Добавил:

Reddy1922 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Московский государственный технический университет им. H.Э.Баумана

Предмет:

Научные основы криологии

Файл:

1.Билеты к экзамену.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

18.04.2023

Размер:

4.62 Mб

Скачать

☆

1 / 321 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Оглавление
БИЛЕТ 1.........................................................................................................................................................	6

1)Стационарные, нестационарные и установившиеся состояния низкотемпературных систем.

Открытые и закрытые системы..................................................................................................................

2)Ожижение газов и газовых смесей. Минимальная работа ожижения в условиях p=const

V=const. Сравнение Lmin для различных газов...........................................................................................		6
3)	Применение дросселирования в низкотемпературных установках...............................................	8
БИЛЕТ 2.......................................................................................................................................................		10
1)	Принцип сохранения массы для (нерелятивистских) систем с многокомпонентными потоками.
Примеры составления материального баланса для аппаратов и машин газоразделительных
установок....................................................................................................................................................		10

2)Охлаждение газообразных веществ в условиях открытой и закрытой термодинамической

системы. Минимальная работа, необходимая для охлаждения в условиях P=const и V=const........		11
3)	Назначение теплообменных аппаратов. Простейший расчёт теплообменного аппарата.........	11
БИЛЕТ 3.......................................................................................................................................................		13
1)	Принцип сохранения энергии. Потоки энергии (тепловые, электрические, механические,
магнитные и др.) и их численное определение. Физический смысл энтальпии потока для открытых
систем. Энергетический баланс для открытых и закрытых низкотемпературных систем.................		13

2)Откачка паров кипящей жидкости, основные отношения и способы реализации. Применение

метода откачки, температруная стратификация при откачке...............................................................	14
3) Особенности ожижения неона,водорода и гелия. ........................................................................	16
БИЛЕТ 4.......................................................................................................................................................	18

1)Методика применения принципа сохранения энергии для анализа и расчёта

низкотемпературных машин, аппаратов и установок. ..................................................................

2)Основные рабочие вещества криогенной техники. Краткая характеристика и свойства

3)Изотермическое сжатие в компрессоре для различных газов. Соотношение между

подведённой работой и отведённой теплотой................................................................................	22
БИЛЕТ 5.......................................................................................................................................................	25

1)Примеры составления энергетического баланса для различных систем и элементов

низкотемпературных установок..........................................................................................................

2)Воздух и его основные составляющие. Их краткая характеристика, свойства и области

применения в технике. Особенности ожижения...................................................................................	28
3) Особенности работы регенеративного теплообменного аппарата .................................................	29
БИЛЕТ 6.......................................................................................................................................................	33
1) Второй и третий законы термодинамики. ТеоремаНернста. Идеальная тепловая машина.....	33

2)Водород и его свойства. Орто-пара конверсия водорода. Области применения водорода в

науке и техники. Особенности ожижения...............................................................................................	34
3) Работа регенеративного теплообменного аппарата в машине Мак-Магона-Гифорда..............	35
БИЛЕТ 7.......................................................................................................................................................	37

1)	Принцип возрастания энтропии как следствие 2 закона т-д.........................................................	37
2)	Гелий, его основные изотопы. Их краткая хар-ка, св-ва, обл примен. Особенности ожиж.......	37
3)	Особенности использования детандеров в низкотемпературных установок.............................	39
БИЛЕТ 8.......................................................................................................................................................		42

1)Производство энтропии при осуществлении идеальных и реальных процессов в

низкотемпературных установках.............................................................................................................		42
2)	Теорема Гюи-Стодолы и её применение к оценке эффективности низкотемпературных циклов.
.....................................................................................................................................................................		43
3)	Основные типытеплообменных аппаратов .......................................................................................	44
БИЛЕТ 9 МЕНЯЙ К ЧЁРТОВОЙ МАТЕРИ БИЛЕТ!!!!...................................................................................		46
1)	.................................................................................................................................................................	46
2)	.................................................................................................................................................................	46
3)	.................................................................................................................................................................	46
БИЛЕТ 10.....................................................................................................................................................		47

2)Энтропийный баланс низкотемпературных систем. Следствие принципа аддитивности

энтропии.....................................................................................................................................................

