2 семестр - Теплообмен / Экзамен - Вопросы (doc) - 2007 / Список вопросов экзамен ПАХТ 6 семестр (по билетам) на печать
.docПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ
к экзамену ПАХТ (часть II)
(Цифры в скобках после вопроса показывают порядковый номер этого вопроса в билете).
_______________________1______________
2. Дифференциальное уравнение теплопроводности в неподвижной среде (уравнение Фурье) для стационарного и для нестационарного процесса. Приведите его вывод с необходимыми пояснениями, оговорив принимаемые допущения и дав обозначения входящих в него величин. Напишите, для каких расчетных целей это уравнение далее используется. Каковы размерности" и физический смысл коэффициентов теплопроводности и температуропроводности? (1)
3. Уравнение стационарной теплопроводности для плоской однослойной стенки. Выведите это уравнение из дифференциального уравнения Фурье для теплопроводности в неподвижной среде, дав обозначения входящих в него величин. Изобразите графически изменение температуры по толщине такой стенки. (1)
4. Уравнение стационарной теплопроводности для плоской многослойной стенки. Выведите это уравнение с необходимыми пояснениями и обозначениями. Изобразите и обоснуйте профиль изменения температуры по толщине слоев такой стенки (толщина слоев одинакова, а коэффициенты теплопроводности для них разные). Как зависит изменение температуры от величины коэффициента теплопроводности? (1).
5. Уравнение стационарной теплопроводности через цилиндрическую стенку. Приведите его вывод с необходимыми пояснениями и обозначениями. Изобразите графически профиль изменения температуры по толщине такой стенки. При каких условиях можно практически пренебречь кривизной цилиндрической стенки, сведя задачу к теплопроводности через плоскую стенку? (1)
6. Дифференциальное уравнение конвективного теплообмена (уравнение Фурье-Кирхгофа) для стационарного и для нестационарного процесса. Приведите его вывод с необходимыми пояснениями, указав принимаемые допущения и дав обозначения входящих в него величии. Укажите пример аналитического решения этого уравнения. Какие критерии теплового подобия получают при его подобном преобразовании? (1)
7. Путем подобного преобразования соответствующих дифференциальных уравнений получите обобщенные переменные (критерии теплового подобия) для случая принудительной конвекции: Каков общий вид критериального уравнения в этом случае для установившегося процесса? С какой целью практически используется это критериальное уравнение? Приведите обозначения всех величин, входящих в критерии подобия. (1)
8. Напишите в общем виде критериальное уравнение для расчета коэффициента теплоотдачи при принудительной конвекции без изменения агрегатного состояния; выражения критериев должны быть получены подобным преобразованием соответствующих Дифференциальных уравнений (с необходимыми пояснениями и обозначениями входящих в них величин). (1)
10. Каков общий вид критериального уравнения для расчета коэффициента теплоотдачи при естественной конвекции? Опишите, как получено выражение для критерия Грасгофа (с необходимыми пояснениями и обозначениями входящих в него величин). (1)
15. Теплоотдача при конденсации паров. Что такое пленочная и капельная конденсация? Дайте вывод уравнения для расчета коэффициента теплоотдачи при пленочной конденсации на вертикальной поверхности. Указание: толщина дельта ламинарно стекающей пленки составляет
,
где мюж
- вязкость жидкости рж
- ее плотность, g
-
ускорение свободного
падения, а Г - массовый расход жидкости, приходящийся на единицу смоченного периметра. (1)
16. Определение количества теплоты, передаваемой совместным излучением и естественной конвекцией. Приведите с необходимыми пояснениями формулу для вычисления коэффициента теплоотдачи лучеиспусканием. Каков общий вид критериальной зависимости для определения коэффициентов теплоотдачи естественной конвекцией? (1)
20. Уравнение теплопередачи через плоскую стенку при постоянных температурах теплоносителей. Выведите это уравнение, показав связь между коэффициентом теплопередачи и коэффициентами теплоотдачи: Назовите примеры теплообменных процессов, в которых температура теплоносителя не меняется вдоль теплообменной поверхности. (1)
21. Уравнение аддитивности термических сопротивлений при теплопередаче с постоянными температурами теплоносителей. Выведите это уравнение, показав связь между коэффициентом теплопередачи и коэффициентами теплоотдачи. Каковы размерности и Физический смысл коэффициентов теплопередачи теплоотдачи? (1)
22. Уравнение теплопередачи через цилиндрическую стенку при постоянных температурах теплоносителей. Дайте вывод этого уравнения с необходимыми пояснениями. В каких случаях можно практически пренебречь кривизной стенки и упрощенно рассматривать ее как плоскую? (1)
