Термодинамика и теплообмен. Вопросы к экзамену.
Вопросы по подразделу «Термодинамика»:
- Термодинамика. Предмет исследования термодинамики. Основные разделы термодинамики.
- Термодинамическая система и ее состояние. Термодинамический процесс.
- Термические параметры состояния. Термическое уравнение ссотояния.
- Газовые смеси. Методы описания состава газовых смесей и расчет газовой постоянной и удельной теплоемкости газовой смеси.
- Энергетические характеристики термодинамических систем. Закон эквивалентных превращений. I начало термодинамики.
- Работа и теплота.
- Энтальпия.
- Понятие о теплоемкости. Теплоемкость идеального газа.
- I начало (закон) термодинамики. Суть и формулировки. Общее аналитическое выражение.
- Запись I закона термодинамики для закрытых систем.
- Запись I закона термодинамики для открытых систем.
- Уравнение I закона термодинамики для потока. Работа проталкивания.
- Деформационная, техническая и располагаемая работа. Уравнение I закона термодинамики в механической форме.
- II закон термодинамики. Основные формулировки. Тепловая машина: общие понятия.
- Тепловые двигатели, холодильные машины и тепловые насосы. Принцип работы и параметры их оценки.
- Цикл Карно.
- Интеграл Клаузиуса.
- Энтропия.
- Равновесные термодинамические процессы и их обратимость.
- Политропный процесс. Уравнение процесса.
- Энергетические характеристики политропного процесса.
- Термодинамика равновесных процессов течения газов в каналах. Скорость истечения и расход газа при дозвуковом течении.
- Истечение газа из сужающихся сопел.
- Истечение газа из сопла при наличии трения.
- Исследование процесса истечения. Комбинированные сопла.
- Дросселирование газа.
- Машины для расширения и сжатия газа. Поршневой компрессор. Работа и мощность на привод компрессора.
- Многоступенчатый компрессор.
- Детандеры.
- Циклы двигателей внутреннего сгорания. Цикл Тринклера.
- Циклы Дизеля, Отто. Сравнение термодинамической эффективности циклов Отто, Дизеля, Тринклера.
- Цикл Стирлинга.
- Цикл газотурбинной установки с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Брайтона).
- Цикл газотурбинной установки с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл Гемфри).
- Регенеративные циклы газотурбинных установок.
- Циклы бескомпрессорных воздушно-реактивных двигателей.
- Циклы ТРД, ТРДФ, ТРДД.
- Цикл ЖРД.
- Цикл Ранкина.
- Цикл парогазовой установки.
- Реальные газы и пары: p-v диаграмма. Критическое состояние. Уравнение состояния Ван-дер-Ваальса.
- Изменение агрегатного состояния вещества (p-T) диаграмма.
- Циклы холодильных машин и тепловых насосов. Цикл Лоренца.
- Цикл парокомпрессионной холодильной машины.
Вопросы по подразделу «Теплообмен»:
- Основные понятия и определения теории теплопередачи. Виды теплопередачи. Методы исследования теплопередачи.
- Теплопроводность. Механизм теплопроводности в различных средах. Температурное поле. Температурный градиент.
- Тепловой поток. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности и его физический смысл.
- Дифференциальное уравнение теплопроводности.
- Частные случаи дифференциального уравнения теплопроводности.
- Условия однозначности для процессов теплопроводности. Прямая и обратная задачи теплопроводности.
- Теплопроводность плоской стенки.
- Теплопроводность многослойной плоской стенки.
- Передача теплоты через цилиндрическую стенку.
- Критический диаметр изоляции цилиндрической стенки.
- Теплопроводность шаровой стенки.
- Теплопроводность тел неправильной формы.
- Конвекция и конвективный теплообмен. Основные понятия и определения. Уравнение Ньютона - Рихмана. Свободная и вынужденная конвекция.
- Физические свойства жидкостей. Коэффициенты вязкости, к-т изотермической сжимаемости, к-т объемного расширения.
- Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена при ламинарном режиме течения.
- Условия однозначности для дифференциальных уравнений конвективного теплообмена.
- Гидродинамический и тепловой пограничные слои.
- Ламинарный и турбулентный режимы течения.
- Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена при турбулентном режиме течения.
- Основы теории подобия. Критерии подобия.
- Получение критериев подобия на примере рассмотрения задачи вынужденной конвекции у плоской стенки.
- Числа Нуссельта, Рейнольдса, Прандтля, Грасгофа и их физический смысл.
- Условия подобия физических процессов.
- Естественно-конвективный теплообмен пластин и труб; влияние ориентации поверхности.
- Передача теплоты через щели и зазоры. Теплообмен в ограниченном пространстве.
- Теплоотдача при обтекании плоской поверхности.
- Особенности теплообмена при высоких скоростях.
- Теплоотдача при течении жидкости в трубах.
- Теплоотдача при поперечном обтекании одиночной трубы.
- Теплоотдача при поперечном обтекании пучка труб.
- Теплообмен при кипении в большом объеме. Режимы кипения. Кривая кипения. Кризисы теплоотдачи I и II рода.
- Теплообмен при кипении жидкости в каналах. Режимы течения. Кризис теплоотдачи при кипении жидкости в каналах.
- Теплоотдача при конденсации пара. Режимы конденсации. Теплообмен при пленочной конденсации пара на вертикальной стенке. Поправки на наклон стенки, на изменение свойств конденсата, на развитие волнового течения.
- Влияние различных факторов на процесс конденсации.
- Теплоотдача при конденсации пара в трубах.
- Тепловое излучение. Основные понятия и определения.
- Виды лучистых потоков.
- Закон Планка. Закон Стефана-Больцмана.
- Закон Кирхгофа. Закон Ламберта.
- Лучистый теплообмен между параллельными плоскими поверхностями.
- Теплообмен при наличии экранов.