ОСНОВНІ ЗАДАЧІ ВСТУПНОГО ІСПИТУ

Вступний іспит ставить задачу оцінити комплекс теоретичних знань, отриманих абітурієнтом у період навчання на кваліфікаційному рівні бакалавра, рівень творчого мислення, уміння синтезувати знання окремих дисциплін для самостійного рішення практичних задач в області теплотехніки.

Перелік питань, який пропонується, систематизовано по різноманітним взаємозв’язаним сторонам діяльності фахівця та охоплює її теоретичні основи, а також питання застосування отриманих теоретичних знань для рішення практичних задач. Питання, які містяться в екзаменаційних білетах, покликані виявити знання з усіх видів діяльності майбутнього спеціаліста у рамках навчальних дисциплін, які вивчалися бакалавром. Кожний екзаменаційний білет містить тестові питання та практичні завдання за програмою вступного іспиту, яка приводиться нижче.

Прийом вступного іспиту по спеціальності здійснюється приймальною фаховою екзаменаційною комісією.

Вступній іспит проводиться для абітурієнтів відповідно до затвердженого приймальною комісією графіку. Перед іспитом проводяться консультації, які призвані допомогти у підготовці до іспиту, надають відповіді на окремі питання програми вступного іспиту.

Вступний іспит проводиться у письмовій формі. Результати вступного випробування оголошуються приймальною комісією на наступний день.

1.ТЕПЛОЕНЕРГЕТИКА

1. Тепловологісна обробка повітря та сушіння: параметри вологого повітря, діаграма вологого повітря, точка роси й мокрого термометра; зміна стану вологого повітря при його нагріванні (охолодженні) у рекуперативних теплообмінниках; основні поняття процесу сушіння; зображення процесу сушіння в діаграмі вологого повітря; рушійна сила процесу сушіння; статика сушіння; кінетика сушіння; витрати тепла та повітря на процес сушіння.

2. Випарювання: основні поняття процесу випаровування; загальна й корисна різниці температур, температурні депресії, рушійна сила процесу; теплопередача у випарювальному апараті.

3. Сорбція: абсорбція, адсорбція, десорбція - основні поняття процесів.

4. Ректифікація: основні поняття процесу ректифікація; фазова рівновага бінарних сумішей; масовий баланс процесу.

Зразки екзаменаційних завдань

01. При якому постійному параметрі повітря проходить процес сушіння у теоретичної сушарці.

1) Температурі; 2) Ентропії повітря; 3) Вологовмісту повітря; 4) Відносної вологості повітря; 5) Ентальпії повітря.

02. Лінійна щільність теплового потоку має розмірність

1) Вт;   2) Вт/м2;    3) Вт/(м·К);    4) Вт/(м2 ·К);    5) Вт/м

03. Знайти середнелогарифмічну рушійну силу процесу сушіння Dtср для теоретичної сушарки при наступних умовах: температура повітря на вході в сушарку t1 = 100 °С, на виході -  t2 = 50 °С, температура мокрого термометра tм = 33 °С.

1.   Драганов Б.Х., Долінський А.А., Міщенко А.В., Письменний Є.М. (за ред. Б.Х. Драганова). Теплотехніка: Підручник. – К.: "ІНКОС", 2005 – 504 с.

2.   Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологи. Уч-к для вузов. В 2-х книгах. - М.: Химия, 2002. - часть 1 – 400 с., часть 2 – 368 с.

3.   Лабай В.Й. Тепломасообмін. – Львів: ?Тріада Плюс?, 2003 – 260 с.

4.   Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов / Под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. – 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.

5.   Погорєлов А.І. Тепломасообмін (основи теорії і розрахунку): Навчальний посібник для вузів 2-е видання. – Львів: "Новий Світ - 2000", 2004. – 144 с.

6.   Теплотехнические и тепловлажностные процессы и установки (справочный материал для проектных расчетов) / Хлиева О.Я., Калуженов П.А. – Одесса: изд-во ОГАХ, 2007 - 54 с.

