ЭКЗ_ВОПР_ТДВ_10
.docВОПРОСЫ
экзаменационных билетов
по дисциплине «Тепловые двигатели и нагнетатели» (гр. ЭП-31, 2010 г)
Тепловые двигатели
-
Назначение, роль и место тепловых двигателей и нагнетателей в современной экономике. Парогазовая силовая установка как пример комплексного применения этих машин.
-
Принцип действия и основы устройства паровых турбин. Особенности работы активных и реактивных турбин, степень реактивности турбины.
-
Классификация паровых турбин (по назначению, по конструктивному выполнению, по принципу действия, по принципу парораспределения).
-
Понятие о сопловой и лопаточной решетках, характеристики решетки. Треугольники скоростей и основы газодинамического расчета решеток (определение скоростей на выходе из сопла и на входе и выходе для лопаточного канала).
-
Расчет размеров сопла и межлопаточных каналов в паровых и газовых турбинах.
-
Расчет крутящего момента и теоретической мощности ступени давления
-
Выбор числа ступеней и числа цилиндров паровой турбины.
-
Типы потерь и структура КПД паровой турбины и ГТУ.
-
Работа турбины на частичных режимах, способы регулирования мощности.
-
Тепловая схема теплосиловой установки с отбором пара на регенерацию и теплофикацию.
-
Классификация и принципиальные схемы ГТУ внутреннего и внешнего сгорания.
-
Преимущества и недостатки импульсных ГТУ.
-
Рабочие процессы проточных многоагрегатных ГТУ (с несколькими камерами сгорания).
-
Т-s диаграмма рабочего процесса многоступенчатой газовой турбины с дожиганием топлива и регенерацией тепла отработанных газов.
-
Тепловой баланс ГТУ, система коэффициентов эффективности.
-
Режимы работы и способы регулирования мощности ГТУ.
-
Преимущества и недостатки двухвальных газовых турбин.
-
Конструктивные особенности турбокомпрессоров ГТУ.
-
Устройство камер сгорания ГТУ, особенности запуска ГТУ в работу.
-
Особенности конструктивного выполнения газовых турбин.
-
Реальные процессы сжатия в компрессоре и расширения в турбине, замена их усредняющими политропами, показатели этих политрпоп.
-
Назначение и классификация поршневых ДВС, их основные входные и выходные параметры. Безразмерные характеристики цикла ДВС.
-
. Определение основных размеров рабочего цилиндра, числа цилиндров и числа оборотов двигателя. Основы теплового расчета ДВС.
-
Потери работоспособности в ДВС, понятие о внутреннем относительном КПД. Эффективный КПД двигателя. Среднее индикаторное и среднее эффективное давление.
-
Кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма.
-
Силы, действующие в поршневых ДВС, их уравновешивание
-
Средняя скорость поршня как мера быстроходности двигателя.
-
Принципиальные конструктивные решения для четырехтактных двигателей.
-
Система питания дизелей, ее назначение и устройство основных агрегатов.
-
Скоростные и нагрузочная характеристики ДВС.
-
Двухтактные двигатели, особенности их конструкций и расчета.
Нагнетатели
-
Деление газовых нагнетателей на компрессоры, газодувки и вентиляторы. Другие виды нагнетателей.
-
Назначение и классификация компрессоров. Допустимые степени повышения давления, многоступенчатое сжатие.
-
Газо и гидродинамические основы расчета турбогидромашин. Уравнения Бернулли, Эйлера, и неразрывности для установившихся режимов течения.
-
Устройство осевых компрессоров. Решетки направляющего аппарата и рабочих лопаток.
-
Треугольники скоростей в характерных точках осевого компрессора, определение напора и работы на привод. Внутренний политропный КПД осевого компрессора.
-
Определение числа оборотов, диаметра рабочего колеса и числа лопаток осевого компрессора.
-
Устройство и рабочий процесс центробежного компрессора. Теоретический напор и подача центробежного компрессора. Работа на привод и потребляемая мощность компрессора.
-
Определение числа оборотов, диаметра рабочего колеса и числа лопаток центробежного компрессора.
-
Принципиальная схема поршневого компрессора. Реальная индикаторная диаграмма этой машины. Коэффициент подачи компрессора, его зависимость от величины мертвого объема и других факторов.
-
Факторы, ограничивающие степень повышения давления. Определение числа ступеней компрессора. Сравнительный анализ различных вариантов сжатия газа в компрессоре (адиабатное, политропное, изотермическое).
-
Роль промежуточного охлаждения газа между ступенями компрессора.
-
Конструктивные типы поршневых компрессоров.
-
Компрессорные установки, вспомогательное оборудование этих установок.