3)Изотермическое сжатие в компрессоре для различных газов. Соотношение между

проведённой работой и отведённой теплотой......................................................................................		47
4)	Дифференциальный эффект дросселирования. Зависимость от температуры и давления......	50
БИЛЕТ 11.....................................................................................................................................................		52
1)	Компенсация возрастания энтропии. ТеоремаГюи-Стодолы...................................................	52
2)	Интегральный эффектдросселирования. Зависимость от температуры идавления........	52

3)Способы вычисления приращения энтропии в результате недорекуперации двухпоточного

теплоообменника.....................................................................................................................................	54
БИЛЕТ 12.....................................................................................................................................................	57

1)Степень термодинамического совершенства низкотемпературных установок и её

определение..............................................................................................................................................		57
2)	Определение характеристик цикла простого дросселирования . Ожижительный режим . ........	57
3)	Сравнение процессов выхлопа и изоэнтропного расширения .....................................................	59
БИЛЕТ 13 МЕНЯЙ К ЧЁРТОВОЙ МАТЕРИ БИЛЕТ!!!!.................................................................................		61
1)	.................................................................................................................................................................	61
2) .................................................................................................................................................................		61
3) .................................................................................................................................................................		61
БИЛЕТ .....................................................................................................................................................14		62

1)Производство энтропии в двухпоточном теплообменнике вследствие теплопритока из

окружающей среды...................................................................................................................................

2)Расширение газа в вихревых трубах, особенности рабочего процесса. Оценка эффективности.

3) Дроссельные рефрижераторные циклы. Их основные характеристики......................................

БИЛЕТ 15.....................................................................................................................................................

1)Разделение и очистка газов. Технологические процессы и очистки. Минимальная работа

разделен газообрсмесей.........................................................................................................................		67
2)	Дросселирование паров и жидкостей. Применение этих процессов в низотемпер циклах .....	67
3) Особенности применения детандеров в низкотемп установках......................................................		68
БИЛЕТ 16.....................................................................................................................................................		71
1)	Общие принципы термодинамического анализа низкотемпературных систем.........................	71
2)	Процессы сопровождающиеся понижением температуры в адиабатных условиях..................	71

3)Определение основных характеристик дроссельного цикла простого дросселирования для

рефрижератного режима.........................................................................................................................		74
БИЛЕТ 17.....................................................................................................................................................		77
1)	Возможности использования процессов, сопровождающихся понижением температуры в
адиабатных условиях, для организации низкотемпературных циклов в разных диапазонах
требуемых температур. ............................................................................................................................		77
2)	Типы низкотемпературных циклов..................................................................................................	78

3)Цикл парокомпрессионной холодильной машины и сравнение его с воздушным циклом

простого дросселирования. Основные характеристики........................................................................	80
БИЛЕТ 18.....................................................................................................................................................	81
1) Процессы размагничивания парамагнетиков ................................................................................	81

2)Понятие холодопроизводящего процесса в низкотемпературном цикле. Теорема о полной

холодопроизводительности цикла..........................................................................................................

3)Рефрижераторный цикл простого дросселирования с предварительным охлаждением. Схема,

изображение на TS диаграмме. Последовательность расчета. Основные характеристики. .............	83
БИЛЕТ 19.....................................................................................................................................................	87

1)Термодинамический анализ наиболее распространенных рабочих процессов,

сопровождающихся понижением температуры.................................................................................