7.   Хлієва О.Я. Тепловологісні низькотемпературні процеси та установки / посібник до практичних занять та курсового проектування. – Одеса: вид-во ОГАХ, 2007 – 39 с.

1.2 ЕНЕРГЕТИЧНИЙ КОМПЛЕКС ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА

    Матеріальний і тепловий баланси котлів. Розташовувана і корисно використовувана теплоти, їх утрати. ККД котла по прямому чи зворотному балансу. Енергетичний і ексергетичний ККД котла.

    Розрахунки радіаційно-конвективних  і конвективних тепло-обмінних поверхонь. Особливості теплових розрахунків економайзера і повітряпідігрівника. Загальні характеристики і основні показники топкових пристроїв. Особливості спалювання газоподібного, рідкого і твердого палив. Шляхи інтенсифікації теплообміну в елементах котла.

    Обґрунтування температури  газів,що відходять. Умови надійної роботи котельної установки. Режими течії двофазного потоку в випарних екранах.  Гідродинаміка котлів з природною і примусовою циркуляцією. Аеродинамічний розрахунок газового і повітряного трактів котла. Підбір димососів, вентиляторів.

Зразки екзаменаційних завдань

         01. Укажіть рекомендований для роботи теплообмінників котлів оптимальний діапазон швидкостей гарячого газового потоку:

1) 6-12 м/с; 2) 5-10 м/с; 3) 8-12 м/с; 4) 12-16 м/с; 5) 9-14 м/с.

02. Як впливає  порожній об'їм газоходу перед конвективним теплообмінником котла на  інтенсивність теплообміну випромінюванням при температурі  продуктів згоряння в ньому 1000 ºС:

1) зменшує: 2) не змінює; 3) не враховується в розрахунках; 4) не випромінює;  5) збільшує.

03. Визначити потужність тепловіддачі (Q) в МВт від продуктів згоряння к поверхні труб економайзера. Вихідні дані:

αк = 175 Вт/(м2·К) – коефіцієнт тепловіддачі конвекцією;

αл = 15 Вт/(м2 ·К) – коефіцієнт тепловіддачі  випромінюванням;

ξ = 0,9 – коефіцієнт нерівномірності обтікання труб економайзера газовим потоком;

F = 320 м2 – площа поверхні теплообміну;

tг = 390 ºС – середня температура продуктів згоряння;

tп = 280 ºС – середня температура зовнішньої поверхні труб.

1.   Борисенко В.П. Котли і теплові мережі у питаннях і відповідях. – Київ: Основа, 2002. – 160 с.

2.   Безгрешнов А.Н., Липов Ю.М., Шлейфер Б.М. Расчёт паровых котлов в примерах и задачах. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 240 с.

3.   Липов Ю.М., Третьяков Ю.М. Котельные установки и парогенераторы.- Москва-Ижевск: НИЦ  «Регулярная и хаотическая динамика», 2003. - 592 с.

4.   Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и  водогрейных котлов /Госком. Украины за охраной труда.  Государственный нормативный акт об охране труда. – К.:   Госнадзорохрантруда, 1994. – 178 с.

5.   Методические указания к выполнению курсовых проектов “Котельные установки” по дисциплине “Энергетический комплекс 

6.   промышленных предприятий” для студентов специальности 7.090510 “Теплоэнергетика” к разделу “Тепловой расчёт топки” (Приложение 1) / Кологривов М.М. – Одесса: ОГАХ, 2000. – 16 с.

7.   Методические указания к выполнению курсовых проектов “Котельные установки” по дисциплине “Энергетический комплекс промышленных предприятий” для студентов специальности 7.090510 “Теплоэнергетика” к разделу “Тепловой расчёт топки” (Приложения 2 и 3) / Кологривов М.М. – Одесса: ОГАХ, 2001. – 18 с.

8.   Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 526 с.

9.   Типова інструкція для операторів (машиністів) парових та водогрійних котлів. Державний нормативний акт про охорону праці. (ДНОП 0.00-5.10-96) – К.: Держнаглядохоронпраці, 1999.- 46 с.

