюраторном двигателе, если среднее эффективное
давление ре = 6,1*105Па, литраж двигателя iVh = 32,6*10-4м3, угловая скорость вращения
коленчатого вала ω = 314рад/с, низшая теплота сгорания топлива Qнр = 43900кДж/кг, удельный
эффективный расход топлива bе = 0,292кг/(кВт*ч) и количество теплоты, потерянной с
отработанными газами Qr = 70кДж/с.
Задача 6. Определить расход охлаждающей воды и воздуха для восьмицилиндрового
четырехтактного карбюраторного двигателя, если количество теплоты, потерянной в
охлаждающую среду, Qохл = 85кДж/с, разность температур выходящей из двигателя и входящей
воды ∆t = 110С, литраж двигателя iVh = 59,7*10-4м3, частота вращения коленчатого вала n =
53об/с, коэффициент наполнения цилиндров ηV = 0,8 и плотность воздуха ρв= 1,224кг/м3.
Домашнее задание: задача № 5.
18. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 18
Тема: Паровые турбины.
Цель занятия: Рассмотреть процессы, протекающие в активных и реактивных ступенях
паровых турбин. Освоить принципы решения задач с использованием h-s- диаграммы
водяного пара.
Задачи к практическому занятию № 18.
Задача 1. Конденсационная турбина с одним промежуточным отбором пара при
давлении рп = 0,4 МПа работает при начальных параметрах пара р0 = 4 МПа, t0 = 250ºС и
давлении пара в конденсаторе рк = 4 кПа. Определить поверхность охлаждения
конденсатора, если известны расход конденсирующего пара Dк = 6 кг/с, внутренний
относительный КПД части высокого давления (до отбора) η'0i =0,74, внутренний
относительный КПД части низкого давления (после отбора) η'' 0i = 0,76, средний
температурный напор в конденсаторе ∆tср = 10 ºС и коэффициент теплопередачи k = 4
кВт/(м2∙К). Изобразить процесс расширения пара в турбине в hs- диаграмме.
Задача 2. Турбина с регулируемым производственным отбором пара, работающая
при начальных параметрах пара р0 = 4 МПа, t0 = 430ºС и давлении пара в конденсаторе рк
= 4 кПа, имеет один промежуточный отбор пара при давлении рп = 0,4 МПа. Определить
эффективную мощность турбины, если известны расход пара на турбину D = 8 кг/с,
внутренний относительный КПД части высокого давления (до отбора) η'оi =0,74,
внутренний относительный КПД части низкого давления (после отбора) η''оi = 0,76,
механический КПД турбины ηм = 0,98 и доля расхода пара, отбираемого из
промежуточного отбора на производство, αп= 0,5. Изобразить процесс расширения пара в
турбине в hs- диаграмме.
Задача 3. Конденсационная турбина с одним промежуточным отбором пара при
давлении рп = 0,2 МПа работает при начальных параметрах пара р0 = 3,5 МПа, t0 = 435ºС и
давлении пара в конденсаторе рк = 3,5 кПа. Определить расход охлаждающей воды для
конденсатора турбины, если известны расход конденсирующего пара Dк = 7 кг/с,
температура охлаждающей воды на входе в конденсатор t'в =11ºС, температура
выходящей воды на 5 ºС ниже температуры насыщенного пара в конденсаторе и
внутренние относительные КПД части высокого давления (до отбора) и части низкого
давления (после отбора) η'0i =η''0i = 0,78. Изобразить процесс расширения пара в турбине в
hs- диаграмме.
Домашнее задание: задача № 3.12., 3.15. Из сборника задач по теплотехнике (автор
Г.П.Панкратов)
19. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 19.
Тема: Газовые турбины и газотурбинные установки.
Цель занятия: Рассмотреть принцип работы и процессы, протекающие в активных и
реактивных ступенях паровых турбин. Освоить принципы решения задач с определение
параметров, характеризующих работу ГТУ.
Задачи к практическому занятию № 19.
Из сборника задач по теплотехнике (автор Г.П.Панкратов) задачи: 4.1., 4.4.,4.9.,
4.15. (стр.161-167)
Домашнее задание: задача № 4.14.
20. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 20
Тема: Топливо, его состав и характеристики.
Цель занятия: Научиться определять характеристики топлива и параметры продуктов
сгорания.
Задачи к практическому занятию № 20
Задача 1. Определить высшую теплоту сгорания горючей и сухой массы кизеловского
угля марки Г, если известны следующие величины: QHp = 19680 кДж/кг, Нр = 3,6%; Ар =
31%, Wр = 6%.
Задача 2.Определить объем продуктов полного сгорания на выходе из топки, а также
теоретический и действительный объемы воздуха, необходимые для сгорания 1 м 3
природного газа Ставропольского месторождения составом: СО2 = 0,2%, СН4 = 98,2%,
С2Н6 = 0,4%, С3Н8 = 0,1%, С4Н10 = 0,1%, N2 = 1%. Коэффициент избытка воздуха в топке
1,2.
Задача 3.Определить объем газов, получаемых при полном сгорании 1000 м3/ч природного
газа Радченсковского месторождения состава: СО2 = 0,21%, СН4 = 85,8%, С2Н6 = 0,2%,
С3Н8 = 0,1%, С4Н10 = 0,1%, N2 = 13,7%. Коэффициент избытка воздуха в топочной камере
1,1.
Задача 4.Определить массу продуктов сгорания, получаемых при полном сгорании 1 м3
природного газа Ставропольского месторождения состава: СО2 = 0,2%, СН4 = 98,2%, С2Н6
= 0,4%, С3Н8 = 0,1%, С4Н10 = 0,1%, N2 = 1%, если известно, что плотность сухого газа
0,728 кг/м3. Коэффициент избытка воздуха в топке 1,15.
Задача 5. Определить энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки, получаемых при
полном сгорании 1 кг угля марки Т состава: Ср = 62,7%, Нр = 3,1%, Sлр = 2,8%, Np = 0,9%,
Wp = 5%, Ор = 1,7%, Ар = 23,8%, если известно, что температура газов на выходе из топки
равна 11000С.
Домашнее задание: задача № 2.
21. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 21.
Тема: Котельные установки
Цель занятия: Повторить основные схемы компоновки котельных установок. Научиться
составлять тепловой баланс, определять КПД, расход топлива и другие показатели работы
котельного агрегата.
Задачи к практическому занятию № 21.
Задача 1. В топке котла сжигается каменный уголь марки Т состава: С р = 62,7% ; Нр
= 3,1 % ; Sлр = 2,8 % ; Nр = 0,9% ; Ор = 1,7 % ; Ар = 23,8 %; Wр = 5 %. Определить (в кДж/кг
и %) потери теплоты с уходящими из котлоагрегата газами, если известны коэффициент
избытка воздуха за котлоагрегатом α ух = 1,4, температура уходящих газов на выходе из
последнего газохода tух = 160ºС, объем уходящих газов на выходе из последнего газохода
Vг.ух = 4,95 м3/кг, средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении с'г.ух =
1,415 кДж/ м3∙кг, температура воздуха в котельной tв = 30 ºС, средняя объемная
теплоемкость воздуха при постоянном давлении с'р.в. = 1,297 кДж/ м3∙кг и потери теплоты
от механической неполноты сгорания топлива q4 = 4 %.
Задача 2. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D = 1,8 кг/с
сжигается каменный уголь марки Д состава: Ср = 58,7% ; Нр = 4,2 % ; Sлр = 0,3 % ; Nр =
1,9% ; Ор = 9,7 % ; Ар = 13,2 %; Wр = 12 %. Определить КПД брутто котлоагрегата,
расход натурального топлива и расчетный расход топлива, если известны давление
перегретого пара рп.п. = 4 МПа, температура перегретого пара t п.п. = 450 ºС, температура
питательной воды t п.в. = 100 ºС, величина непрерывной продувки Р = 4%, потери
теплоты с уходящими газами q 2 = 6,5% , потери теплоты от химической неполноты
сгорания топлива q 3 = 0,5%, потери теплоты от механической неполноты сгорания
топлива q 4 = 4 % и потери теплоты в окружающую среду q 5 = 0,5%.
Задача 3. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D = 5,6 кг/с
сжигается бурый уголь марки Б3 состава: Ср = 37,3%; Нр = 2,8 %; Sлр = 1 %; Nр = 0,9%; Ор
= 10,5 % ; Ар = 29,5 %; Wр = 18 %. Определить КПД брутто котлоагрегата, если известны
расход условного топлива Ву = 0,57 кг/с, давление перегретого пара рп.п. = 4 МПа,
температура перегретого пара t п.п. = 450 ºС, температура питательной воды t п.в. = 140 ºС и
величина непрерывной продувки Р = 4%.
Задача 4. В топке котла сжигается природный газ состава: СО2 = 0,2%; СН4 =
98,2%; С2Н6 = 0,4%; С3Н8 = 0,1%; С4Н10 = 0,1%; N2 = 1%. Определить (в %) потерю
теплоты с уходящими из котлоагрегата газами, если известны коэффициент избытка
воздуха за котлоагрегатом αух = 1,3, энтальпия продуктов сгорания hух = 3300 кДж/кг,
температура воздуха в котельной tв = 30ºС, средняя объемная теплоемкость воздуха при
постоянном давлении с'р.в. = 1,297 кДж/м3К и потери теплоты от механической неполноты
сгорания топлива q4 = 4%.
Домашнее задание: задача № 3.
22. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 22
Тема: Компрессоры, вентиляторы, холодильные установки
Цель занятия: Научиться определять основные параметры, характеризующие
работу распространенных тепловых машин прямого и обратного действия.
Задачи к практическому занятию № 22.
Из сборника задач по теплотехнике (автор Г.П.Панкратов) задачи: 6.6., 6.25.,6.34.
(стр.201-212).
Домашнее задание: реферат
23. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 23
Тема: Тепловые электрические станции.
Цель занятия: Рассмотреть основные схемы тепловых электростанций (КЭС,ТЭЦ,
ГРЭС, атомных), изучить показатели режима работы и экономичности ТЭС.
Задачи к практическому занятию № 23.
Из сборника задач по теплотехнике (автор Г.П.Панкратов) задачи: 7.5., 7.11.,7.16.
(стр.217, 222, 224).
Домашнее задание: реферат.
24. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 24
Тема: Вторичные ресурсы, экологические вопросы энергетики.
Цель занятия: Рассмотреть основные способы организации энергосберегающих
технологий и утилизации вторичных (побочных) ресурсов. Обсудить с экологических
позиций достоинства и недостатки традиционной энергетики и возможные
альтернативные источники энергии
Задачи к практическому занятию № 24.
Из сборника задач по теплотехнике (автор Г.П.Панкратов) задачи: 9.1., 9.4.
(стр.237-239).
Домашнее задание: реферат.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
Введение в машиноведение
1. Какое различие между механизмом и машиной?
2. . Какие классы современных машин Вы знаете?
3. Какие основные требования предъявляются к машинам?
4. Каковы основные критерии работоспособности расчёта деталей машин?
5. Почему прочность является основным критерием работоспособности машин?
6. Что следует понимать под надёжностью машин и их деталей?
7. По каким показателям оценивают надёжность?
8. Что называют усталостным разрушением?
9. Что такое допускаемое напряжение?
10. Как определяется коэффициент запаса прочности?
11. Что следует понимать под деталью машины? Какие детали называют деталями
общего назначения?
12. . Каковы этапы проектирования машин?
13. . Каково различие между проектировочным и проверочным расчётами?
14. Что такое технологичность конструкции и чем она характеризуется?
15. Принципы преобразования движения. Механические передачи
16. 1. Чем вызвана необходимость введения передачи как промежуточного звена между
двигателем и рабочими органами машины?
17. 2. Какие функции могут выполнять механические передачи?
18. Каковы основные характеристики механических передач?
Теоретические основы термодинамики
19. Что понимается под термодинамической системой?
20. Каким числом независимых параметров характеризуется состояние рабочего тела?
21. Какое состояние, называется равновесным и какое – неравновесным?
22. Что называется термодинамическим процессом?
23. Какие процессы, называются равновесными и какие – неравновесными?
24. Какие процессы, называются обратимыми и какие - необратимыми?
25. Дайте формулировку и аналитическое выражение первого закона термодинамики.
26. Что такое «функция состояния» и «функция процесса»?
27. Когда теплота, работа и изменение внутренней энергии считаются положительными
и когда отрицательными?
28. Почему внутренняя энергия и энтальпия идеального газа зависят только от одного
параметра – температуры?
29. В чем отличие понятий «истинная теплоемкость» и «средняя теплоемкость»?
30. Какой цикл, называется прямым и какой обратным?
31. Чем оценивается эффективность прямого и обратного циклов?
32. Для чего служат тепловые машины, работающие по прямому и обратному циклам?
33. Как связано изменение энтропии с теплотой и абсолютной температурой?
34. В чем сущность второго закона
термодинамики? Приведите его основные
формулировки.
35. Как называется процесс, в котором вся подведенная теплота идет на увеличение
внутренней энергии?
36. Как называется процесс, вся подведенная теплота идет на совершение работы?
37. Как называется процесс, в котором работа совершается лишь за счет уменьшения
внутренней энергии?
38. Как называется процесс, в котором подведенная к рабочему телу теплота численно
равна изменению энтальпии?
39. Какой процесс называется политропным?
40. При каких значениях показателя политропы n можно получить уравнения
основных термодинамических процессов? В чем состоит обобщающее значение
