1. ХІМІЧНІ ДЖЕРЕЛА ЕНЕРГІЇ ТА ВОДНЕВА ЕНЕРГЕТИКА

1.         Класифікація та будова хімічних джерел електричної енергії (ХДЕ). Гальвані     чні елементи. Акумулятори. Електрохімічні генератори (ЕХГ).

2.                   Принципи перетворення енергії у ХДЕ. Струмоутворюючі та електродні реакції.Електрохімічна система.

3.         Побічні реакції у ХДЕ. Саморозряд електроду.

4.         Основні електричні характеристики ХДЕ.

5.         Закони Фарадея. Споживання реагентів у ХДЕ.

6.         Рівняння Пбса-Гельмгольца в електричних величинах.

7.         Зв'язок електричних параметрів ХДЕ з термодинамічними властивостями електродів та електроліту. Термодинамічна ефективність ХДЕ.

8.   Вимоги до електрохімічних систем ХДЕ.

9.   Хімічні елементи з твердими реагентами.

10.           Активна маса електрода. Технологічні особливості виготовлення активних маселектродів.

11.       Принцип дії паливних елементів. Загальна схема та основні системі електрохімічних генераторів.

12.       Класифікація паливних елементів. Переваги і вади різних типів ПЕ.

13.       Водень як перспективний енергоносій: переваги і вади. Фізико-хімічні властивості водню.

14.       Отримання водню методом парової конверсії. Парокиснева конверсія.

15.       Отримання водню методом електролізу води.

Рекомендована література

1.                              Богоцкий В.С., Скундин А.М. Химические источники тока. - М.: Энергоиздат, 1981. – 360 с.

2.                              Лидоренко Н.С., Мучник Г.Ф. Электрохимические генераторы. - М.: Энергоиздат, 1982. -448 с.

3.                              Шпильрайн З.З., Малышенко С.П., Кулешов Г.Г. Введение в водородную энергетику. - М,: Энергоатомиздат, 1984. - 264 с.

4.                              Кромптон Т. Первичные источники тока. - М.: Мир, 1986. - 326 с.

5.                              Використання енергії Сонця: Навч. посіб. / С.Ю.Паранчич. – Чернівці: Рута, 2002. – 47 с.

6.                              Дудюк Д.Л., Мазепа С.С., Гнатишин Я.М. Нетрадиційна енергетика: Навч. посібник.– Львів: Вид-во “Магнолія плюс”.– 2007 – 262 с.

7.                              Байрачний Б. І. Технічна електрохімія: підручник для вищ. навч. залк. за напр. підготовки: «Технічна електрохімія» Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут».- Харків.: Прапор, 2003.

8.                              Горбачов А. К. Технічна електрохімія: підручник для вищ. навч. залк. за напр. підготовки: «Технічна електрохімія». Під ред. Б. І. Байрачного. – Харків .: Прапор, 2002.

Зразки екзаменаційних завдань

         01. Електронні провідники, що з’єднують зону реакції з струмовідводами хімічного джерела струму, називаються:

1) активними речовинами;  2) електролітами;  3) активною масою електродів;  4) первинними елементами;  5) електродами.

         02. Яке з наведених співвідношень відображає рівняння Гіббса-Гельмгольца в електричних величинах?

1) ;   2)  ;   3) ;

4) ; 5) жодне з наведених співвідношень.

         03. Яка з наведених електродних реакцій здійснюється в нікель-цинковому ХДС?

1) MnO₂+H₂O+e→MnOOH+OH^-;    2) Zn→Zn⁺+e;    3) H₂→2H⁺+2e; 

4) NiOOH+H₂O+e→Ni(OH)₂+OH^-;  5) жодна з наведених реакцій.

         04. Марганцево-цинковий лужний первинний елемент має такі характеристики: маса - 11 г, номінальна напруга - 1,5 В, електрична ємність - 1100 мА•год. Визначте мінімальну необхідну масу кожного з реагентів, що забезпечує завдану електроємність.

В якості коду відповіді ввести суму мас кожного з реагентів в г.

2. ТЕХНІЧНА ТЕРМОДИНАМІКА

1.                  Характеристичні рівняння стану та методи їх узагальнення. Термодинамічна поверхня та квазістатичний процес. Діаграми стану речовини та їх практичне застосування.

2.                  Внутрішня енергія та її особливості. Теплота та робота як форми передачі енергії. Узагальнена робота. Деформаційна робота та її графічне зображення в p – v діаграмі.