10.                                                                                                                                                                                                                                                                                  Титар С.С. Задачник з основ теплоенергетики. – Одеса: ОНПУ, 2005. 108 с.

1.3 ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНІ ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ТА УСТАНОВКИ

1.   Розрахунки процесу горіння палива. Розрахунки повного згоряння твердого та рідкого палива. Розрахунки повного згоряння газоподібного палива. Розрахунки неповного згоряння палива.

2.   Матеріальні, теплові та енергетичні баланси високотемпературних установок.

3.   Теплообмін у високотемпературних установках. Зовнішній та внутрішній теплообмін. Теплопередача. Організація теплопередачі в промислових паливних печах. Нестаціонарний теплообмін.

4.   Конструкційні та технологічні матеріали високотемпературних установок. Вплив стійкості конструкції на показники роботи ВУ. Конструкційні металеві матеріали. Загальні властивості та особливості мінеральних матеріалів.

5.   Теплові, теплотехнічні та конструктивні схеми високотемпературних установок. Класифікація високотемпературних теплотехнологічних процесів. Робочий простір печей. Теплові та теплотехнічні схеми печей. Класифікація високотемпературних установок.

Зразки екзаменаційних завдань

     01. При розрахунку згорянні палива в високотемпературних установках явище дисоціації CO2  і Н2О необхідно враховувати при температурах вище.

1) 300 ºС; 2) 500 ºС; 3) 900 ºС; 4) 5300 ºС; 5) 1800 ºС.

02. Температура зовнішньої поверхні шамотної кладки нагрівальної печі tш =  230 ºС. Визначити теплові втрати з 1 м2 стінки печі q, якщо товщина диатомітової ізоляції δд = 0,4 м, а температура на її зовнішній поверхні tиз = 40 ºС. Теплопровідність діатоміту розрахувати по формулі

λд = 0,128 + 0,000233·tсрд,

де tсрд – середня температура діатомітової ізоляції.

1.   Ткаченко О.О. Високотемпературні процеси та установки: Підруч. - К.: А.С.К., 2005. – 480 с. (Технічна освіта).

2.   Троянкин Ю.В. Проектирование и эксплуатация высокотемпературных технологических установок: Учебное пособие для студентов вузов. – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 324 с.: ил.

3.   Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. – 2-е изд., перераб., - М.: Энергоатомиздат, 1991. – 588 с.: ил. – (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн. 4).

4.   Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки: Учеб. Для вузов/И.И. Перелетов, Л.А. Бровкин, Ю.И. Розенгарт и др.; Под редакцией А.Д. Ключникова. –М.: Энергоатомиздат, 1989.-336 с.: ил.

5.   Поберезкін О.А. Високотемпературні теплотехнічні процеси та установки. Навчальний посібник. ОДАХ, 2007. – 24 с.

6.   Поберезкін О.А. Розрахунки процесу горіння палива. Навчальний посібник. ОДАХ, 2007. – 39 с.

1.4. ВТОРИННІ ЕНЕРГОРЕСУРСИ

Поняття «вторинні ресурси». Класифікація ВЕР. Оцінка енергетичного потенціалу ВЕР. Шляхи раціонального використання ВЕР.

Енергетична ефективність використання ВЕР. Особливості визначення економії палива при використанні паливних ВЕР. Визначення економії палива при використанні паливних ВЕР. Економічна ефективність використання ВЕР.

ВЕР у чорній металургії і машинобудуванні.

Основні теплоенергетичні характеристики і резерви ВЕР вогнетехнічних процесів. Температурний рівень і загальна оцінка коефіцієнта використання теплоти у високотемпературних процесах.

Основні питання теорії регенерації теплових ВЕР. Порівняльний аналіз схем регенерації теплоти відхідних газів.

Зразки екзаменаційних завдань

01. Який вид ресурсу не розглядається як ВЕР:

1) надлишковий тиск потоку;  2) пальні компоненти потоку;  3) теплота потоку;  4) кінетична енергія потоку;  5) потік сировини.