политропного процесса?
41. Почему в TS - диаграмме изохора идет круче, чем изобара, а в pV – диаграмме
адиабата идет круче изотермы?
42. Что такое испарение и кипение?
43. Какой пар называется сухим насыщенным?
44. Каков физический смысл пограничных кривых? Какой пар называется перегретым?
45. Какой пар называется влажным насыщенным и что такое степень сухости?
46. Как изменяется теплота парообразования с увеличением давления?
47. Чем характерна критическая точка?
48. Изобразите pV и TS – диаграммы водяного пара и покажите в них характерные
области и линии фазовых переходов.
49. Чем характерна тройная точка? Каковы значения ее параметров для воды?
Теория теплообмена.
1. Как передается теплота в процессе теплопроводности?
2. Каков закон распределения температуры по толщине плоской и цилиндрической
стенок?
3. По какому условию выбирается изоляция трубы?
4. Сформулируйте основной закон теплопроводности.
5. Сформулируйте основной закон теплоотдачи конвекцией.
6. Из каких уравнений выводятся критерии Re, Gr, Pr и Nu?
7. Какой критерий характеризуется вынужденную конвекцию?
8. Какой критерий характеризует свободную конвекцию?
9. Что характеризует критерий Нуссельта?
10. Что происходит с лучистой энергией, падающей на поверхность твердого тела?
11. Что такое абсолютное черное, абсолютное белое и диатермическое тело?
12. О чем говорит закон Кирхгофа?
13. Сформулируйте закон Стефана-Больцмана.
14. Что такое степень черноты серого тела?
15. Для чего нужны экраны, и какими свойствами они должны обладать?
16. Как определяется лучистый поток между параллельными плоскими станки и для
тела, находящегося внутри другого полого тела?
17. Каковы особенности излучения газов? Какие газы можно считать прозрачными
для тепловых лучей?
18. Какие виды теплообменных аппаратов вы знаете?
19. Где применяют рекуперативные теплообменники?
20. Когда среднелогарифмический температурный напор может быть заменен
среднеарифметическим?
Источники энергии и генераторы энергии. Топливные ресурсы.
1. Каков элементарный состав твердого топлива?
2. Что такое органическая, горючая, сухая и рабочая масса топлива?
3. В чем разница между высшей и низшей теплотой сгорания топлива? Почему
тепловые балансы обычно сводят по низшей теплоте сгорания?
4. Что такое условное топливо?
5. Что такое коэффициент избытка воздуха, каковы примерные значения этого
коэффициента?
Теплогенераторы.
1.
Приведите классификацию котельных установок по паропроизводительности и
параметрам пара.
2.
Из каких основных элементов состоит котельная установка?
3.
На основании теплового баланса КУ укажите возможные пути повышения КПД
установки.
4.
Каковы основные способы сжигания топлива? От чего зависит выбор топки?
5.
В чем преимущества имеют цепной решетки перед неподвижной?
6.
Какие преимущества имеют экранные котлы и что такое топочные экраны?
7.
В чем состоят основные способы водоподготовки?
8.
В чем состоят основные способы водоподготовки?
9.
Расскажите
о
назначении
пароперегревателей,
экономайзеров,
воздухоподогревателей.
10. Что называется арматурой и гарнитурой котлов?
Двигатели.
1. По каким признакам классифицируются поршневые ДВС?
2. Опишите
рабочие процессы карбюраторных и дизельных ДВС. Каковы
достоинства и недостатки обоих типов двигателей, их области применения?
3. Изобразите индикаторные диаграммы 4-х и 2-х тактных ДВС. Сравните их.
4. Что такое среднее индикаторное давление?
5. Как определяется мощность двигателя по его размерам, среднему индикаторному
давлению и числу оборотов?
6. Почему двигатели обычно выполняются многоцилиндровыми?
7. Что такое индикаторный, эффективный и механический КПД? Какая связь между
ними?
8. Напишите и объясните тепловой баланс ДВС.
9. Что такое наддув ДВС, как он осуществляется и как влияет на мощность и
экономичность двигателя?
10. Почему турбины следует изготовлять многоступенчатыми?
11. Назовите значения характерных параметров ГТУ.
12. В чем преимущества и недостатки ГТУ по сравнению с паровой турбиной и
поршневым ДВС?
7. Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).
Лабораторные работы не предусмотрены учебным планом.
8. Примерная тематика курсовых работ (если они предусмотрены учебным планом ОП).
Курсовые работы не предусмотрены учебным планом.
9. Учебно-методическое обеспечение и планирование самостоятельной работы
студентов.
№
Модули и темы
Виды СРС
обязательные
1.1
1.2
Неделя Объем Кол-во
семестра
часов баллов
дополнительные
Модуль 1. Техническая термодинамика 6 семестр
Проработка
Основные понятия
Решение
1
лекционного
и исходные
задач
материала,
положения
работа с
термодинамики.
Основные законы
термодинамики
1.3. Термодинамические
процессы в газах,
парах и их смесях
1.4. Циклы
теплосиловых
установок
Всего
литературой
Проработка
лекционного
материала,
работа с
дополнительной
литературой
Проработка
лекционного
материала,
работа с
дополнительной
литературой
4
0-2
Решение задач
2
6
0-8
Подготовка к
контрольной
работе
3
7
0-10
Решение
задач
4
4
0-10
21
0-30
5
5
0-6
6
5
0-8
7
5
0-8
Модуль 2. Основы теории теплообмена
Проработка
Решение
2.1. Основы
лекционного
задач
теплопередачи.
материала,
Теплообмен
работа с
теплопроводностью
дополнительной
литературой
Проработка
Решение
2.2. Конвективный
лекционного
теплообмен
задач
материала,
работа с
дополнительной
литературой
Проработка
Решение
2.3. Лучистый
лекционного
теплообмен.
задач
материала,
работа с
дополнительной
литературой
2.4. Теплопередача
Проработка
лекционного
материала,
работа с
дополнительной
литературой
Подготовка к
контрольной
работе
8
Всего
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
Модуль 3. Тепловые машины и теплоэнергетика
Проработка
Решение задач
9
Теплообменные
лекционного
аппараты. Основы
материала,
теплового расчета
работа с
теплообменных
дополнительной
аппаратов
литературой
Проработка
Двигатели
Подготовка
10
лекционного
внутреннего
реферата
материала,
сгорания.
работа с
дополнительной
литературой
Проработка
Паровые турбины.
Подготовка
11
лекционного
реферата
материала,
работа с
дополнительной
литературой
Проработка
Газотурбинные
Подготовка
12
лекционного
двигатели .
реферата
материала,
работа с
дополнительной
литературой
Проработка
Виды и
Подготовка
13
лекционного
характеристики
реферата
материала,
топлива.
работа с
дополнительной
литературой
Проработка
Топочные
Подготовка
14
лекционного
устройства и
реферата
материала,
котельные
работа с
установки.
дополнительной
литературой
Проработка
Тепловые
Подготовка к
15
лекционного
электрические
игровому этюду
материала,
станции
«Расположение
работа с
в окрестностях
дополнительной города ТЭС» с
литературой
использованием
метода анализа
конкретной
ситуации
6
0-8
21
0-30
4
0-5
4
0-5
3
0-5
4
0-5
4
0-5
3
0-5
3
0-5
3.8. Экологические
основы
теплоэнергетики
Проработка
лекционного
материала,
работа с
дополнительной
литературой
Подготовка к
деловой игредискуссии
«Оценка
различных
источников
энергии»
16
Всего
Итого
3
0-5
30
72
0-40
0-100
10.Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по итогам
освоения дисциплины (модуля).
10.1 Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе
освоения образовательной программы (выдержка из матрицы компетенций):
Циклы, дисциплины (модули) учебного
плана ОП
Индекс компетенции
Общекультурные и
Код
профессиональные
компетенции
компетенции
ОК-1
ОК-4
ОК-6
ОК-7
Виды аттестации
ФОС
УФ-1
ПФ-4
Текущая (по
дисциплине)
ПФ-6
ПФ-7
ПФ-4
ПФ-7
ПФ-13
Промежуточная (по
дисциплине)
УФ-13
УФ-1
ИС-4
6 семестр
Теплотехника
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
10.2 Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных
этапах их формирования, описание шкал оценивания:
Таблица 6.
Код
компетенции
Карта критериев оценивания компетенций
Критерии в соответствии с уровнем освоения ОП
пороговый
(удовл.)
61-75 баллов
базовый (хор.)
76-90 баллов
повышенный
(отл.)
91-100 баллов
Виды занятий
(лекции,
семинарские,
практические,
лабораторные)
Оценочные
средства
(тесты,
творческие
работы,
проекты и др.)
ОК-1, ОК-4
Знает:
- роль
естественнонаучныъ
дисциплин в
формировании
технической
картины мира
Знает:
- основные
положения и законы
физики
(молекулярная
физика) и
математики
Умеет:
- ориентироваться в
информационном
потоке, использовать рациональные
способы получения,
преобразования,
систематизации,
хранения
информации.
Владеет:
- навыком работы с
информацией в
глобальных
компьютерных
сетях.
Умеет:
- корректно
выражать и
аргументированно
обосновывать
имеющиеся знания.
Знает:
программу базового
курса
Владеет:
- навыками работы
со всевозможными
источниками
информации;
- навыками
применения законов
термодинамики и
теории теплообмена
при решении задач
Знает:
программу базового
курса и имеет
представление о
принципах
разработки
элективных курсов
Умеет:
- реализовывать
программу раздела
«Машиноведение» в
старших классах;
- корректно
выражать и
аргументированно
обосновывать
имеющиеся техникотехнологические
знания.
Владеет:
- основами
технической
терминологии;
Владеет:
- способностью
формировать
техническое
мышление
школьников
ОК-6, ОК-7
Умеет:
-реализовывать
программу раздела
«Машиноведение» в
5-7 классах
Знает:
- научные основы
естественных
наук,законы и
формулы для
определения
параметров
состояния рабочего
тела тепловых
машин (ТМ)
Умеет:
- провести исследование циклов ТМ,
обрабо-тать его
результаты;
- применять
формулы и методы
математической
обработки
информации ;
Владеет:
- навыками
представления
результатов своего
исследования в
устной и
письменной форме.
лекции,
практические
занятия
собеседование,
контрольныера
боты, работа на
еминаре (УФ-1,
ПФ-4, ПФ-6,
УФ-7)
лекции,
практические
занятия,
Расчетное
задание;
контрольная
работа, тест
(ПФ-4; ПФ-6,
УФ-1, ПФ-7,
ИС-4)
лекции,
практические
занятия
Расчетно
графическое
задание;
контрольная
работа, тест
(ПФ-4; ПФ-6,
УФ-1, ПФ-7,
ИС-4;ПФ-13)
Знает:
- прогамму базового
курса и научные
основы построения
элективных курсов
по разделу
«Машиноведение» в
старших классах
Умеет:
- составлять и
реализовывать
программы базовых
курсов по
различным разделам
технологии;
азрабатывать
элективные курсы
лекции,
практические
занятия
собеседование,
контрольныера
боты, работа на
еминаре (УФ-1,
ПФ-4, ПФ-6,
УФ-7)
лекции,
практические
занятия
Расчетно
графическое
задание;
контрольная
работа, тест
(ПФ-4; ПФ-6,
УФ-1, ПФ-7,
ИС-4)
Владеет:
- необходимым
набором качеств
педагога по
формированию
проектноконструкторского
мышления
обучаемых;
лекции,
практические
занятия
Расчетно
графическое
задание;
контрольная
работа, тест;
эзачет(ПФ-4;
ПФ-6, УФ-1,
ПФ-7, ИС4;ПФ-13)
10.3 Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки
знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей этапы
формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы.
ПФ-6. Комплекс тестовых заданий для входного контроля
Дисциплина «Машиноведение»
Входной контроль
Тесты по физике (термодинамика)
В1. Плотность бамбука равна 400 кг/м3. Груз какой наибольшей массы может перевозить
бамбуковый плот площадью 10 м2 и толщиной 0,5 м?
1.
2.
3.
4.
5000 кг
3000 кг
2000 кг
80 кг
В2. Фарфоровую статуэтку массой 0,2 кг обжигали при температуре 1500 К и выставили
на стол, где она остыла до 300 К. Какое приблизительно количество теплоты выделила
статуэтка при остывании?
1.
2.
3.
4.
2,6 * 105 Дж
3,3 * 105 Дж
6,6 * 104 Дж
2,6 * 102 Дж
В3. Четыре разных вещества, находясь в жидком состоянии, начали остывать. Графики
изменения их температуры с течением времени приведены на рисунке. Какой из графиков
соответствует веществу в аморфном состоянии?
1.
2.
3.
4.
А
Б
В
Г
В4. Экспериментально измеряли количество теплоты, которое отдает 1 кг вещества при
остывании. Результаты измерений указаны точками на рисунке. Чему равна удельная
теплоемкость данного вещества?
1.
2.
3.
4.
1 кДж/(кг•К)
1,5 кДж/(кг•К)
1,25 кДж/(кг•К)
2 кДж/(кг•К)
В5. Температура газа равна 250 К. Какова средняя кинетическая энергия молекул газа при
этом?
1.
2.
3.
4.
-5 * 10-22 Дж
2 * 10-21 Дж
5 * 10-21 Дж
5 * 10-22 Дж
В6. Тепловая машина с КПД 4% выполняет полезную работу 3 кДж. Какое количество
теплоты машина получает от нагревателя?
1.
2.
3.
4.
0,75 кДж
7,5 кДж
75 кДж
750 кДж
В7. При повышении температуры идеального газа в запаянном сосуде его давление
увеличивается. Это объясняется тем, что с ростом температуры...
1.
2.
3.
4.
увеличиваются размеры молекул газа
увеличивается энергия движения молекул газа
увеличивается потенциальная энергия молекул газа
увеличивается хаотичность движения молекул газа