23. Уравнение теплопередачи при переменных температурах теплоносителей. Выведите уравнение для расчета средней движущей силы теплопередачи, сопроводив вывод необходимыми пояснениями и обозначениями. (1)
28. Как рассчитывают температуры поверхностей стенок теплообменных аппаратов? Получите формулы для такого расчета, дав соответствующие пояснения и обозначения всех величин. Для каких целей требуется знать температуры стенок в ходе расчета теплообменных аппаратов? (1)
62. Составьте материальный и тепловой балансы однокорпусной выпарной установки, приведя необходимые пояснения и обозначения входящих в балансовые уравнения величин. Получите выражения для расчета общей тепловой нагрузки, расхода греющего пара и количества выпариваемой воды. (1)
63. Составьте уравнения материального и теплового балансов для многокорпусной выпарной установки, работающей без отбора экстра-пара. Дайте необходимые пояснения и обозначения входящих в уравнения величин. (1)
64. Составьте уравнения теплового баланса для многокорпусной выпарной установки, приведя необходимые пояснения и обозначения входящих в эти уравнения величин. (1)
66. Общая и полезная разности температур в многокорпусных выпарных установках. Выведите с нужными пояснениями и обозначениями формулы для распределения полезной разности температур по корпусам при условии равенства их поверхностей. (1)
82. Основные модели структуры потоков в проточных аппаратах (для модели идеального смешения получите математическое описание кривой отклика на импульсный ввод индикатора). (1)
84. Дифференциальная функция распределения времени пребывания жидкости в проточных аппаратах. Каков ее физический смысл? Каким образом ее определяют экспериментально? Дайте ее графические изображения для различных структур потоков. Приведите вывод математического описания этой функции для модели идеального смешения, сопроводив его необходимыми пояснениями. (1)
_____________________2_______________________
1. Перечислите и охарактеризуйте основные физические механизмы переноса теплоты. Какие из этих механизмов характерны для газов, для капельных жидкостей и для твердых тел? (2)
9. Каков общий вид критериального уравнения для расчета коэффициента теплоотдачи при принудительной конвекции без изменения агрегатного состояния (то есть при нагреваний или охлаждении жидкостей или газов)? Приведите выражения соответствующих обобщенных переменных (критериев подобия) (2)
11. Физический смысл тепловых критериев Нуссельта и Прандтля. Назовите примерные численные значения критерия Прандтля для газов и капельных жидкостей (2)
12. Как и почему влияет гидродинамический режим течения жидкости в трубе на коэффициент теплоотдачи? Изобразите и поясните примерные профили изменения скорости и температуры в поперечном сечении трубы при ламинарном и при турбулентном режимах. (2)
13. Сопоставьте механизмы теплоотдачи при вынужденном турбулентном и ламинарном течении потоков по трубам, сопроводив рассуждения графическим изображением профилей скорости и температуры в поперечном сечении трубы для обоих случаев. (2)
14. Приведите графическое изображение характера зависимости коэффициента теплоотдачи при кипении от разности температур между стенкой и кипящей жидкостью или от удельной тепловой нагрузки. Каковы основные режимы кипения? В каком из этих режимов целесообразно работать? (2)
17. Как определяется количество теплоты, передаваемой лучеиспусканием при взаимном излучении двух тел. (2)
18. Опишите особенности излучения и лучепоглощения для газов. (2)
19. Напишите уравнение теплоотдачи и теплопередачи. Что является движущими силами этих процессов? Каковы размерности и физический смысл коэффициентов теплопередачи и теплоотдачи? Каково соотношение между этими коэффициентами?(2)
24. Как рассчитывается средняя движущая сила теплопередачи при различных взаимных направлениях движения теплоносителей? Как влияет на ее величину продольное (осевое) перемешивание потока? В каких случаях средняя движущая сила не зависит от взаимного направления потоков? (2)
25. Сопоставьте противоток и прямоток как виды взаимного направления движения теплоносителей в теплообменниках. Какой из них и почему преимущественно используют на практике? (2)
26. В каких случаях средняя движущая сила теплопередачи практически не зависит от взаимного направления движения теплоносителей (противоток, прямоток и др.)? (2)
27. Порядок расчета поверхности теплопередачи теплообменников. Приведите соответствующие, пояснения и обозначения входящих в формулы величин. (2)
29. Назовите и сопоставьте друг о другом основные теплоносители, используемые в химической промышленности для подвода теплоты. Каковы примерные температурные диапазоны применения этих теплоносителей? (2)