02. При використанні теплоти газів , що ідуть,   регенеративна схема (замкнута) забезпечує:

1) попередній нагрів установки;  2) генерування теплоносіїв;  3) ріст собівартості продукту;  4) збільшення витрати палива;  5) нагрівання компонентів горіння.

03. Використана теплота ВЕР на підприємстві складає  Qвэр = . Визначити економію умовного палива () при виробленні пара за рахунок теплових ВЕР, якщо використання цього пара приводить до витиснення відборів з турбіни ТЕЦ (Qвэр = Qотб). Коефіцієнт цінності теплоти в відборі  =0,525.

В альтернативному варіанті кот = 0,88,  втрати теплоти в навколишню середу на ТЕЦ –5= 2 %

1.   Куперман Л.І., Романовський С.Н., Сидельковський Л.М. Вторинні енергоресурси і енерготехнологічне комбінування в промисловості. – К.: Вища школа, 1986. – 303 с.

2.   Сазанов Б.В., Ситас В.И. Теплоэнергетические системы промышленных предприятий. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 304 с.

3.   Семиненко К.А. Вторичные энергоресурсы и энерготехнологическое комбинирование в металлургии. – М.: Металлургиздат, 1962. – 240 с.

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.         Зворотний 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.         Зворотні 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.

01. Які значення може приймати холодильний коефіцієнт  eК?

1) eК = 1;   2) eК = ± ¥;  3)eК = 0;   4) 0 < eК < ¥.

02. Ефективність якого циклу визначається виразом j К = 1  + eК ?

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.

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

3.   Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейдлин А.Е. Техническая термодинамика ./ М., Машиностроение, 1983.

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

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

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. Коефіцієнт теплопередачі. Порівняння прямотоку з протитоком.

01. З якого боку стінки теплообмінного апарату слід здійснювати оребріння з метою інтенсифікації теплопередачі, якщо a1 >> a2?

1) зі сторони a2;  2)з обох боків ;  3)залежить від роду рідини;  4)залежить від матеріалу поверхні; 5) зі сторони a1.

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/(м2·К). Визначити значення числа Нуссельта.

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

4. ТЕПЛОФІЗИКА

4.1 Методи теоретичного дослідження процесів теплообміну

1.   Теплопровідність. Математична модель процесу теплопровідності. Окремі випадки диференційного рівняння теплопровідності. Нестаціонарна теплопровідність класичних тел. Внутрішня і зовнішня задача теплопровідності.

2.   Нестаціонарна теплопровідність напівобмеженого масиву. Залежність безрозмірної надлишкової температури від числа Фур'є. Тепловий потік, який підводиться до масиву (відводиться від масиву).

3.   Теплопровідність при зміні агрегатного стану. Затвердіння (плавлення) напівобмеженого масиву. Товщина мерзлого шару і швидкість переміщення границі фаз. Квазістаціонарне приближення.

4.   Нестаціонарна теплопровідність тіл неправильної форми. Принцип стабільності теплового потоку. Типи класичних тіл. Коефіцієнт форми. Визначальний розмір для чисел подоби.

5.   Нелінійні задачі теплопровідності. Нелінійність І, ІІ і ІІІ роду. Прийом лінеаризації, метод зниження похибки лінеаризації. Рівняння теплопровідності для нелінійних та лінійних задач.

6.   Конвективний теплообмін і масообмін, математичні моделі. Диференційні рівняння процесу, умови однозначності.

7.   Теплообмін при ламінарному русі в трубах. Теплообмін при стаціонарному ламінарному в’язкістному русі нестисливої ньютонівської рідини в трубах круглого перетину. Розподіл температури у потоці для стрижнеподібного руху. Наведена довжина каналу. Довжина ділянки теплової стабілізації. Зміна числа Нусельта на ділянці теплової стабілізації. Мінімальне значення числа Нусельта.

8.   Теплообмін при турбулентному русі. Механізм турбулентності. Усереднені рівняння енергії, руху, нерозривності для турбулентних потоків. Коефіцієнти турбулентного переносу теплоти і імпульсу. Теорія шляху перемішування Прандтля. Двошарова і тришарова модель граничного шару. Гідротеплова аналогія Рейнольдса.