2)Основные холодопроизводящие процессы. Определение полезной иполной

холодопроизводительности цикла........................................................................................................		92
3)	Термоэлектрические процессы.......................................................................................................	95
БИЛЕТ 20.....................................................................................................................................................		97
1)	Характеристики процессов дросселирования для чистых веществ и смесей.........................	97

2)Понятие теоретического цикла и его сравнение с идеальным. Критерии оптимальности

при термодинамическом анализе циклов...........................................................................................

103

3)Ожижительный цикл дросселирования с предварительным охлаждением. Схема,

изображение на T-S диаграмме. Последовательность расчета. Основные характеристики...105

БИЛЕТ 21...................................................................................................................................................		107
1)	Зависимость ah от давления и температуры.................................................................................	107
2)	Анализ процесса выхлопа – свободного выпуска газа из баллона постоянного объёма.
Уравнение процесса выхлопа. Изменение температуры и энтальпии в процессе выхлопа. Способы
реализации этого процесса....................................................................................................................		109

3)Рефрижераторный цикл дросселирования с предварительным охлаждением. Схема,

изображение на TS диаграмме. Последовательность расчёта. Основные характеристики. ...........	110
БИЛЕТ 22...................................................................................................................................................	114

1)Полная и полезная холодопроизводительность. Виды потерь в низкотемпературных

установках и их определение.................................................................................................................

114

2)Специфика организации низкотемпературных циклов с твердофазными рабочими телами.114

3)Ожижительный цикл простого дросселирования. Схема, изображение на Т-S диаграмме.

Последовательность расчета. Основные характеристики...................................................................	116
БИЛЕТ 23...................................................................................................................................................	119
1) Инверсия дроссель-эффекта. Кривые инверсии. .........................................................................	119

2)Оценка степени термодинамического совершенства. Пути повышения эффективности

низкотемпературных установок.............................................................................................................

119

3)Рефрижераторный цикл простого дросселирования. Схема, изображение наTS диаграмме.

Последовательность расчёт. Основные характеристики.....................................................................		120
БИЛЕТ 24...................................................................................................................................................		123
1)	Процесс Дросселирования. Способы реализации дросселирования........................................	123
2)	Безмашинные способы понижения температуры. ......................................................................	124
3)Использование процесса выхлопа в криогенных установках. Машина Мак-Магона-Гиффорда.126
БИЛЕТ 25...................................................................................................................................................		128

1)Равновесное адиабатное расширение газа (s-const). Зависимостьαs от давления и

температуры............................................................................................................................................

128

2)Основные принципы построения низкотемпературной установки, использующей

магнитокалорический эффект................................................................................................................		128
3)	Идеальный и реальный циклы парокомпрессионной машины.................................................	132
БИЛЕТ 26...................................................................................................................................................		133
1)	Связь αs и αh и сравнение их значений в зависимости от температуры и давления.................	133
2)	Термоэлектрическое охлаждение.................................................................................................	135
3)	Основные принципы построения низкотемпературных циклов................................................	136
БИЛЕТ 27...................................................................................................................................................		137
1)	Изотермическое сжатие в компрессоре идеальных и реальных газов......................................	137

2)Детандирование. Способы организации процессов детандирования. Оценка эффективности

расширительных машин.........................................................................................................................		139
3)	Особенности ожижения гелия..........................................................................................................	140
БИЛЕТ 28...................................................................................................................................................		142
1)	Дифференциальный, интегральный и тепловой эффект дросселирования..............................	142
2)	Производство энтропии вдвухпоточном противоточном теплообменнике.............................	144
3)	Особенности ожижения и хранения жидкого водорода.............................................................	144
БИЛЕТ 29...................................................................................................................................................		146
1)	Тепловой эффект дросселирования. Зависимость от температуры и давления.......................	146

2)Изотермическое сжатие в компрессоре реального газа. Соотношение между работой и

теплотой...................................................................................................................................................	147
3) Особенности ожижения неона. .....................................................................................................	150
БИЛЕТ 30...................................................................................................................................................	151

1)Интегральный эффект дросселирования. Зависимость оттемпературы. Сравнение с

интегральным эффектом изоэнтропного расширения........................................................................		151
2)	Закон сохранения энергии для закрытых систем.........................................................................	153
3)	Особенности процессов дросселирования газов, паров и жидкостей. .....................................	154

БИЛЕТ 1

1) Стационарные, нестационарные и установившиеся состояния низкотемпературных систем. Открытые и закрытые системы.