3.                  Перший закон термодинаміки як закон збереження та перетворювання енергії термомеханічних систем. Аналітичні форми запису першого закону та основні формулювання. Круговий процес та принцип еквівалентності тепла та роботи.

4.                  Функції процесу та функції стану в технічній термодинаміці.

5.                  Теплоємність речовини як функція процесу. Теплоємність ідеального газу. Рівняння першого закону через окремі похідні.

6.                  Перший закон термодинаміки для стаціонарного потоку . Ентальпія. Технічна робота. Графічне зображення технічної роботи в діаграмі p – v

7.                  Фізичні уявлення про різний агрегатний стан речовини. Ідеальний газ та його особливості. Закони ідеального газу. Рівняння стану ідеального газу. Властивості внутрішньої енергії та ентальпії ідеального газу.

8.                  Ентропія ідеального газу. Теплова діаграма Т- s та її властивості.

9.                  Реальний газ та його особливості. Граничні криві. Насичена рідина та насичена пара. Рівень сухості пари. Критична точка.

10.               Аналіз процесу пароутворення. Волога насичена пара. Рівняння Клапейрона – Клаузіуса для фазового переходу. Діаграми p – v Т- s та їх використання.

11.               Проблема теплового двигуна. Необхідні та достатні умови для реалізації циклічних процесів. Поняття оборотних та необоротних процесів. Нерівновага, як джерело необоротності.

12.               Формулювання другого закону. Еквівалентність різних формулювань.

13.               Оборотний цикл Карно та його особливості. Теорема Карно та висновки з неї. Інтеграл Клаузіуса та поняття ентропії. Абсолютна термодинамічна температура та термодинамічна шкала Кельвіна. Об’єднане рівняння першого та другого законів. «Золоте правило термодинаміки».

14.               Другий закон термодинаміки для необоротних процесів. Інтеграл Клаузіуса для необоротних процесів. Принцип зростання ентропії системи в реальних процесах.

15.               Оборотні цикли термотрансформаторів тепла. Коефіцієнти перетворювання енергії (термотрансформації). Цикли прямі та зворотні. Рівень термодинамічної досконалості системи. Відношення робіт розширення та стиснення оборотного циклу, як критерій рівню термодинамічної досконалості циклів.

16.               Загальні застави дослідження термодинамічних процесів. Аналіз ізобарного, ізохорного, ізотермічного та адіабатного процесів з ідеальним та реальним газами. Розрахунок енергетичних ефектів та графічне зображення процесів в діаграмах стану p – v, Т- s, h – s.

17.               Політропічні процеси з ідеальним газами та їх аналіз . Аналіз процесів в газових компресорах.

18.               Аналіз процесу адіабатного дроселювання. Теоретичні засади та практичне використання.

19.               Диференційний та інтегральний ефекти Джоуля – Томсона. Температура інверсії та крива інверсії. Графічне відображення процесу в діаграмах стану.

20.               Суміші ідеальних та реальних газів. Вологе повітря та його властивості. Діаграма h – d вологого повітря.

21.               Термодинаміка стаціонарного потоку. Практичне використання в енергетичних та холодильних системах. Рівняння нерозривності потоку. Взаємне перетворювання потенційної та кінетичної енергій в соплах та дифузорах. Швидкість потоку на виході із сопла.

22.               Аналіз процесів витікання газу та пари в соплах. Критична швидкість. Сопла та дифузори Лаваля. Критерій Маха. Вплив сили тертя на швидкість.

23.               Перетворення теплової енергії в механічну за допомогою циклічних процесів. Практична недоцільність використання циклу Карно.

24.               Цикли паросилових установок. Цикл Ренкіна – основний цикл теплової енергетики. Схема та графічне відображення в діаграмах стану. Методи підвищення термічного коефіцієнту корисної дії. Подвійний перегрів пари.

25.               Регенерація тепла , як загальний метод підвищення коефіцієнтів термотрансформації циклів. Регенеративний цикл Карно.

26.               Регенерація теплоти в циклі Ренкіна. Теплофікаційні , паро газові та бінарні цикли теплосилових установок.

Зразки екзаменаційних завдань

01. Які значення може приймати холодильний коефіцент ?_К?

1) ?_К = 1;   2) ?_К = ? ?;  3)?_К = 0;   4) 0 < ?_К < ?.

 

02. Ефективність якого циклу визначається виразом ? _К = 1  + ?_К ?

1) холодильного;   2) комбінованого;   3) теплонасосного;   4) прямого.