-
Характеристики поршневого компрессора и сети потребителя. Рабочая точка на характеристике.
-
Регулирование подачи поршневого компрессора.
-
Особенности устройства и рабочего процесса центробежных вентиляторов. Конструкции рабочих колёс. Вентиляционные установки.
-
Особенности устройства осевых вентиляторов.
-
Безразмерные характеристики лопаточных машин (осевых и центробежных компрессоров и вентиляторов), их отличие от характеристик поршневых компрессоров.
-
Устойчивость режимов работы вентиляторов, помпаж и антипомпажные мероприятия.
Задачи
-
Определить действительную скорость истечения пара из сопла активной турбины, если параметры пара на входе в сопло Р1=2,0 МПа и t1=340 oC, а давление на выходе Р2=1,6 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C1=50 м/с.
-
Определить действительную скорость истечения пара из сопла реактивной турбины со степенью реактивности =0,5, если параметры пара на входе в сопло Р1=2,6 МПа и t1=340 oC, а давление на выходе Р2=1,6 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,91.
-
Определить потери энергии на преодоление внутреннего трения при истечении пара из сопла реактивной турбины со степенью реактивности =0,5, если параметры пара на входе в сопло Р1=2,7 МПа и t1=340 oC, а давление на выходе Р2=1,2 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,93. Начальная скорость пара перед соплом C1=50 м/с.
-
Определить относительную скорость течения пара на входе в лопаточную решетку активной турбины W1, если параметры пара на входе в сопло Р1=2,5 МПа и t1=340 oC, а давление на выходе Р2=1,5 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C1=50 м/с, средний диаметр ступени D=800 мм, число оборотов турбины n=3000 об/мин и входной угол 1=18о.
-
Определить относительную скорость течения пара на входе в лопаточную решетку реактивной турбины W1 со степенью реактивности =0,5, если параметры пара на входе в сопло Р1=2,5 МПа и t1=340 oC, а давление на выходе Р2=1,5 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C1=50 м/с, средний диаметр ступени D=900 мм, число оборотов турбины n=1500 об/мин и входной угол 1=20о.
-
Определить окружную скорость U на входе в лопаточную решетку реактивной турбины со степенью реактивности =0,5, если средний диаметр ступени D=1200 мм, число оборотов турбины n=3000 об/мин.
-
Определить внутренний относительный КПД ступени io при истечении пара из сопла реактивной турбины со степенью реактивности =0,5, если параметры пара на входе в сопло Р1=2,7 МПа и t1=340 oC, а давление на выходе Р2=1,5 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,93. Начальная скорость пара перед соплом C1=50 м/с.
-
Определить внутренний относительный КПД ступени io при истечении пара из сопла активной турбины, если параметры пара на входе в сопло Р1=2,5 МПа и t1=340 oC, а давление на выходе Р2=1,9 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,93. Начальная скорость пара перед соплом C1=50 м/с.
-
Определить относительную скорость течения пара W2 на выходе из лопаточной решетки реактивной турбины со степенью реактивности =0,5, если параметры пара на входе в сопло Р1=2,5 МПа и t1=340 oC, а давление на выходе Р2=1,5 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C1=50 м/с, средний диаметр ступени D=900 мм, число оборотов турбины n=1500 об/мин и входной угол 1=20о, скоростной коэффициент лопаток =0,87.
-
Определить относительную скорость течения пара W2 на выходе из лопаточной решетки активной турбины, если параметры пара на входе в сопло Р1=3,5 МПа и t1=360 oC, а давление на выходе Р2=2,5 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C1=50 м/с, средний диаметр ступени D=900 мм, число оборотов турбины n=1500 об/мин и входной угол 1=20о, скоростной коэффициент лопаток =0,87.
-
Определить абсолютную скорость течения пара С2 на выходе из лопаточной решетки реактивной турбины со степенью реактивности =0,5, если параметры пара на входе в сопло Р1=2,5 МПа и t1=370 oC, а давление на выходе Р2=1,5 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C1=50 м/с, средний диаметр ступени D=900 мм, число оборотов турбины n=1500 об/мин и входной угол 1=20о, выходной угол 2=22о, скоростной коэффициент лопаток =0,87.
-
Определить абсолютную скорость течения пара С2 на выходе из лопаточной решетки активной турбины, если параметры пара на входе в сопло Р1=2,5 МПа и t1=340 oC, а давление на выходе Р2=1,5 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C1=50 м/с, средний диаметр ступени D=900 мм, число оборотов турбины n=1500 об/мин и входной угол 1=20о, выходной угол 2=22о, скоростной коэффициент лопаток =0,87.