Типы систем:

•Закрытая система – система, не обменивающаяся с окружающей средой (другими системами) материальными потоками ( массой), но обменивающаяся с ней энергией.

•Открытая система – система, обменивающаяся с окружающей средой и материальными и энергетическими потоками.

Масса изолированной и закрытой системы всегда остаётся постоянной.

Для открытой системы закон сохранения массы можно записать в двух вариантах.

Стационарный режим (основные параметры системы неизменны во

времени):

− = 0

Нестационарный (неустановившийся) режим (материальные и
энергетические потоки изменяются во времени):
−		= (изменениемассы системы во времени)
Где
	− материальные потоки, входящие в систему;
	− материальныепотоки, выходящиеизсистемы;
	Если		= , то режимназывается нестационарнымустановившимся.

2) Ожижение газов и газовых смесей. Минимальная работа ожижения в условиях p=const V=const. Сравнение Lmin для различных газов.

Минимальная работа изобарического процесса.

Рисунок 49. Открытая система ожижения.

−

дет

+ 2

+ 1 = сж + дет

= сж − ( 1

− 2)

сж = 0( 1

− 2)

−

)

1 = 300 К; 1 = 0,1 МПа

(

−

) − (

Минимальная работа ожижения некоторых газов

Вещество

Азот

Кислород

Водород

Гелий

Минимальная

769,6

638,4

11900

6850

работа

ожижения в

изохорическом

процессе.

кг

Рисунок 51. Изохорное ожижение.
= − дет
+ 1 = сж + дет + 2	( 1	− 2) − ( 1	− 2)
= сж − ( 1 − 2) = 0

Процессы изохорного охлаждения и ожижения невозможно реализовать на практике, хотя они имеют меньшую минимальную работу по сравнению с изобарическими процессами охлаждения и ожижения. Это является следствием двух факторов:

1)Невозможность организовать замкнутый цикл в случае изохорного охлаждения и ожижения

2)Огромный перепад давлений рабочего вещества в начале и конце процессов охлаждения и ожижения.

3) Применение дросселирования в низкотемпературных установках.

Дросселированием называется изоэнтальпный процесс расширения газа в адиабатных условиях, при его движении через гидравлическое сопротивление. При этом не совершается и не выделяется никакая внешняя работа, и скоростной напор на входе и выходе из расширительного устройства остаётся неизменным.

(последнее справедливо на некотором удалении от места расширения) Дросселирование – необратимый процесс, характеризующийся потерями, которые можно вычислить через величину производства энтропии.

Рисунок 71. Схема процесса дроселлирования.

Устройства для реализации процесса дросселирования.

В микрохолодильных установках для осуществления процесса дросселирования используется калиброванное отверстие, обычно находящееся на конце трубопровода.

Рисунок 72. Микрохолодильные дроссельные устройства.

В бытовых холодильниках используется капиллярная трубка, в которой происходит процесс распределённого дросселирования.

Рисунок 73. Капиллярная трубка.

Для крупных и средних низкотемпературных установок используются регулируемые дроссельные вентили.

Рисунок 74. Регулируемый вентиль.

Криогенные дроссельные вентили нужно тщательно изолировать, чтобы гарантировать адиабатность процесса. Редко изолируют в бытовых холодильниках.

Поскольку процесс адиабатный без подвода и отвода работы, то энтальпия газа постоянна. Основное назначение процесса дросселирования – понизить температуру газа или жидкости.

Понижение температуры при падении давления в процессе дросселирования является основной характеристикой дросселирования и называется дроссель-эффектом.

1 / 321 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>