 

03. Робота розширення, що здійснюється робочим тілом в прямому або зворотному циклі, правильно вказана у вигляді площі на рисунку:

 

 

 

 

 

 

 

 

1) А;   2) A i B;   3) C;   4) A, B i D;   5) D;   6) B.

04. Визначити теоретичну потужність, що витрачається холодильною установкою, яка працює за циклом Карно і має холодопродуктивність 60 кВт при температурі випарювання мінус 22 °С і температурі конденсації 20 °С. Відповідь дати в кВт.

Рекомендована література

1.                 Булянда О.Ф. Технічна термодинаміка. / К.: Техніка, 2006 – 315 с.

2.                 Петраш В.Д., Нікульшин Р.К., Морозюк Т.В., Кравченко. Термодинаміка у задачах і розв’язаннях. /О., ВМВ., 2007 – 207 с.

3.                 Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика ./ М.: Машиностроение, 1983 – 472 с.

4.                 Гуйго Э.Н. и др. Теоретические основы хладотехники. Термодинамика./ М.: Машиностроение, 1986.

5.                 Биляев Н.М. Термодинамика .- К.: Вища шк. Головне изд-во: 1987 – 344 с.

3. ТЕПЛОМАСООБМІН

1.                  Теплопровідність. Механізм передавання тепла теплопровідністю. Градієнт температури. Закон Фур’є. Тепловий потік, щільність теплового потоку. Коефіцієнт теплопровідності. Диференційне рівняння теплопровідності. Умови однозначності.

2.                  Стаціонарна теплопровідність в однорідній плоскій, циліндричній та сферичній стінках. Тепловий потік у багатошаровій стінці.

3.                  Теплопровідність в ребрі. Коефіцієнт ефективності ребра. Тепловий потік від поверхні ребра,ребристої стінки.

4.                  Теплопровідність при нестаціонарному режимі. Зовнішня і внутрішня задача теплопровідності. Регулярний режим охолодження (нагрівання).

5.                  Конвективний теплообмін. Вільний і вимушений рух рідини. Товщина граничного шару. Числа і рівняння подібності.

6.                  Тепловіддача при русі рідини вздовж плоскої поверхні. Тепловіддача при поперечному обтіканні одиночних труб і трубних пучків. 

7.                  Тепловіддача при вимушеній течії рідини в трубах і каналах. Ділянка гідродинамічної стабілізації. Ламінарний, турбулентний і перехідний рух.

8.                  Тепловіддача при вільному русі рідини. Тепловіддача в необмеженому просторі. Визначальний розмір тіла. Тепловіддача в обмеженому просторі. Теплообмін при кипінні рідини. Об’ємне і поверхневе кипіння. Бульбашковий і плівковий режим кипіння. Залежність теплового потоку від величини температурного напору. Відривний діаметр бульбашки. Коефіцієнт тепловіддачі при бульбашковому кипінні у великому об’ємі.

9.                  Теплообмін при конденсації пари. Плівкова і крапельна конденсація. Визначення товщини плівки конденсату і локального значення коефіцієнта тепловіддачі. Вплив перегріву і вологості пари. Вплив стану поверхні. Вплив швидкості і напрямку руху пари на коефіцієнт тепловіддачі.

10.             Теплообмін випромінюванням. Види променевих потоків. Абсолютно чорне тіло, сіре тіло. Основні закони теплового випромінювання- закон Планка, закон Стефана-Больцмана, закон Кірхгофа. Променевий тепловий потік. Середні кутові коефіцієнти випромінювання. Теплообмін випромінюванням при наявності екранів.

11.             Теплообмінні апарати. Види теплообмінних апаратів.Види та порядок теплового розрахунку. Середній температурний напір.Коєфіцієнт теплопередачі. Порівняння прямотоку з протитоком.

Зразки екзаменаційних завдань

01. З якого боку слід здійснювати обребріння з метою інтенсифікації теплопередачі, якщо ?₁ ?? ?₂?

1) зі сторони ?₂;  2)з обох боків ;  3)залежить від роду рідини;  4)залежить від матеріалу поверхні; 5) зі сторони ?₁.

02. Який механізм передачі тепла в металах і їх сплавах?

1)хаотичний рух і зіткнення окремих молекул;  2)негармонічні пружні коливання;  3)рух вільних електронів;  4)дифузія молекул;  5)пружні акустичні хвилі.