31. Каковы достоинства и недостатки использования топочных газов в качестве теплоносителей для подводя теплоты? (2)
32. Водяной пар как теплоноситель. Назовите области его применения, преимущества и недостатки перед другими теплоносителями. Какой пар и почему чаще используется в качестве теплоносителя - насыщенный или перегретый? Как определяется расход пара при заданной тепловой нагрузке? (2)
33. Как осуществляется отвод конденсата при использовании водяного пара в качестве теплоносителя? Каково назначение и принципы действия конденсатоотводчиков? (2)
34. Применение высокотемпературных промежуточных теплоносителей. Назовите области и способы их применения и приведите примеры таких теплоносителей. (2)
36. Сопоставьте воду и воздух как теплоносители для отвода теплоты (2)
57. Укажите цели, для которых используется выпаривание растворов при различных давлениях (атмосферном, повышенном и под вакуумом). (2)
56. Назовите и сопоставьте основные способы экономии теплоты при выпаривании растворов. (2)
67. Как определяются температурные потери и полезная разность температур в многокорпусной выпарной установке? {2)
68. Какие Вы знаете виды температурных потерь при выпаривании? Ответ сопроводите необходимыми пояснениями с обозначениями соответствующих величин.(2)
69. Назовите способы организации циркуляции жидкости в выпарных аппаратах. Каково назначение циркуляции? Как влияет циркуляция на движущую силу теплопередачи при выпаривании? (2)
70. Как определяют поверхность теплопередачи выпарных аппаратов? Напишите соответствующую формулу, пояснив, как определяются все входящие в нее величины применительно к аппаратам с циркуляцией жидкости.(2)
71. Напишите (с соответствующим обоснованием), как определяется предельное и оптимальное число корпусов многокорпусной выпарной установки.(2)
79. Назовите основные причины (механизмы) продольного (осевого) перемешивания в проточных аппаратах. Как влияет продольное перемешивание на движущую силу теплопередачи? (2)
80. Оценка структуры потоков в аппаратах путем изучения распределения времени пребывания. Опишите сущность метода, проиллюстрировав изложение графическим изображением кривых отклика. ((2))
81. Назовите и охарактеризуйте основные модели структуры потоков в проточных аппаратах. Какой вид имеют для них кривые отклика на импульсное и на ступенчатое возмущение во входящем потоке? Как влияет структура потока на движущую силу теплопередачи(2}
83. Что такое дифференциальная и интегральная функции распределения времени пребывания жидкости в проточных аппаратах? Их физический смысл и соотношение между ними {2)
85. Что такое ячеечная модель структуры потоков в аппаратах? К каким идеальным моделям приближается структура потока при уменьшении и при увеличении параметра модели - числа ячеек?(2)
86. Диффузионная модель структуры потоков в аппаратах. Что является параметром этой модели? К каким идеальным моделям приближается структура потока при уменьшении и при увеличении численного значения параметра модели?(2)
___________________3______________________
30. Назначение, устройство и действие установок для обогрева топочными газами. Изобразите схему устройства одной из таких установок, приведя необходимые пояснения и обозначения. (3)
35. Изобразите принципиальные схемы установок для подвода теплоты с помощью жидких промежуточных теплоносителей. Каковы способы организации циркуляции теплоносителей в таких установках? (3)
37. Изобразите (с необходимыми обозначениями и пояснениями) схемы устройства кожухотрубных
теплообменников. (3)
38. Изобразите (с соответствующими обозначениями) схему устройства кожухотрубного
теплообменника жесткой конструкции применительно к обогреву жидкости конденсирующимся
водяным паром. Назовите способы крепления труб в трубных решетках. (3)
39. Изобразите схемы устройства кожухотрубного и двухтрубного («труба в трубе») теплообменников. Сопоставьте достоинства и недостатки этих аппаратов и назовите области их применения. (3)
40. Изобразите схемы и опишите принципы действия кожухотрубных теплообменников с устройствами для компенсации неравномерности температурных удлинений труб и корпуса (3)
41. Изобразите (с соответствующими обозначениями) схему устройства кожухотрубного теплообменника с линзовым компенсатором. С какой цепью используют последний? (3)
42. Изобразите схему устройства (с соответствующими обозначениями) и опишите действие кожухотрубного теплообменника с плавающей головкой. С какой целью используют этот аппарат? (3)
43. Изобразите схему устройства многоходовых (по трубному и межтрубному пространству) кожухотрубных теплообменников . Сопоставьте их с одноходовыми теплообменниками. (3)