-
Определить площадь выходного сечения F2 одной из ступеней сопла реактивной турбины со степенью реактивности =0,5, если параметры пара на входе в сопло Р1=2,4 МПа и t1=340 oC, а давление на выходе Р2=1,1 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C1=80 м/с, действительный массовый расход пара через сопло М=2,5 кг/с.
-
Определить площадь F2 выходного сечения сопла одной из ступеней активной турбины, если параметры пара на входе в сопло Р1=2,5 МПа и t1=340 oC, а давление на выходе Р2=1,8 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C1=50 м/с, действительный массовый расход пара через сопло М=2,5 кг/с.
-
Паровая турбина работает с начальными параметрами Р0=3,5 МПа и t0=435 оС. Давление пара в конденсаторе Рк=0,008 МПа. Турбина приводит в действие электрогенератор мощностью Nг=1500 кВт. Внутренний относительный КПД турбины i0=0,77, механический КПД м=0,91, КПД генератора г=0,97. Определить действительный расход пара D (в кг/с) через турбину.
-
Паровая турбина работает с начальными параметрами Р0=3,5 МПа и t0=435 оС. Давление пара в конденсаторе Рк=0,008 МПа. Турбина приводит в действие электрогенератор. Внутренний относительный КПД турбины i0=0,77, механический КПД м=0,91, КПД генератора г=0,97. Действительный расход пара через турбину D=5 кг/с. Определить мощность электрогенератора Nг.
-
Определить эффективную мощность четырехцилиндрового четырехтактного дизеля, если среднее индикаторное давление его Рi=0,62 МПа, число оборотов n=1200 об/мин, диаметр цилиндра D=120 мм, радиус кривошипа коленчатого вала R=70 мм, механический КПД двигателя м=0,87.
-
Определить удельный эффективный расход топлива для четырехцилиндрового четырехтактного дизеля, если среднее индикаторное давление его Рi=0,62 МПа, число оборотов n=1200 об/мин, диаметр цилиндра D=120 мм, радиус кривошипа коленчатого вала R=70 мм, механический КПД двигателя м=0,87, внутренний КПД i=0,37. Теплота сгорания дизельного топлива Qрн=41500 кДж/кг.
-
Определить эффективную мощность четырехцилиндрового двухтактного дизеля, если среднее индикаторное давление его Рi=0,52 МПа, число оборотов n=1200 об/мин, диаметр цилиндра D=120 мм, рабочий ход поршня Sр=110 мм, механический КПД двигателя м=0,81.
-
Определить массовый расход воздуха для четырехцилиндрового четырехтактного дизеля, если у него число оборотов n=1200 об/мин, диаметр цилиндра D=120 мм, ход поршня S=110 мм, коэффициент наполнения цилиндров н=0,87. Температура воздуха на входе в цилиндр tвх=45 оС, давление рвх=0,095 МПа.
-
Определить среднюю скорость поршня для четырехцилиндрового четырехтактного дизеля, если у него число оборотов n=1200 об/мин, диаметр цилиндра D=120 мм, ход поршня S=110 мм.
-
Определить объем камеры сгорания для четырехцилиндрового четырехтактного дизеля, если у него диаметр цилиндра D=120 мм, ход поршня S=110 мм, а степень сжатия =16,5..
-
Определить эффективную мощность двухцилиндрового (поршни двустороннего действия) двухступенчатого поршневого компрессора, если среднее индикаторное давление его Рi=0,52 МПа, число оборотов n=1200 об/мин, диаметр цилиндра D=120 мм, ход поршня S=110 мм, механический КПД двигателя м=0,81.
-
Определить объем камеры сгорания для четырехцилиндрового двухтактного дизеля с прямоточно-клапанной продувкой, если у него диаметр цилиндра D=150 мм, рабочий ход поршня Sр=140 мм и степень сжатия =18,5.
-
Определить число ступеней сжатия и работу на привод осевого компрессора, служащего для сжатия воздуха от р1=0,1 МПа до р2=0,5 МПа с подачей G=0,2 м3/с. Температура воздуха на всасывании tвс=20 оС.
-
Определить число ступеней сжатия и работу на привод центробежного компрессора, служащего для сжатия воздуха от р1=0,1 МПа до р2=0,5 МПа с подачей G=0,2 м3/с. Температура воздуха на всасывании tвс=10 оС. Адиабатный КПД принять равным ад=0,87.
-
Определить число ступеней сжатия и работу на привод поршневого компрессора, служащего для сжатия воздуха от р1=0,1 МПа до р2=1,5 МПа с подачей G=0,2 м3/с. Температура воздуха на всасывании tвс=20 оС.