В8. В результате некоторого процесса газ перешел из состояния 1 в состояние 2. Какую
работу совершили при этом над газом?
1.
2.
3.
4.
4 * 105 Дж
16 * 105 Дж
8 * 105 Дж
12 * 105 Дж
В9. Одинаковые количества газов нагревают в двух разных сосудах. Зависимость
давления газа от температуры в этих сосудах представлена на рисунке. Сравните объемы
этих сосудов.
1.
2.
3.
4.
V1 больше V2
V1 меньше V2
V1 равно V2
связь V1 и V2 зависит от свойств газов в сосудах
В10. На рисунке приведены графики зависимости давления идеального газа от
абсолютной температуры для различных процессов. Какой из графиков соответствует
изохорному процессу?
1.
2.
3.
4.
А
Б
В
Г
В11. Газ сначала перевели из состояния 1 в состояние 2 по дуге 1а2 графика, а затем из
состояния 2 в состояние 1 по дуге 2б1. Кривая суммарных изменений состояний газа
представляет собой окружность. Чему приблизительно равна работа, совершенная газом?
1.
2.
3.
4.
-12,6 Дж
0 Дж
12,6 Дж
16 Дж
В12. Какова масса 500 моль кислорода?
1.
2.
3.
4.
32 кг
16 кг
8 кг
50 кг
В13. Если сильно сжать воздушный шарик, то он лопнет. Это произойдет потому, что...
1.
2.
3.
4.
жесткость материала шарика зависит от давления
давление газа зависит от величины занимаемого им объема
давление газа зависит от температуры
при сжатии шарик электризуется и возникают силы отталкивания
В14. На рисунке представлены зависимости давления газа от объема сосудов для двух
разных значений температуры Т1 и Т2. Масса газа не менялась. Согласно графику...
1.
2.
3.
4.
T1 больше T2 в 2 раза
T1 меньше T2 в 2 раза
T1 больше T2 на 2,4 * 104 К
T1 меньше T2 на 2,4 * 104 К
В15. Давление газа в баллоне равно 5,52 * 104 Па при температуре 127 0C. Сколько частиц
содержится в 1 м3 этого газа?
1.
2.
3.
4.
16,6
2,2 * 107
3,15 * 1025
1,4 * 1025
В16. Исследовалась зависимость давления газа от предоставленного ему объема. Давление
и объем измерялись с погрешностями, соответственно равными 0,2 * 105 Па и 0,05 *10-3
м3. Результаты измерений приведены в таблице.
V, * 103 3
м
2
2,5
3
3,5
4
p, 105
Па
1
0,8
0,6
0,6
0,7
На основании этих данных можно утверждать, что...
1. при увеличении объема до V = 3 * 10-3 м3 давление газа линейно уменьшалось, затем
стало возрастать
2. давление газа при неизменной температуре обратно пропорционально
предоставленному ему объему
3. при достижении объема V = 3 * 10-3 м3 температура газа стала повышаться
4. погрешности измерений слишком велики и не дают возможности решить задачу
экспериментального исследования
Рекомендации студенту:
1. В тесте использована закрытая форма вопросов. При ответе на закрытую форму вопроса
необходимо выбрать правильный ответ, поставив галочку напротив соответствующего ответа. В
данном тесте может несколько правильных вариантов ответа.
Пример: Вопрос В11. Газ сначала перевели из состояния 1 в состояние 2 по дуге 1а2
графика, а затем из состояния 2 в состояние 1 по дуге 2б1. Кривая суммарных изменений
состояний газа представляет собой окружность. Чему приблизительно равна работа,
совершенная газом?
1.-12,6 Дж
2.0 Дж
ν 3.12,6 Дж
4.16 Дж
Рекомендации преподавателю:
Критерии оценки:
- В тесте 16 вопросов.
- Максимальный балл – 5 – соответствует выполнению 85% и более тестовых заданий (ТЗ).
- 4 балла соответствует выполнению 70-84% ТЗ.
- 3 балла соответствует выполнению 55-69% ТЗ.
- 2 балла соответствуют выполнению 49-54% ТЗ.
- 1-0 балл соответствует выполнению менее 49% ТЗ и в рейтинг студента не вносится.
ИС-4. Комплекс тестовых заданий для текущего контроля.
Дисциплина «Машиноведение»
Текущий контроль
Тестовые задания
5 семестр
Общие сведения о механических передачах
Вопрос
Ответы
Укажите детали машин общего Ротор
назначения
Поршень
Патрон токарного станка
Клапан
Детали общего назначения
не перечислены
Код
1
2
3
4
5
Из перечисленных деталей
назовите детали, которые
относятся к группе детали соединения
Муфты
Шпонки
Заклепки
Подшипники
Валы
6
7
8
9
10
Перечислите основные
критерии работоспособности
деталей общего назначения
Прочность
Жесткость
Долговечность
Теплостойкость
Виброустойчивость
11
12
13
14
15
Как называется расчет,
определяющий фактические
характеристики (параметры)
детали
Проектный расчет
Проверочный расчет
16
17
Рис.1
Вопрос
Ответы
Опишите взаимное
Передача с параллельными
положение валов в передаче валами
10—11 (рис.1)
Передача с пересекающимися
валами
Передача с
перекрещивающимися валами
Определить нельзя
Код
1
2
3
4
Показать червячную
передачу (рис.1)
Поз. 2-3
Поз. 4-5
Поз. 6-7
Поз. 10-11
Поз. 12- 13
5
6
7
8
9
Назначение механических
передач
Вырабатывать энергию
Воспринимать энергию
Затрачивать энергию на
преодоление внешних сил,
непосредственно связанных с
процессом производства
Преобразовывать скорость,
вращающий момент,
направление вращения
Трением
Зацеплением
Непосредственно контактом
деталей, сидящих на ведущем и
ведомом валах
Передача с гибкой связью
10
11
12
Как классифицируют
зубчатую передачу по
принципу передачи
движения?
13
14
15
16
17
Рис.2
Вопрос
Покажите на рис.2 ведущее колесо
третьей пары
Передача 4-5 (см.рис.2) понижающая
или повышающая?
Сколько ступеней имеет передача,
показанная на рис.2?
Рис.3
Ответы
Код
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Поз. 3
Поз. 4
Поз. 5
Поз. 6
Поз. 7
Понижающая
Повышающая
1
2
6
12
Определить общее передаточное
число трехступенчатой передачи
(см.рис.3), если D1 = 200 мм, D2 = 50
мм, D3 = 70 мм, D4= 350 мм, D5 =
100 мм, D6 = 400 мм
1
1/5
5
9,25
4,45
29
30
31
32
33
Какое из приведенных отношений
называют передаточным числом
одноступенчатой передачи?
n2/n1
n1/n2
D1/D2
34
35
36
6 семестр
1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
1.1. Основные понятия термодинамики
1. Фундаментальная общетехническая дисциплина, изучающая методы получения,
преобразования, передачи и использования теплоты, а также принципы действия и
конструктивные особенности тепло- и парогенераторов, трансформаторов теплоты, тепловых
машин, аппаратов и устройств, называется
А. Теплотехникой;
Б. Термодинамикой;
В. Теорией теплообмена;
Г. Теплоэнергетикой.
2. Наука о закономерностях превращения
сопровождающихся тепловыми эффектами.
А. Теплотехникой;
Б. Термодинамикой;
В. Теорией теплообмена;
энергии
в
различных
процессах,
Г.
Теплоэнергетикой.
3.
А.
Б.
В.
Г.
pv = RT называется уравнением:
Менделеева-Клапейрона;
Состояния реального газа;
Клапейрона;
Состояния идеального газа для произвольной массы.
4.
А.
Б.
В.
Г.
pV = MRT называется уравнением:
Менделеева-Клапейрона;
Состояния реального газа;
Клапейрона;
Состояния идеального газа для произвольной массы.
5.
А.
Б.
В.
Г.
Термодинамическая система является закрытой, если:
Вещество не проходит через границы системы;
Не происходит обмен с веществом и средой;
Нет обмена с внешней средой ни энергией, ни веществом;
Не может обмениваться теплотой с окружающей средой.
6. На торцах стержня, боковая поверхность которого теплоизолирована,
поддерживаются постоянные температуры T1 и Т2 (Т1 >Т2). В каком состоянии находится
система?
А. Стационарном равновесном.
Б. Стационарном неравновесном.
В. Нестационарном равновесном.
Г. Нестационарном неравновесном.
7. Что произойдёт с температурой системы, если при постоянных удельном объёме и
давлении из системы убрать половину её структурных частиц?
А. Увеличится.
Б. Уменьшится.
В. Не изменится.
Г. Изменится вдвое.
8. 1 м3 воздуха, заключённого в замкнутом цилиндре, содержит 1 кг воды в виде
мелких капель, распылённых по объёму. Данную смесь можно рассматривать как
А. Термодинамическую систему;
Б. Окружающую среду;
В. Оболочку;
Г. Открытую систему.
1.2. Первый закон термодинамики
9. Энергия хаотического движения молекул и атомов, включающая энергию
поступательного, вращательного и колебательного движений, а также потенциальную энергию
сил взаимодействия между молекулами, называется:
А. Кинетической;
Б. Внутриядерной;
В. Внутренней;
Г. Потенциальной;
Д. Энергией электронных оболочек атомов.
10. Удельная внутренняя энергия измеряется в:
А.
Дж;
Б. Дж/кг;
В. Н∙м;
Г.
Н/м.
11. Укажите выражение, описывающее уравнение первого закона термодинамики для
адиабатного процесса.
А. dq  du  p dv
Б . du   p dv
В. dq  p dv
Г . dq  c p dT
Д . dq  cv dT
12.
Укажите выражение, описывающее уравнение первого закона термодинамики для
изохорного процесса.
А. dq  du  p dv
Б . du   p dv
В. dq  p dv
Г . dq  c p dT
Д . dq  cv dT
13.
Укажите выражение, описывающее уравнение первого закона термодинамики для
изобарного процесса.
А. dq  du  p dv
Б . du   p dv
В. dq  p dv
Г . dq  c p dT
Д . dq  cv dT
14.
Укажите выражение, описывающее уравнение первого закона термодинамики для
изотермического процесса.
А. dq  du  p dv
Б . du   p dv
В. dq  p dv
Г . dq  c p dT
Д . dq  cv dT
15. Отношение количества теплоты, полученного телом при бесконечно малом
изменении его состояния, к связанному с этим изменением температуры тела называется:
А. Теплоёмкостью;
Б. Теплопроводностью;
В. Температуропроводностью;
Г. Теплопередачей.
16. Теплоёмкость имеет размерность:
А. Дж/(кг∙К);
Б. Дж / К;
В. Дж / (м3∙К);
Г.
Дж.
17. В уравнении Майера сp=сv+R , показывающем связь между изохорной и изобарной
теплоёмкостью, значение R соответствует:
А.
Б.
В.
Г.
Универсальной газовой постоянной;
Газовой постоянной;
Термическому сопротивлению;
Внутренней энергии.
18. Степень термодинамического совершенства прямого цикла Карно характеризуется
выражением:
А. q2  q1  lц ;
Б.
ηt = 1 -
В.
ε=
Г.
μ=
Т2
Т1
;
q2
q1 - q2
;
q1
.
l
19. Отличие цикла Ренкина от цикла Карно состоит в использовании:
А. Конденсатора;
Б. Компрессора;
В. Паровой турбины;
Г. Водяного насоса.
1.3. Основные термодинамические процессы
20. Укажите процесс изохорного сжатия рабочего тепа в диаграмме p-v
p
v
А. 1-2;
Б. 1-3;
В. 1-4;
Г. 1-5.
21. Укажите процесс изобарного сжатия рабочего тела в T-S диаграмме
T
P2
P1
1
S
А. 1-2;
Б. 1-3;
В. 1-4;
Г. 1-5.
22. Укажите процесс адиабатного сжатия рабочего тепа в диаграмме p-v
P
v
1
А. 1-2;
Б. 1-3;
В. 1-4;
Г. 1-5
23. Укажите процесс изобарного сжатия рабочего тепа в T-S диаграмме
P2
T
P11
P1
1
S
А. 1-2; Б. 1-3; В. 1-4; Г. 1-5
24. Укажите номер точки на диаграмме T-S, соответствующий состоянию рабочего тела
как перегретого пара.
T
6
1
S
А. 1; Б. 4; В. 6; Г. 2; Д. 5;
25. Укажите номер точки на диаграмме T-S, соответствующий состоянию рабочего тела
как сухого насыщенного пара.
T
6
1
S
А. 6;
Б. 3;
В. 2;
Г. 4;
Д. 5
26. Пар, температура которого превышает температуру насыщенного пара того же
давления, называется:
А. Насыщенным;
Б. Перегретым;
В. Сухим насыщенным;
Г.
Влажным насыщенным.
27. Укажите номер точки на диаграмме T-S, соответствующий жидкости в состоянии
кипения.
T
28. Укажите
жидкостью и паром.
1
6
S
А. 1;
Б. 2; В. 4; Г. 3; Д. 6.
номер точки на диаграмме T-S, в которой исчезают различия между
T
1
6
S
А. 5;
Б. 2; В. 3; Г. 4; Д. 6.
2. ТЕОРИЯ ТЕПЛООБМЕНА
2.1. Основные понятия
29. Процесс теплообмена – это …
А. Самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты в пространстве с
неоднородным распределении температур;
Б. Молекулярный перенос теплоты в сплошной среде, обусловленный наличием градиента
температуры;
В. Перенос теплоты, обусловленный перемещением макроскопических элементов среды в
пространстве, сопровождаемый теплопроводностью;
Г. Конвективный теплообмен между движущейся средой и поверхностью ее раздела с
другой средой;
Д. Превращение внутренней энергии вещества в энергию электромагнитных волн
распространение в пространстве и поглощение энергии этих волн веществом.
30. Самопроизвольный процесс переноса теплоты в среде с неоднородным
распределением температуры, называется:
А.
Теплоотдачей;
Б.
Теплопередачей;
В.
Теплопроводностью;
Г.
Теплообменом.
2.2. Теплопроводность
31. Вид теплообмена, когда носителями теплоты являются микрочастицы вещества,
называется
А.
Теплоотдачей;
Б.
Теплопередачей;
В.
Теплопроводностью;
Г.
Теплообменом.
32. Коэффициент теплопроводности характеризует
А.
Теплоинерционные свойства материала;
Б.
Способность тела проводить теплоту;
В.
Скорость изменения температурного градиента;
Г.
Способность тела изменять температуру.
33. Теплопроводность – это такой вид теплообмена, когда носителями теплоты являются
А.
Микрочастицы вещества;
Б.
Макрочастицы вещества;
В.
Электромагнитные волны с переносом или энергия фотонов;
Г.
Микрочастицы вместе с макрочастицами вещества.
34. Плотность теплового потока, обусловленная теплопроводностью, определяется
зависимостью:
А. q  gradT
Б . q12  (T1  T2 )
В. q12   П О (Т14  Т 24 )
Г . q12 
T1  T2
n
1