44. Изобразите схему устройства и действия пластинчатых теплообменников для жидкостей. Сопоставьте достоинства и недостатки этих аппаратов с трубчатыми теплообменниками. Почему пластины делают гофрированными? (3)
45. Приведите схему устройства пластинчатого теплообменника для газов. Назовите их достоинства и недостатки. Какова область их применения? (3)
46. Изобразите схему устройства спирального теплообменника, сопроводив ее необходимыми пояснениями и обозначениями. Каковы достоинства и недостатки этих аппаратов? (3)
47. Изобразите схемы устройства (с нужными обозначениями) теплообменников с поверхностью теплопередачи, образованной стенками аппаратов (с рубашками, с залитыми в стенку и приваренными снаружи змеевиками). С какими целями используются эти аппараты? (3)
48. Изобразите схему устройства теплообменников с оребренными трубами. Какова область применения этих теплообменников? (3)
49. Изобразите схему устройства и опишите принцип действия оросительных холодильников, приведя необходимые пояснения и обозначения. Сопоставьте эти аппараты с теплообменниками иных конструкций, также используемых для охлаждения. (3)
50. Устройство и действие погружных (змеевиковых) теплообменников. Приведите схему устройства, назовите области применения, преимущества и недостатки этих теплообменников. (3)
51. Изобразите схему устройства и опишите принцип действия блочных теплообменников. Для каких целей используются эти аппараты и из каких материалов они изготавливаются? (3)
52. Назовите известные вам типы смесительных теплообменников. Каковы их назначения? Приведите схему устройства (с соответствующими обозначениями) и опишите действие одного из смесительных теплообменников. (3)
53. Устройство и действие градирен. Напишите, для чего они используются и изобразите известные вам схемы их устройства, дав необходимые пояснения и обозначения. (3)
54. Изобразите схему устройства барометрического конденсатора смешения. Для какой цели используется этот аппарат? Сопоставьте его достоинства и недостатки по сравнению с поверхностным конденсатором паров. (3) .
55. Изобразите схему устройства и опишите принцип действия регенеративных теплообменников. (3)
58. Изобразите схему однокорпусной вакуум-выпарной установки приведя нужные обозначения и пояснения. (3)
59. Изобразите схему многокорпусной выпарной установки сопроводив ее' необходимыми пояснениями и обозначениями. Проведите сопоставление достоинств в недостатков однокорпусных и многокорпусных установок. (3)
60. Изобразите (с необходимыми пояснениями и обозначениями) схемы прямоточной и противо-точной многокорпусных выпарных установок. Дайте сопоставление этих схем друг с другом. (3)
61. Изобразите схему устройства и опишите принцип действия выпарных аппаратов с компримированием вторичного пара (с «тепловым насосом»). В чем достоинства и недостатки такого способа выпаривания по сравнении с многокорпусным? Какова область применения этого способа выпаривания? (3)
65. Что такое явление самоиспарения в прямоточной многокорпусной выпарной установке? Обоснуйте ответ, воспользовавшись уравнением теплового баланса. (3)
72. Приведите (с необходимыми пояснениями и обозначениями) схему устройства выпарного аппарата с центральной циркуляционной трубой; назовите причину возникновения циркуляции. Каковы достоинства и недостатки этого аппарата и перспективы его дальнейшего использования? (3)
73. Устройство и действие выпарного аппарата о наружной циркуляционной трубой. Изобразите схему устройства с необходимыми пояснениями и обозначениями. Сопоставьте этот аппарат с аппаратом с центральной циркуляционной трубой. (3)
74. Устройство и действие выпарных аппаратов с наружной циркуляционной трубой при естественной и принудительной циркуляции. Приведите схемы устройства этих аппаратов с необходимыми пояснениями и обозначениями. Сопоставьте эти аппараты друг с другом. (3)
75. Изобразите схемы устройства (с необходимыми пояснениями и обозначениями) и сопоставьте выпарные аппараты с выносной греющей камерой при естественной и при принудительной циркуляции раствора. (3)
76. Изобразите (с нужными обозначениями и пояснениями) схему устройства одного из выпарных аппаратов с принудительной циркуляцией раствора. Для каких целей используют последнюю? Сопоставьте достоинства и недостатки аппаратов с принудительной и с естественной циркуляцией. (3)
77. Устройство и действие выпарных аппаратов с вынесенной зоной кипения. Изобразите схему устройства такого аппарата с необходимыми пояснениями и обозначениями. Сопоставьте этот аппарат с аппаратами без вынесенной зоны кипения. (3)
78. Устройство и принцип действия пленочных выпарных аппаратов. Изобразите схему их устройства. В каких случаях рационально применение таких аппаратов? В чем их достоинства и недостатки по сравнению с аппаратами с циркуляцией жидкости? (3)