         03. Регулярний режим охолодження (процес не залежить від початкового розподілу температур в тілі)  наступає при:

1) ;  2) ;  3)  ;  4) ;  5)  .

         04. Вода рухається в трубі діаметром 30 мм при середній температурі 80 ^оС ( Вт/(м·К). Коефіцієнт тепловіддачі від води до стінці труби складає Вт/(м²К). Визначити значення числа Нуссельта.

Рекомендована література.

1.                 Погорєлов. А.І. Тепломасообмін (основи теорії і розрахунку). Львів, Новий Світ-200, 2000. – 140 с.

2.                 Лабай В.Й., Тепломасообмін., Львів: Тріада плюс 2004. – 260 с.

3.                 Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел. А.С. Теплопередача. М., Энергоатомиздат, 1981. – 416 с.

4.                 Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче.Учебное пособие для вузов.-4-е изд.,перераб.,- М.: Энергия,1980. - 288 с.

5.                 Данилова Г.Я., Филаткин В.Н., Щербов М.Г., Бучко Н.А., Сборник задач по процессам теплообмена в пищевой и холодильной промышленности./.-М.: Агропромиздат, 1986 – 288 с.

4. ГІДРОГАЗОДИНАМІКА

1.                 Характер сил, що діють в рідині. Поверхневі і об'ємні сили.

2.                 Ідеальна рідина. Гідростатичний тиск. Закон Паскаля.

3.                 Рівновага нестискуваної рідини в полі сил тяготіння. Абсолютний і надлишковий тиск. Вакуум.

4.                 Сила тиску рідини на стінку. Закон Архімеда. Відносна рівновага рідини. Вимір тиску.

5.                 Основні кінематичні характеристики рухомої рідини. Рівняння нерозривності.

6.                 Два основні режими течії. Число Рейнольдса.

7.                 Рівняння руху ідеальної рідини Ейлера.

8.                 Рівняння руху реальної рідини. Рівняння Бернуллі для реальної рідини.

9.                 Класифікація втрат натиску. Втрати натиску по довжині. Формула Дарсі.

10.            Закони опору в гладких і шорстких трубах. Місцеві опори. Формула Вейсбаха.

11.            Гідравлічний розрахунок трубопроводу. Витік рідини через отвори і насадки. Теорія гідравлічного удару. Формула Жуковського.

12.            Основні поняття про гідродинамічний граничний шар.

13.            Рівняння збереження маси, енергії і кількості руху для стискуваних потоків. Основні параметри газових течій. Безрозмірні параметри, число Маха і коефіцієнт швидкості. Швидкість звуку в газі. Закон звернення взаємодій.

Зразки екзаменаційних завдань

01. При обчисленні числа Рейнольдса використовують середню швидкість  

1) між початком і закінченням досліду;  2) між входом і виходом з каналу;  3) по живому перетині каналу;  4) середнє інтегральне значення швидкості в різних перетинах;  5) середнє арифметичне значення швидкості в різних перетинах.

02. Критична швидкість  газового потоку – це:

1) швидкість газу при температурі Т = 0;  2) швидкість газу при температурі Т=Т₀;  3) швидкість газу при звуковому плині;  4) мінімальна швидкість газу;  5) максимальна швидкість газу.

03. Рівняння Вейсбаха  призначене для розрахунку втрат

1)  П'єзометричного  напору;  2)  Статичного напору;  3)  Динамічного напору;  4) Гідростатичного напору;  5) Повного напору

04.  Визначити силу надмірного тиску води (у кілоньютонах) на плоску вертикальну стінку шириною  в=3,0 м,  при глибині води Н=3,2 м. Густина води ? = 1000 кг/м³.

Рекомендована література

1.                 Константінов Ю.М., Гіжа О.О., Технічна механіка рідини і газу. / К.: Вища школа., 2002. – 277 с.

2.                 Мандрус В.І., Гідравлічні та аеродинамічні машини – Л., Магнолія 2007. – 340 с.

3.                 Дейч М.Е., Зарянкин А.Е. Гидрогазодинамика – М., Энергоатомиздат, 1984.

4.                 Гиргидов А.Д. Механика жидкости и газа (гидравлика). СП.: Изд-во Политехн.ун-та. 2007. – 545 с.

5.                 Завойко Б.М., Лещій Н.П. Технічна механіка рідин і газів: основні теоретичні положення та задачі. Львів: Магнолія, 2004. – 119 с.

6.                 Повх П.Л. Техническая гидромеханика - М.: Машиностроение, 1986.