1
 i 
1 i 1  i  2
Д . q12  (1/ 1  1/  2  1) 1 O (T14  T24 )
35. Термическое сопротивление многослойной стенки равно
1
1
А. R  ;
В. R  ;

k


Б. R  ;
Г. R   i .

i
36. График, соответствующий изменению температуры в плоской стенке при λ=const
при стационарном режиме:
t
А.
x
t
t
t
Б.
В.
Г.
x
x
x
37. Выбрать выражение, соответствующее основному закону теплопроводности (закон
Фурье):
t t
А. q  ст1 ст 2 ;
Б. q  k t1  t2 ;
/


В.


q   tст  t2 ;
Г.
q    grad t .
38.
Коэффициент теплопроводности для
температуры
А.
Уменьшается;
Б.
Остаётся постоянным;
В.
Увеличивается;
Г.
Увеличивается, а затем уменьшается.
большинства
жидкостей
с
ростом
39. Значительное влияние на коэффициент теплопроводности пористых материалов
оказывают:
А.
Температура;
Б.
Давление;
В.
Геометрические размеры;
Г.
Влажность.
40. График, соответствующий изменению температуры в цилиндрической стенке при
λ=const при стационарном режиме:
t
t
t
t
А.
Б.
x
В.
x
x
Г.
x
41. Тепловой поток многослойной цилиндрической стенки определяется:
А.
Б.
tC1  tC 2
;
d2
1
ln
2 l  d1
t t
Q  n C1 C ( n 1)
d
1
ln (i 1)

di
i 1 2 l i
Q
В. Q 
tC1  tC ( n 1)
i
i 1 F i
  tC1  tC 2   F
Г. Q 

n

2.3. Конвективный теплообмен (теплоотдача)
42. Конвективный теплообмен между потоком жидкости и соприкасающейся с ней
поверхностью твёрдого тела, называется:
А.
Теплоотдачей;
Б.
Теплопередачей;
В.
Теплопроводностью;
Г.
Теплообменом.
43. Плотность теплового потока, обусловленная теплоотдачей, определяется формулой:
А. q  gradT
Б . q12  (T1  T2 )
В. q12   П О (Т14  Т 24 )
Г . q12 
T1  T2
n
1