9.   Стабілізований теплообмін при русі рідини в трубах. Інтеграл Лайона. Розподіл швидкостей по перетину при ламінарному і турбулентному режимах руху. Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі для рідиннометалевих теплоносіїв.

10. Математична модель процесів конвективного масообміну. Закон Фіка, рівняння масовіддачі. Локальні і середні коефіцієнти масовіддачі, товщина дифузійного граничного шару. Коефіцієнт турбулентної дифузії. Дифузійне число Стентона. Рівняння Стефана. Аналогія процесів тепло- і масообміну.

11. Променистий теплообмін між тілами, розділеними діатермічним середовищем. Теплообмін у системі тел. Кутові коефіцієнти випромінювання. Перенос променистої енергії в поглинаючих середовищах.

Зразки екзаменаційних завдань

    1. Від яких чисел подібності залежить безрозмірна надлишкова температура затверділого шару у квазістаціонарних процесах теплопровідності з фазовими перетвореннями при граничних умовах І роду?

1) Nu,  Pe;    2) Bi,  Pr;  3) Bі,  Gr;   4) Eu , Bi;    5) Ko , Fo.

    2. Від чого залежить співвідношення товщин теплового і гідродинамічного пограничних шарів при поздовжньому ламінарному омиванні пластини і ?

1) коефіцієнта динамічної в'язкості рідини; 2) швидкості; 3) числа Рейнольдса; 4) поздовжньої координати;  5) числа Прандтля

    3. За яким законом змінюється інтенсивність променистого потоку, що проходить через поглинаюче середовище?

1) лінійним; 2) параболічним; 3) логарифмічним; 4) гіперболічним;

5) експоненційним.

    04. Визначити коефіцієнт тепловіддачі на ділянці стабілізованого теплообміну при ламінарному русі води (профіль швидкості - параболічний)  у каналі діаметром  мм при граничній умові I роду . Прийняти коефіцієнт теплопровідності води   Вт/(м·К).

Рекомендована література

1.   Календер´ян В. О. Методи дослідження процесів теплообміну. ч.1. Розрахункові методи. Навчальний посібник.- Одесса.: ОДАХ,.2006. – 175с.

2.   Календер´ян В. О. Методи дослідження процессiв теплообміну. ч.2. Експериментальні методи. Навчальний посібник.- Одесса.: ОДАХ. 2006. – 82 с.

3.   Лыков А.В. Теория теплопроводности.-М.: Высшая школа, 1967 - 600с.

4.   Петухов Б.С., Генин Л.Г., Ковалев С.А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. Под ред. Б.С.Петухова. Учебное пособие для вузов. М.: Атомиздат, 1974 - 408 с.

4.2 Технічні засоби теплофізичного експерименту

1.   Основи вакуумної техніки та техніка низькотемпературного експерименту. Впровадження електроніки в практику теплофізичних досліджень. Структурна схема експериментальної установки

2.   Властивості газів і пари при низьких тисках, основні поняття. Явища переносу у вакуумі, режими течії газів: в’язкісний (ламінарний), молекулярний і молекулярно-в’язкісний. Фізико-хімічні явища при низьких тисках.

3.   Основні поняття: швидкість дії системи, швидкість відкачки, провідність вакуумної системи, газовий потік. Основне рівняння вакуумної техніки. Рівняння процесу відкачки.

4.   Складання і випробування вакуумних систем. Вимірювання вакууму. Компресійний манометр Мак-Леода. Теплові та іонізаційні манометри. Нові типи приладів для вимірювання високого вакуум

5.   Особливості експериментальних досліджень при низьких температурах. Матеріали, що застосовуються при низьких температурах. Особливості теплоізоляції кріогенних установок. Вимоги до ізоляційних матеріалів і конструкцій. Екрано-вакуумна ізоляція.