1
 i 
1 i 1  i  2
Д . q12  (1/ 1  1/  2  1) 1 O (T14  T24 )
44. Процесс теплоотдачи – это …
А.
Самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты в пространстве с
неоднородным распределении температур;
Б.
Молекулярный перенос теплоты в сплошной среде, обусловленный наличием
градиента температуры;
В.
Перенос теплоты, обусловленный перемещением макроскопических элементов
среды в пространстве, сопровождаемый теплопроводностью;
Г.
Конвективный теплообмен между движущейся средой и поверхностью ее раздела
с другой средой;
Д.
Превращение внутренней энергии вещества в энергию электромагнитных волн
распространение в пространстве и поглощение энергии этих волн веществом.
45. Коэффициент  в числе Нуссельта характеризует:
А.
Кинематическую вязкость;
Б.
Динамическую вязкость;
В.
Температуропроводность;
Г.
Теплоотдачу.
46. Термическое сопротивление теплоотдачи рассчитывается по формуле:
1

1

А.
;
Б.
;
В.
;
Г.
.
k


с
47.
48.
А.
49.
50.
Критерием подобия Нуссельта является выражение:
w l
 l
Nu 
А. Re = ж ;
В.
;

v
l
cρv
Б. Bi =
;
Г. Pr =
.
λW
λ
Выражение, определяющее число Рейнольдса:
w l
 l
Nu 
Re = ж ;
В.
;

v
l
cρv
Б. Bi =
;
Г. Pr =
.
λW
λ
Выражение, определяющее число подобия Прандтля:
w l
 l
Nu 
А. Re = ж ;
В.
;

v
αl
cρv
Б. Bi =
;
Г. Pr =
.
λW
λ
Число подобия Био определяется выражением:
w l
 l
Nu 
А. Re = ж ;
В.
;

v
l
;
λW
cρv
.
λ
51. Число подобия, характеризующее отношение подъёмной силы, возникающей
вследствие теплового расширения жидкости к силам вязкости:
А. Нуссельта;
Б. Прандтля;
В. Грасгофа;
Г. Рейнольдса.
Б.
Bi =
Г. Pr =
52.
А.
Б.
В.
Г.
Число подобия, характеризующее отношение сил инерции к силам вязкого трения:
Нуссельта;
Прандтля;
Грасгофа;
Рейнольдса.
53.
А.
Б.
В.
Г.
Безразмерный коэффициент теплоотдачи характеризует число:
Нуссельта;
Прандтля;
Грасгофа;
Рейнольдса.
54.
А.
Б.
В.
Г.
Теплофизической константой вещества является число:
Нуссельта;
Прандтля;
Грасгофа;
Рейнольдса.
55.
56.
57.
А.
Б.
В.
Г.
Математическое выражение критерия Фурье:
gβ tC - t Ж l 3
а 
А.
;
В.
;
v2
l2
cρv
 l
Б.
;
Г.
.
λ

Размерность критерия Нуссельта:
А. Дж/ кг;
Б. м2/с;
В. Безразмерный;


Г. Дж/ (кг К).
Критерий, характеризующий неустановившееся движение жидкости:
Нуссельта;
Прандтля;
Грасгофа;
Рейнольдса.
58. Размерность числа Рейнольдса:
А. Дж/ кг;
Б. безразмерный;
59. Уравнение
В. м2/с;
0,43
Nuж  0,021 Re0,8
Prж
Prж / PrС 
ж
теплоносителя в трубе:
А. Турбулентный;
Б.
Ламинарный;
В.
Переходный.
0,25
Г. Дж/ (кг ∙ К).
описывает
режим
движения
2.4. Лучистый теплообмен
4
60.
А.
Б.
В.
Г.
 Т 
Вид теплообмена, подчиняющийся зависимости Е   С0 
 :
 100 
Конвекция;
Теплоотдача;
Теплоизлучение;
Сложная теплоотдача.
E0   0 T 4 описывает закон:
В. Менделеева-Клапейрона;
Г. Стефана-Больцмана.
61.
Выражение
А. Фурье;
Б. Кирхгофа ;
62.
А.
63.
Степень черноты характеризует отношение:
Е
С
Е
;
Б.
; .
В.
; .
Г.
Е0
С0
А
Е
.
Е0  0
Размерность коэффициента излучения:
В. Вт / (м2  К4 ) ;
Г. ккал / (м2 ∙ч∙К).
А. Вт / (м∙К);
Б. Дж / (м2 ∙К);
2.5. Теплопередача
64. Процесс переноса теплоты от одного теплоносителя к другому через разделяющую
их стенку, называется:
А.
Теплоотдачей;
Б.
Теплопередачей;
В.
Теплопроводностью;
Г.
Теплообменом.
65. Размерность коэффициента теплопередачи для плоской стенки:
А. Вт / (м2  К) ;
Б. м2 / с;
В. Вт / (м  К) ;
Г. Вт / К.
66. Размерность коэффициента теплопередачи для цилиндрической стенки:
А. Вт / (м2  К) ;
Б. м2 / с;
67. Выражение
В. Вт / (м  К) ;
Г. Вт / К.
коэффициента
теплопередачи
k
1
1

1
 i 
1 i 1   2
определения:
А. Однослойной плоской стенки;
Б. Многослойной плоской стенки;
В. Однослойной цилиндрической стенки;
Г. Многослойной цилиндрической стенки.
68. Величина теплового потока через однослойную стенку:
t t
А. q  ст1 ст 2 ;
Б. q  k t1  t2 ;
/


n
служит
для
В.


q   tст  t2 ;
Г.
q    grad t .
69. Термическое сопротивление теплопередачи Rk измеряется в:
А. К / (Вт м);
В. м2∙ К / Вт;
Б. К / Вт;
Г. Вт / К.
70.
А.
Б.
В.
Г.
Термическое сопротивление теплоотдачи Rα за счёт оребрения поверхности:
Уменьшается;
Увеличивается;
Не изменяется;
Увеличивается, а затем уменьшается.
71. Трубопровод с внешним диаметром d2=15 мм необходимо покрыть тепловой
изоляцией. Коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляции в окружающую среду
 2  8 Вт /( м 2 о С ) . Какие материалы необходимо использовать для теплоизоляции трубы, если
d из  d 2 ?
А.
Б.
В.
Г.
Д.
Войлок шерстянойСовелит
Стеклянная вата
Минеральная шерсть
Асбест
0,05 Вт/(м оС);
0,0976 Вт/(м оС;
0,0372 Вт/(м оС);
0,0465 Вт/(м оС);
0,11 Вт/(м оС).
72. Трубопровод с внешним диаметром d2=10 мм необходимо покрыть тепловой
изоляции Коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляции в окружающую среду
 2  8 Вт /( м 2 о С ) . Какие материалы необходимо использовать для теплоизоляции трубы, если
d из  d 2 ?
А. Войлок шерстяной 0,05 Вт/(м оС);
Б. Совелит
0,0976Вт/(моС) ;
В. Стеклянная вата
0,0372 Вт/(моС);
Г. Минеральная шерсть0,0465 Вт/(моС) ;
Д. Асбест
0,11 Вт/(м оС).
2.6. Теплообменные аппараты
73. При
расчёте
значением температуры
А. Δ tб > Δ tм ;
Б. Δ tб / Δ tм <2;
74. При
теплообменных аппаратов пользоваться среднеарифметическим
t  t м
tср  б
можно в случаях, когда
2
В. Δ tб / Δ tм >2;
Г. Δ tб = Δ tм
расчёте
теплообменных аппаратов среднее
t б  t м
рассчитывается по формуле tср 
в случаях, когда
ln  tб / t м 
А. Δ tб > Δ tм ;
Б. Δ tб / Δ tм <2;
значение
В. Δ tб / Δ tм >2;
Г. Δ tб = Δ tм
75. Укажите изменения температур сред в прямоточном теплообменнике
температуры
1
3
4
2
А.1;
Б. 2;
В. 3;
Г 4.
76. Укажите изменения температур сред в противоточном теплообменнике
1
3
4
2
А.1;
77.
А.
Б.
В.
Г.
Б. 2;
В. 3;
Г 4.
На рисунке изображён теплообменник
регенеративный;
смесительный;
рекуперативный;
тепловая труба.
78. Устройством, предупреждающим проскок пара через теплообменник служит
А. Задвижка;
В. Вентиль;
Б. Кран;
Г. Конденсатоотводчик.
79. Теплообменный аппарат, в котором поверхность теплообмена омывается то горячей,
то холодной средой, называется:
А. Поверхностным;
В. Рекуперативным;
Б. Смесительный;
Г. Регенеративным.
80. Процессы теплообмена называются установившимися, когда передаваемое тепло со
временем:
А.
Б.
Уменьшается;
Постоянно;
В. Увеличивается;
Г. Сначала увеличивается, затем –
уменьшается.
2.7. Теплопроводность при нестационарном режиме
81. Дифференциальное уравнение теплопроводности при нестационарном режиме:
t
 2t
t
2
А.
В.
 a   t;
 a 2 ;


x

t
Б.  2t  0 ;
Г.
 v  grad t  a   2t .

82.
А.
Б.
В.
Г.
Определите вид уравнения М1c1 (t1n  t1k )  M 2c2 (t2 k  t2 n )  Qn :
Уравнение теплопередачи.
Теплового баланса.
Теплообмена теплопроводностью.
Теплоотдачи конвекцией.
83. Коэффициент а в критерии Фурье является:
А. Определяющим геометрическим размером;
Б. Коэффициентом динамической вязкости;
В. Коэффициентом температуропроводности;
Г. Скоростью изменения температурного поля.
84. Определите выражение коэффициента температуропроводности:



А.
;
Б.
;
В.  g ;
Г.
с
g

85. Коэффициент температуропроводности измеряется в:
А. м/с;
Б. м2/с;
В. безразмерный;
Г. Дж/ (кг К).
3. ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ
И ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
3.1. Виды и характеристика топлива
86. Теплота сгорания топлива с увеличением содержания в нём кислорода
А. Увеличивается;
В. Не изменяется;
Б. Уменьшается;
Г. Увеличивается незначительно.
87. Горючими веществами в топливе являются:
А. Водород;
Б. Сера;
В. Зола;
Г. Углерод;
88. Балласт топлива составляют:
А. Водород;
Б. Зола;
Д. Кислород.
В. Влага;
Г. Сера.
89. Если в результате сгорания топлива вода получается в виде пара, то такая величина
называется:
А. Теплотой сгорания;
В. Высшей теплотой сгорания;
Б. Низшей теплотой сгорания;
Г. Полной теплотой сгорания.
90. Суммарное количество летучих веществ уменьшается с:
А. Ростом температуры;
В. Возрастом топлива;
Б. Временем выдержки;
.
Г. Без доступа воздуха.
91.
А.
Б.
В.
Г.
Зола от шлака отличается:
Составом минеральных примесей;
Выходом летучих веществ;
Назначением;
Внешним видом.
92.
А.
Б.
В.
Г.
При добыче нефти выделяется:
Природный газ;
Попутный газ;
Сжиженный газ;
Доменный газ.
3.2. Паровые и газовые турбины
93. Турбины, в которых весь располагаемый теплоперепад преобразуется в
кинетическую энергию потока в соплах, а в каналах между рабочими лопатками расширения не
происходит, называются:
А. Активными;
В. Реактивными;
Б. Паровыми;
Г. Газовыми.
94. Для активной ступени степень реактивности равна:
А. Ω = 1;
В. Ω = 0,5;
Б. Ω = ∞;
Г. Ω = 0.
95. Внутренний относительный к.п.д. турбины равен:
А. oe  oi   м ;
В. oi  Ni / No ;
Б.  м  N е / Ni ;
Г. i 
Ni
.
Q
96. Отношение теплоперепада на рабочих лопатках
теплоперепаду   hл / hТ называется степенью:
А. Реактивности;
Б. Активности;
В. Сжатия;
Г. Теплоперепада.
97.
турбины к располагаемому
В выражении удельной массы двигателя mУД  m ДВ / R число R означает:
А. Номинальную тягу;
Б. Массу двигателя;
В. Сопротивление воздуха;
Г. Мощность двигателя.
3.3. Двигатель внутреннего сгорания
98. Тепловая машина, в рабочем цилиндре которой происходит сжигание топлива и
преобразование теплоты в работу, называется:
А. Двигателем внутреннего сгорания;
Б. Газотурбинной установкой;
В. Паровой машиной;
Г. Паросиловой установкой.
99.
А.
Б.
В.
Г.
Объём, описываемый поршнем за один ход, является:
Объёмом камеры сгорания;
Рабочим объёмом цилиндра;
Объёмом двигателя;
Литражом двигателя.
100. Если рабочий орган двигателя совершает возвратно-поступательное движение,
которое затем с помощью коленчатого вала преобразуется во вращательное, то такой двигатель
называется:
А.
Газотурбинным;
Б.
Турбореактивным;
В.
Поршневым;
Г.
Турбовинтовым.
Vц
101. Степень сжатия характеризуется отношением  
, где Vц :
Vс
А.
Б.
В.
Г.
Рабочий объём цилиндра;
Объём камеры сгорания;
Полный объём одного цилиндра;
Объём, описанный поршнем за один ход.
102. Коэффициент тактности τ четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания равен:
А. 1;
Б. 2;
В. 4;
Г. 0,5.
103. Число В в формуле эффективного к.п.д. двигателя внутреннего сгорания е 
означает:
А.
Б.
В.
Г.
104.
е 
Ne
B  Qнр
Индикаторную мощность;
Эффективную мощность;
Расход топлива;
Низшую теплоту сгорания.
Число Qнр
в формуле эффективного к.п.д. двигателя внутреннего сгорания
Ne
означает:
B  Qнр
А. Индикаторную мощность;
Б. Эффективную мощность;
В. Расход топлива;
Г. Низшую теплоту сгорания.
105. Число N i в формуле индикаторного расхода топлива bi 
А.
Б.
В.
Г.
B
означает:
Ni
Индикаторную мощность;
Эффективную мощность;
Расход топлива;
Низшую теплоту сгорания.
106. Выражение индикаторной мощности двигателя имеет вид:
формуле n0 означает:
Ni 
z
 L  n . В этой
 i 0
А.
Б.
В.
Г.
Коэффициент тактности;
Число цилиндров;
Частоту вращения вала;
Эффективную мощность.
107.
А.
Б.
В.
Г.
К эффективным показателям двигателя внутреннего сгорания относятся:
Индикаторная мощность;
Эффективная мощность;
Механический к.п.д.;
Низшая теплота сгорания.
108. В уравнении теплового баланса двигателя Qir  Qe  QГ  QОХЛ  QОСТ величина Q Г
означает:
А. Тепло, потерянное с отработавшими газами;
Б. Остаточные, трудноопределимые потери;
В. Тепло, превращённое в полезную работу;
Г. Теплоту, отведённую охлаждением двигателя.
109. В уравнении теплового баланса двигателя Qir  Qe  QГ  QОХЛ  QОСТ затраты
теплоты топлива на механические потери входят в одно из слагаемых:
А. Тепло, потерянное с отработавшими газами;
Б. Остаточные, трудноопределимые потери;
В. Тепло, превращённую в полезную работу;
Г. Теплоту, отведённую охлаждением двигателя.
110. Эффективный к.п.д. карбюраторных двигателей составляет:
А. 0,3-0,42;
Б. 0,25-0,4;
В. 0,22-0,3;
Г. 0,4-0,53.
3.4. Теплоснабжение
111. В холодильных машинах в качестве рабочего тела чаще всего используются:
А. Вода;
Б. Лёд;
В. Фреон;
Г. Аммиак.
112. Холодильная установка, в которой рабочим раствором является смесь двух веществ с
резко различными температурами кипения, называется …
113. На рисунке представлена схема
К
А. Воздушной холодильной машины;
Б. Абсорбционной холодильной машины;
КД
И
В. Паровой компрессионной машины;
Г. Паровой компрессорной установки
Др
114. На схеме буквой К обозначен
А. Компрессор;
Б. Конденсатор;
К
КД
И
В.
Г.
Кран;
Кипятильник.
Др
4.ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ
115. Энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в
электрическую, называется …
116 АЭС отличается от ТЭС наличием
А.
Котлоагрегата;
Б.
Ядерного реактора;
В.
Парогенератора;
Г.
Турбины.
t
117. Только электрическая энергия вырабатывается на
А.
АЭС;
Б. ТЭС;
В. КЭС;
Г. ТЭЦ.
118. КПД ТЭС рассчитывается по формуле ТЭС  t оi м э.г тр к . В этой формуле
является
А.
Термическим КПД цикла;
Б.
Механическим
В.
КПД парового котла;
Г.
Внутренним относительным КПД.
119.
А.
Б.
В.
Г.
Достоинства АЭС:
Экологическая чистота;
Безопасность;
Простота эксплуатации;
Дешёвое топливо.
120.
А.
Б.
В.
Г.
Выберите группу веществ, относящихся к токсичным:
сера, водород, NOx СО, сажа;
NOx СО, сажа, кислород;
водород, свинец, соединения серы, углерод;
NOx СО, сажа, свинец, СН.
Тест по дисциплине «Тепловые машины»
№
вопр.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Ответ
А
Б
В
Г
А
Б
В
А
В
Б
Б
№
вопр.
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
Ключ к тесту
№
Ответ
вопр.
В
61
Г
Б
62
А
А
63
В
Б
64
Б
Г
65
А
В
66
Г
Г
67
Б
В
68
А
А, Б, Г
69
Б
А
70
А
Б
71
А, В, Г
ответ
№
вопр.
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
Ответ
Г
Б
А
Г
В
А
А
А
Б
В
В
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Д
Г
В
А
Б
Б
Б
Г
В
Б
Б
Г
Д
Г
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
А
Б
Г
Г
В
В
А
Г
Б
В
Г
А
Б
А
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
В
Б
В
Г
В
В
А
Г
Б
А
Б
В
Б
Б
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
26
27
28
29
30
Б
Б
Д
А
Г
56
57
58
59
60
В
А
Б
А
В
86
87
88
89
90
Б
А, Б, Г
Б, В
Б
В
116
117
118
119
120
Б
В
Г
А
В
Б, В
А
Б, Г
В
В, Г
абсорбционной
В
А
электрической
станцией
Б
В
А
А, Б
Г
Рекомендации студенту:
1. В тесте использована закрытая форма вопросов. При ответе на закрытую форму вопроса
необходимо выбрать правильный ответ, поставив галочку напротив соответствующего
ответа. В данном тесте может несколько правильных вариантов ответа.
Пример:
Вопрос 82. Определите вид уравнения М1c1 (t1n  t1k )  M 2c2 (t2 k  t2 n )  Qn :
А. Уравнение теплопередачи.
ν Б. Теплового баланса.
В. Теплообмена теплопроводностью.
Г. Теплоотдачи конвекцией.
Рекомендации преподавателю:
Критерии оценки:
- В каждом тесте темы 40 вопросов.
- Максимальный балл – 5 – соответствует выполнению 85% и более тестовых заданий
(ТЗ).
- 4 балла соответствует выполнению 70-84% ТЗ.
- 3 балла соответствует выполнению 55-69% ТЗ.
- 2 балла соответствуют выполнению 49-54% ТЗ.
- 1-0 балл соответствует выполнению менее 49% ТЗ и в рейтинг студента не вносится.
Комплекс тестовых заданий для промежуточного контроля
Дисциплина «Машиноведение»
Промежуточный тест
Вариант 1
1. Изучает закономерности взаимного превращения тепловой и механической энергии и
свойства тел, участвующих в этих превращениях:
а) теплотехника;
б) термодинамика;
в) техническая термодинамика.
2. Термодинамическую систему, которая не может обмениваться с окружающей средой
теплотой, называют:
а) адиабатной;
б) закрытой;
в) изолированной.
3. μСр:
а) удельная мольная теплоемкость при постоянном давлении;
б) удельная массовая теплоемкость;
в) удельная объемная теплоемкость.
4. Двигатель, который позволял бы получать работу без энергетических затрат, называют:
а) вечным двигателем второго рода;
б) вечным двигателем первого рода.
5. Какая схема приведена на рисунке:
а) теплового двигателя;
б) холодильной машины.
6. Какой процесс представлен на диаграммах:
а) изотермический;
б) изохорный;
в) адиабатный.
7. От чего зависит термический КПД цикла Карно:
а) от вида газа, применяемого в качестве рабочего тела;
б) от абсолютных температур горячего и холодного источников;
в) от выбора горячего источника.
8. Перенос теплоты вместе с макроскопическими объемами вещества называется:
а) теплопередачей;
б) излучением;
в) конвекцией.
9. Теплообменный аппарат, в котором теплота от одного теплоносителя к другому
передается через разделяющую их стенку, называется:
а) регенеративным;
б) смесительным;
в) рекуперативным.
10. Теплообмен между поверхностью и газом происходит путем:
а) излучения;
б) конвекции;
в) теплопередачи.
11.Газ массой 0,5кг расширяется по изобаре при абсолютном давлении 0,4 МПа, при этом
его температура повышается от 1000С до 3000С. Найти: конечный объем газа,
совершенную им работу и подведенную теплоту.
12.Плоская стальная стенка толщиной 10мм, имеющая коэффициент теплопроводности 40
Вт/мК с одной стороны омывается газами. С другой стороны стенка изолирована от
окружающего воздуха плотно прилегающей к ней пластиной толщиной 12мм с
коэффициентом теплопроводности 0,15 Вт/мК. Определить плотность теплового потока и
температуру между стенкой и пластиной, если температура внутренней поверхности
стенки 3300С, а температура наружной поверхности пластины 200С.
13.Определить удельный лучистый тепловой поток между двумя параллельно
расположенными плоскими стенками, имеющими температуру 2000С и 400С и
коэффициенты черноты 0,55 и 0,52, если между ними нет экрана.
14.Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в котором
жидкость нагревается горячими газами. Расчет произвести для прямоточной и
противоточной систем. Температура газа: 3000С и 1500С, температура воды: 100С и 800С,
коэффициент теплопередачи равен 30 Вт/м2К, расход жидкости 1,4кг, средняя
теплоемкость жидкости – 2,93кДж/(кгК)
Вариант 2