6.   Сосуди Дьюара, кріостати, елементи кріостатів. Регулятори тиску. Основи розрахунку систем охолодження, працюючих на рідкому азоті

7.   Особливості високотемпературних досліджень. Помірні, високі і надвисокі температури, фізичні засади їх досягнення. Високотемпературні теплоносії і дефінільні суміші, рідкі метали. Методи одержання високих температур. Методи одержання надвисоких температур:

8.   Шкала тисків. Особливості експериментальної техніки при високих і надвисоких тисках. Особливості поводження конструкційних матеріалів під тиском, характер напружень і деформації.

9.   Типові конструкції апаратів високого тиску. Елементи систем високого тиску. З’єднання фланцеві та ніпельні, ущільнення, арматура. Методи створення високих тисків. Лабораторні насоси і компресори, їх будова і експлуатація. Дотискувальні ступені, мультиплікатори. Кувалди, белтапарати, пуансонні та поршневі апарати.

10.   Вимірювання високих тисків. Манометри і перетворювачі високих тисків: гідростатичні, поршневі, опору, п’єзоелектричні, ємнісні, тензометричні. Роздільники та нуль-індикатори.

Зразки екзаменаційних завдань

01. Якщо критерій Кнудсена набагато більший одиниці, то досягнутий в об’ємі  вакуум називається:

1)  надвисоким;  2)  високим;  3)  середнім;  4)  глибоким;  5)  низьким.

02. За визначенням «жаростійкість» це:

1)  здатність матеріалів  зберігати хімічну будову під комбінованою дією тиску й високих температур;  2)  здатність матеріалів  зберігати свої властивості під комбінованою дією тиску й високих температур;  3)  здатність матеріалів  не вступати у взаємодію з навколишнім середовищем;  4)  здатність матеріалів  зберігати свої фізичні властивості й хімічну будову під дією високого тиску;  5)  здатність матеріалів  зберігати свої фізичні властивості й хімічну будову під дією високих температур.

03. З якою метою при виготовленні печей використовується криптол?

1)  для збільшення довговічності нагрівального елемента;  2)  для збільшення максимальної температури нагрівання;  3)  для зменшення електричного опору нагрівального елемента;  4)  для зменшення маси печі;  5)  для збільшення електричного опору нагрівального елемента.

 04. Розрахуйте величину течі для статичної вакуумної системи об'ємом 10 л. якщо тиск у ній за 100 с. змінився з 10–2 мм рт.ст. до 10– 1 мм рт.ст.

Задано: ; ; ; ;

Рекомендована література

1.   Циклис Д.С. Физико-химические исследования при высоких и сверхвысоких давлениях. - М.: Химия, 1976. – 431 с.

2.   Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. - М.: Высшая школа, 1978. – 702 с.

3.   Кузьмичев Д.А., Радкевич И.А., Смирнов А.Д. Автоматизация экспериментальных исследований. - М.: 1983. – 391 с.

4.   Кучеренко Е.Т. Справочник по физическим основам вакуумной техники. - Киев: Вища школа, 1981. – 262 с.

5.   Ангерер Э. Техника теплофизического эксперимента. - М: Изд-во Ф.-М.-Л., 1962.- 451 с.

6.   Розанов Л.Н. Вакуумная техника. - М.: Высшая школа, 1982. –206 с.

7.   Роуз-Инс А. Техника низкотемпературного эксперимента. - М.: Мир, 1966.

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.

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 r = 1000 кг/м3.

1.   Константінов Ю.М., Гіжа О.О., Технічна механіка рідини і газу. / Київ: 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). СПб.: 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.

ОСНОВНІ КРИТЕРІЇ ОЦІНКИ ЗНАНЬ

При визначенні екзаменаційної оцінки члени екзаменаційної комісії дотримуються наступного:

·      І рівень – незадовільно. Відповідь абітурієнта при відтворенні навчального матеріалу - елементарна, фрагментарна, зумовлюється початковими уявленнями про предмет вивчення.