1. Каким числом независимых параметров характеризуют состояние рабочего тела:
а) 2;
б) 3;
в) 4
2.
Когда теплота и работа считаются положительными, когда – отрицательными:
а) положительными - теплота подводится, тело совершает работу, отрицательными – в
противоположном случае;
б) положительными – теплота подводится, над телом совершают работу;
в) положительными – теплота отводится, тело совершает работу.
3.
Как называется процесс, в котором вся подведенная теплота идет на увеличение
внутренней энергии:
а) изобарный;
б) изохорный;
в) адиабатный.
4. Пар, находящийся в термическом и динамическом равновесии с жидкостью, из которой
он образуется:
а) влажным насыщенным;
б) сухим насыщенным;
в) насыщенным.
5. Специально спрофилированные каналы для разгона рабочей среды и придания потоку
определенного направления называются:
а) диффузорами;
б) теплообменниками;
в) соплами.
6. λ (Вт/(мК) - :
а) термическое сопротивление;
б) коэффициент теплопроводности;
в) коэффициент теплоотдачи.
7. Диаграмма какого процесса изображена на рисунке:
а) адиабатного;
б) изохорного;
в) изотермического.
8. А = ЕА/Епад - :
а) коэффициент отражения;
б) коэффициент пропускания;
в) коэффициент поглощения.
9. Какой теплообменник представлен на рисунке:
а) рекуперативный;
б) регенеративный;
в) с промежуточным теплоносителем.
10.Что такое коэффициент избытка воздуха:
а) объем непрореагировавшего воздуха;
б) отношение количества воздуха, действительно поданного в топку, к теоретически
необходимому;
в) коэффициент избыточного объема воздуха.
11.В резервуаре объемом 1 м3 находится азот под давлением 0,5 МПа при температуре
293 К. Как изменится температура и давление, если к нему подвести теплоту 275 кДж.
12.Слой льда на поверхности воды толщиной 250 мм, температура на нижней
поверхности 00С, температура наружного воздуха -150С. Определить тепловой поток
через 1 м2, если коэффициент теплопроводности равен 2,25 Вт/(мК). Как изменится
тепловой поток, если слой льда покроется слоем снега толщиной 155 мм, коэффициент
теплопроводности снега 0,465
Вт/(мК), температура наружного воздуха будет -250С.
13.Определить удельный лучистый тепловой поток между двумя параллельно
расположенными плоскими стенками, имеющими температуру 2500С и 300С и
коэффициенты черноты 0,5 и 0,6, если между ними нет экрана.
14.Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в котором
жидкость нагревается горячими газами. Расчет произвести для прямоточной и
противоточной систем. Температура газа: 3250С и 1750С, температура воды: 150С и
800С, коэффициент теплопередачи равен 30 Вт/м2К, расход жидкости 1,3кг, средняя
теплоемкость жидкости – 2,93кДж/(кгК)
Вариант 3
1. Изолированной называется система:
а) вещество которой не проходит через ее границы;
б) система, не обменивающаяся с внешней средой ни веществом, ни энергией;
в) система, не обменивающаяся теплотой.
2. рV = MRT:
а) уравнение состояния реального газа;
б) уравнение Клапейрона – Менделеева;
в) уравнение Клапейрона.
3. Процесс, в котором работа совершается лишь за счет уменьшения внутренней
энергии называется:
а) изотермическим;
б) адиабатным;
в) изобарным.
4. Наименьшее давление, при котором возможно равновесие воды и насыщенного
пара – это:
а) давление в тройной точке;
б) давление в критической точке;
в) давление в пограничной точке.
5. Дросселирование – это:
а) процесс торможения потока и повышения давления;
б) процесс придания потоку определенного направления;
в) процесс уменьшения давления, в результате которого не увеличивается
кинетическая энергия, не совершается техническая работа.
6. Основной закон теплопроводности:
а) закон Стефана – Больцмана;
б) закон Фурье;
в) закон Ньютона-Рихмана.
7. Устройство, предназначенное для нагревания, охлаждения или для изменения
агрегатного состояния теплоносителя:
а) компрессор;
б) тепловой двигатель;
в) теплообменный аппарат.
8. Что определяют при конструктивном расчете теплообменного аппарата:
а) проверяют пригодность данного теплообменника для какого-то технологического
процесса;
б) рассчитывают поверхность теплообменника;
в) определяют конечные параметры теплоносителей.
9. Количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы топлива:
а) теплота сгорания топлива;
б) низшая теплота сгорания топлива;
в) высшая теплота сгорания топлива.
10.По принципу смесеобразования газовые горелки можно разделить на:
а) кинетические и диффузионные;
б) инжекционные и диффузионные;
в) инжекционные и с принудительной подачей топлива.
11.2 кг кислорода с начальным давлением 6 МПа и начальной температурой 17 0С
расширяются до конечного давления 0,1 МПа. Определить объем кислорода в начале и
конце расширения и работу расширения.
12.Рассчитать теплопотери через глухую стену здания размером 2,5х4м зимой (t1 =
200C; t2 = - 200C). Стена сделана из кирпича (коэффициент теплопроводности 0,5
Вт/(мК), толщина стены 0,5м. Коэффициенты теплоотдачи конвекцией: α1 = 10
Вт/(м2К); α2 = 30 Вт/(м2К).
13.Определить удельный лучистый тепловой поток между двумя параллельно
расположенными плоскими стенками, имеющими температуру 3000С и 200С и
коэффициенты черноты 0,6 и 0,7, если между ними нет экрана.
14.Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в котором
жидкость нагревается горячими газами. Расчет произвести для прямоточной и
противоточной систем. Температура газа: 3500С и 2000С, температура воды: 200С и
1000С, коэффициент теплопередачи равен 30 Вт/м2К, расход жидкости 1,2кг, средняя
теплоемкость жидкости – 2,93кДж/(кгК)
Вариант 4
1. Если все параметры системы при протекании термодинамического процесса
меняются достаточно медленно по сравнению с соответствующим процессом
релаксации, то такой процесс будет называться:
а) изолированным;
б) неравновесным;
в) равновесным.
2. Какой цикл представлен на диаграммах:
а) обратный цикл Карно;
б) прямой цикл Карно;
в) обобщенный цикл Карно.
3. Как называется процесс, в котором подведенная к рабочему телу теплота численно
равна изменению энтальпии:
а) изобарный;
б) изотермический;
в) политропный.
4. Пар, температура которого превышает температуру насыщенного пара того же
давления, называется:
а) сухим насыщенным паром;
б) перегретым паром;
в) насыщенным паром.
5. Массовой, объемной, мольной долей задается:
а) теплоемкость;
б) истинная теплоемкость;
в) состав газовой смеси.
6. устройство, предназначенное для сжатия и перемещения газов:
а) компрессор;
б) сопло;
в) тепловой двигатель.
7. Теплопроводность – это:
а) процесс переноса теплоты вместе с макроскопическими объемами вещества;
б) теплообмен между жидкостью и твердым телом;
в) процесс переноса теплоты микрочастицами.
8. Зависит от физических свойств жидкости и характера ее движения:
а) коэффициент теплоотдачи;
б) коэффициент теплопроводности;
в) термическое сопротивление.
9. Теплообменники, в которых смешиваются теплоносители, не требующие
дальнейшего разделения называются:
а) рекуперативными;
б) смесительными;
в) теплообменниками с промежуточным теплоносителем.
10.Основным показателем топки яляется:
а) уравнение теплового баланса;
б) химический недожог;
в) теплонапряжение топочного объема.
11.4кг воздуха с начальным давлением 1,2МПа и начальной температурой
-100С сжимаются адиабатно до конечного давления 0,2МПа. Определить объем и
температуру воздуха в конце сжатия, работу сжатия и изменение внутренней энергии,
если показатель адиабаты равен 1,4.
12.Какую среднюю температуру должен иметь пар в рубашке аппарата, чтобы при
расходе теплоты на процесс Q = 180 кДж/с поддерживать температуру продукта t2 =
900С?. Площади контакта стенок аппарата с продуктом и паром, находящимся в
рубашке, F = 2м2. Толщина стальной стенки аппарата 3 мм, коэффициент теплоотдачи
от пара к стенке α1 = 10000 Вт/(м2К), коэффициент теплоотдачи от стенки к продукту
α2 = 2000 Вт/(м2К) и коэффициент теплопроводности стенки 50 Вт/(мК).
13.Определить удельный лучистый тепловой поток между двумя параллельно
расположенными плоскими стенками, имеющими температуру 3000С и 200С и
коэффициенты черноты 0,6 и 0,7, если между ними нет экрана.
14.Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в котором
жидкость нагревается горячими газами. Расчет произвести для прямоточной и
противоточной систем. Температура газа: 3500С и 2000С, температура воды: 200С и
1000С, коэффициент теплопередачи равен 30 Вт/м2К, расход жидкости 1,2кг, средняя
теплоемкость жидкости – 2,93кДж/(кгК)
Рекомендации студенту:
1. В тесте использованы две формы вопросов: закрытая и в форме задачи. При ответе на
закрытую форму вопроса необходимо выбрать правильный ответ, поставив галочку
напротив соответствующего ответа. В данном тесте может несколько правильных
вариантов ответа. Тест в форме задачи требует знания основной формулы той темы, по
которой составлена данная задача.
Рекомендации преподавателю:
Критерии оценки:
Создано 4 варианта контрольных заданий. В каждом тесте 14 вопросов.
- Максимальный балл – 5 – соответствует выполнению 85% и более тестовых заданий
(ТЗ).
- 4 балла соответствует выполнению 70-84% ТЗ.
- 3 балла соответствует выполнению 55-69% ТЗ.
- 2 балла соответствуют выполнению 49-54% ТЗ.
- 1-0 балл соответствует выполнению менее 49% ТЗ и в рейтинг студента не вносится.
УФ-12 Вопросы к зачету по дисциплине «Теплотехника»
1. Основные понятия и исходные положения теплотехники.
2. Основные понятия технической термодинамики.
3. Термодинамические параметры состояния.
4. Уравнение состояния идеальных и реальных газов.
5. Внутренняя энергия, работа расширения, теплота процесса.
6. Первый закон термодинамики.
7. Энтальпия и энтропия.
8. Прямой цикл Карно.
9. Обратный цикл Карно. Второй закон термодинамики.
10. Термодинамические процессы идеальных газов.
11. Процесс парообразования.
12. Термодинамические процессы реальных газов.
13. Уравнение первого закона термодинамики для потока.
14. Сопла и диффузоры.
15. Дросселирование газов и паров.
16. Термодинамический анализ процессов в компрессорах.
17. Циклы ДВС.
18. Цикл газотурбинной установки.
19. Циклы паротурбинных установок.
20. Способы передачи теплоты.
21. Теплопроводность.
22. Основной закон конвективного теплообмена. Понятие о теории подобия.
23. Теплоотдача при вынужденном движении теплоносителя.
24. Теплоотдача при естественной конвекции.
25. Теплоотдача при изменении агрегатного состояния вещества.
26. Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде.
27. Использование экранов для защиты от излучения.
28. Перенос лучистой энергии в поглощающей и излучающей среде.
29. Теплопередача.
30. Интенсификация теплопередачи и тепловая изоляциыя.
31. Теплообменные аппараты: их виды, принцип работы и области применения.
32. Виды теплового расчета теплообменников.
33. Виды и характеристика топлива.
34. Расчеты процессов горения твердого, жидкого и газообразного топлива.
35. Особенности сжигания газа.
36. Форсунки и топки для жидкого топлива.
37. Особенности сжигания твердых топлив.
38. Паровые турбины.
39. Газотурбинные установки.
40. Двигатели внутреннего сгорания: классификация, принцип работы и область
применения.
41. Технико-экономические показатели ДВС.
42. Тепловой баланс двигателя.
43. Тепловые электрические станции: их разновидности и технико-экономические
показатели.
44. Атомные электрические станции.
45. Альтернативные источники получения энергии.
10.4 Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний,
умений, навыков и (или) опыта деятельности характеризующих этапы
формирования компетенций.
Студенты, набравшие по дисциплине менее 35 баллов, к зачету не допускаются.
Студенты, не допущенные к сдаче зачета, сдают текущие формы контроля в соответствии
с установленным графиком и набирают пороговое значение баллов.
Шкала перевода баллов в оценки
Если в период проведения текущей аттестации студент набрал:
от 61 до 75 баллов – оценка «удовлетворительно»
от 76 до 90 баллов – оценка «хорошо»
от 91 до 100 баллов – оценка «отлично»
Студентам, не набравшим в семестре необходимого количества баллов по
уважительной причине (болезнь, участие в соревнованиях, стажировка и др.),
устанавливаются индивидуальные сроки сдачи зачета.
11. Образовательные технологии.
При изучении дисциплины «Теплотехника» используются лекция-беседа, лекциядискуссия, лекция с запланированными ошибками, деловая игра-дискуссия «Оценка
различных источников энергии» с позиций экологии, проектная технология (аудиторные
занятия).
12. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).
12.1 Основная литература:
1. Трофимова, Т.И. Курс физики [Текст] : учеб.пособие для вузов / Т. И.
Трофимова. - 12-е изд., стер. - М. : Академия, 2006. - 560 с. – 20 экз.
12.2. Дополнительная литература:
1.
http://www.edu.ru
Российское
образование
Федеральный
портал
http://www.elementy.ru - сайт, содержащий информацию по всем разделам дисциплины –
эл.ресурс
2.
http://nrc.edu.ru/est - электронный учебник Аруцев А.А. и др. «Концепции
современного естествознания» - эл.ресурс
3.
http://www.naturalscience.ru - сайт, посвященный вопросам естествознания
http://www.college.ru - сайт, содержащий открытые учебники по естественнонаучным
дисциплинам- эл.ресурс
4.
http://www.ecologylife.ru
сайт,
посвященный
вопросам
экологии
http://www.ecologam.ru - сайт, посвященный вопросам экологии - эл.ресурс
5.
http://www.krugosvet.ru - сетевая энциклопедия «Кругосвет»- эл.ресурс
6.
http://ru.wikipedia.org - сетевая энциклопедия «Википедия» - эл.ресурс
7.
http://www.macroevolution.narod.ru - сайт, посвященный вопросам эволюции
8.
http://www.si.edu/guides/russian.htm - сайт Смитсоновского музея в Вашингтоне, его
естественнонаучная коллекция, происхождение человека - эл.ресурс
9.
http://www.raen-noos.narod.ru - о ноосфере на сайте Российской академии
естественных наук- эл.ресурс
10.
http://www.openclass.ru -открытый класс - сетевые образовательные сообществаэл.ресурс
12.3 Интернет-ресурсы:
Наименование
№
электроннобиблиотечной системы
Принадлежн
ость
Адрес сайта
Наименование
организациивладельца, реквизиты
(ЭБС)
договора на
использование
1.
Электронно-библиотечная
система «Университетская
библиотека онлайн»
сторонняя
http://biblioclub.r
u
подписка ТюмГУ
2.
Электронно-библиотечная
система Elibrary
сторонняя
http://elibrary.ru
ООО "РУНЭБ".
Договор № SV-2503/2014-1 на период с 05
марта 2014 года до 05
марта 2015 года.
3.
Универсальная справочно- сторонняя
информационная
полнотекстовая база
данных “East View” ООО
«ИВИС»
http://dlib.eastvie
w.com/
ООО "ИВИС".
4.
Электронная библиотека:
Библиотека диссертаций
сторонняя
5.
Межвузовская
электронная библиотека
(МЭБ)
корпоративн
ая
6.
Автоматизированная
сторонняя
библиотечная
информационная система
МАРК-SOL 1.10 (MARC
21) (Электронный каталог)
библиографическая база
данных
Договор № 64 - П от 03
апреля 2014 г. на период
с 04 апреля 2014 года до
03 апреля 2015 года.
http://diss.rsl.ru/?l подписка ТюмГУ (1
ang=ru
рабочее место, подписка
в 2015 г.)
http://icdlib.nspu.
ru/
локальная сеть
Совместный проект с
ФГБОУ ВПО
«Новосибирский
государственный
педагогический
университет»
Научнопроизводственное
объединение
«ИНФОРМ-СИСТЕМА».
Гос.контракт № 07034 от
20.09.2007 г., бессрочно
13. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень
программного обеспечения и информационных справочных систем (при
необходимости).
Пакет программ Microsoft Office.
14. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины
(модуля).
Для обеспечения освоения данной дисциплины имеются: оборудованные
аудитории; технические средства обучения (электронные доски, компьютеры,
программное обеспечение); выход в Интернет; аудио- и видеоаппаратура; наглядные
пособия; пакеты компьютерных программ.
15. Методические указания по освоению дисциплины (модуля).
Методические рекомендации преподавателю:
1. Методические рекомендации преподавателю по проведению занятий
Для освоения дисциплины «Теплотехника» используются знания, умения и виды
деятельности, сформированные в процессе изучения раздела «Молекулярная физика м
термодинамика» дисциплины «Физика», изучаемой в вузе и школьного курса физики.
В лекциях следует приводить разнообразные практические примеры, которые
позволяют лучше освоить теоретический материал. Вопросы, рассматриваемые на
практических занятиях, должны, с одной стороны, тесно увязывать предлагаемые для
рассмотрения примеры с соответствующей программой курса «Теплотехника», а, с другой
стороны, необходимо как можно больше предлагать тем, наполненных практическим
содержанием, чтобы показать возможность и целесообразность использования
рассматриваемых законов в практических вопросах.
На занятиях необходимо не только сообщать студентам те или иные знания по
дисциплине, но и развивать у студентов логическое мышление, расширять их кругозор.
Для более глубокого освоения дисциплины следует заинтересовывать студентов в научноисследовательской работе, в написании рефератов, получении практических навыков по
расчету и конструированию машин и аппаратов.
2. Методические рекомендации по организации контроля знаний студентов:
Для обеспечения оценки уровня подготовленности студентов следует использовать
разнообразные
формы
контроля
усвоения
учебного
материала.
Контрольные опросы (КО) и тесты позволяют выявить уровень усвоения теоретического
материала, владения терминологией курса. Ведение подробных конспектов лекций
способствует успешному овладению материалом, наличие записей облегчает в
дальнейшем подготовку студентов к тестированию и сдаче экзамена. Проверка
конспектов (ПК) применяется для формирования у студентов ответственного отношения к
учебному процессу, а также с целью обеспечения дальнейшей самостоятельной работы
студентов. Тестирование проводится после изучения законченного блока теоретического
и практического материала. Успешное выполнение тестовых заданий может быть
гарантировано только при условии активной постоянной как аудиторной, так и
самостоятельной работы студента.
3. Методические рекомендации по организации самостоятельной работы студентов:
Самостоятельная работа студентов является важнейшей составной частью учебной
работы и предназначена для достижения следующих целей:
 закрепление и углубление полученных знаний, умений и навыков;
 подготовка к предстоящим занятиям, экзамену;
 формирование культуры умственного труда и самостоятельности в поиске и
приобретении новых знаний.
Средствами обеспечения самостоятельной работы студентов по дисциплине
«Теплотехника» являются учебники, и учебные пособия, приведенные в списке основной
и дополнительной литературы, а также методические рекомендации используемые на
практических и лабораторных занятиях.. Кроме того, студент может использовать
Интернет.
Методические рекомендации студентам:
1. Методические рекомендации по изучению дисциплины
Теплотехническая
подготовка
студентов
по
направлению
«Технологическое образование» имеет ряд особенностей, которые
характером их будущей практической деятельности в учреждениях
Большинство технологических процессов протекает с выделением или
бакалавриата
обусловлены
образования.
поглощением
теплоты, а также с широким использованием электрической и механической энергии,
которые вырабатываются в различных теплосиловых установках и тепловых двигателях.
Разобраться в конструкциях тепловых машин, топочных и котельных установок
невозможно без знаний законов термодинамики, поэтому освоение дисциплины следует
начинать с первого и второго термодинамического законов. Необходимо иметь понятия о
теплопроводности, теплопередаче, чтобы творчески подходить к моделированию новых
энергетических устройств и уметь использовать теоретические знания в практической
работе. Особое внимание студентам необходимо обратить на вопросы экологии при
использовании теплоты.
2. Методические рекомендации по организации самостоятельной работы
Для повышения эффективности самостоятельной работы студентов рекомендуется
следующий порядок ее организации. Сначала изучаются теоретические вопросы по
соответствующей теме с проработкой как конспектов лекций, так и учебников. Особое
внимание следует обратить на понимание основных понятий и определений, что
необходимо для правильного понимания дисциплины. Затем нужно самостоятельно
разобрать и решить рассмотренные в лекции или в тексте примеры, выясняя в деталях
практическое значение выученного теоретического материала. После чего еще раз
внимательно прочитать все вопросы теории, и соотнести их с практическими вопросами.
Усвоение учебного материала должно происходить постепенно в течение семестра, а не
единовременно за день до экзамена. Неправильная организация самостоятельной учебной
работы может нанести существенный вред физическому и психическому здоровью.
3.Методические рекомендации
семинарских) занятий
по
выполнению
практических
(лабораторных,
Помимо лекций студент должен систематически и полно готовиться к каждому
практическому занятию. Предварительно требуется изучить материал соответствующих
лекций и прочитать учебник. Затем следует выполнить все домашние и незаконченные
аудиторные задания. Практические занятия проводятся с целью углубленного освоения
материала лекции, выработки навыков в решении практических вопросов. Главным
содержанием практических занятий является активная работа каждого студента.
Дополнения и изменения к рабочей программе на 2015 / 2016 учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
2015 г.
Заведующий кафедрой
/ Т.С. Мамонтова /
Подпись
Ф.И.О.
«
»