·      II рівень – задовільно. Абітурієнт відтворює основний навчальний матеріал, володіє елементарними вміннями навчальної діяльності

·      III рівень – добре. Абітурієнт знає істотні ознаки понять, явищ, закономірностей зв'язків між ними, а також самостійно застосовує знання в стандартних ситуаціях, володіє розумовими операціями (аналізом, абстрагуванням, узагальненням тощо), уміє робити висновки, виправляти допущені помилки. Відповідь повна, правильна, логічна, обґрунтована, хоча їй і бракує власних суджень. Абітурієнт здатний самостійно здійснювати основні види навчальної діяльності.

·      IV рівень – відмінно. Знання абітурієнта є глибокими, міцними, узагальненими, системними, Абітурієнт уміє застосовувати знання творчо, його навчальна діяльність має дослідницький характер, позначена вмінням самостійно оцінювати різноманітні життєві ситуації, явища, факти, виявляти і відстоювати особисту позицію.

Якісна характеристика дванадцятибальної шкали та стобальної шкали оцінювання знань наведена нижче:

При перевірці екзаменаційного білету підсумкова оцінка виставляється на основі кількості правильних відповідей на завдання І, ІІ та Ш рівнів. Оцінка визначається за формулою:   

О =  ,

де і = 1, 2, 3 рівні складності завдання;

Кi – кількість вірних відповідей відповідного і-го рівня складності;

qі – вага кожного коефіцієнта відповідного і-го рівня складності.

           Відповіді № 1 – № 15 мають складність 4 балу; № 16 – № 18 мають складність 8 балів; № 19 – № 21 мають складність 12 балів.

Особи, які без поважних причин не з’явились на вступний іспит у зазначений за розкладом час, а також ті, рівень знань яких було оцінено балами, нижче 12 балів за 120-бальною шкалою оцінювання знань до конкурсу не допускаються.

Програма

для проведення додаткового вступного іспиту

(для абітурієнтів на основі ступеня бакалавра / освітньо-кваліфікаційного рівня спеціаліста,

здобутого за іншою спеціальністю)

ОКР "Спеціаліст"

 Спеціальність 144 «Теплоенергетика»

 Освітня програма «Теплоенергетика»

1.ТЕПЛОЕНЕРГЕТИКА

1. Тепловологісна обробка повітря та сушіння: параметри вологого повітря, діаграма вологого повітря, точка роси й мокрого термометра

2. Випарювання: основні поняття процесу випаровування; загальна й корисна різниці температур, температурні депресії, рушійна сила процесу; теплопередача у випарювальному апараті.

3. Сорбція: абсорбція, адсорбція, десорбція - основні поняття процесів.

4. Ректифікація: основні поняття процесу ректифікація; фазова рівновага бінарних сумішей; масовий баланс процесу.

Зразки екзаменаційних завдань

01. При якому постійному параметрі повітря проходить процес сушіння у теоретичної сушарці.

1) Температурі; 2) Ентропії повітря; 3) Вологовмісту повітря; 4) Відносної вологості повітря; 5) Ентальпії повітря.

02. Лінійна щільність теплового потоку має розмірність

1) Вт;   2) Вт/м2;    3) Вт/(м·К);    4) Вт/(м2 ·К);    5) Вт/м

03. Знайти середнелогарифмічну рушійну силу процесу сушіння Dtср для теоретичної сушарки при наступних умовах: температура повітря на вході в сушарку t1 = 100 °С, на виході -  t2 = 50 °С, температура мокрого термометра tм = 33 °С.

1. Драганов Б.Х., Долінський А.А., Міщенко А.В., Письменний Є.М. (за ред. Б.Х. Драганова). Теплотехніка: Підручник. – К.: "ІНКОС", 2005 – 504 с.
2. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологи. Уч-к для вузов. В 2-х книгах. - М.: Химия, 2002. - часть 1 – 400 с., часть 2 – 368 с.
3. Лабай В.Й. Тепломасообмін. – Львів: ?Тріада Плюс?, 2003 – 260 с.
4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов / Под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. – 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.
5. Погорєлов А.І. Тепломасообмін (основи теорії і розрахунку): Навчальний посібник для вузів 2-е видання. – Львів: "Новий Світ - 2000", 2004. – 144 с.
6. Теплотехнические и тепловлажностные процессы и установки (справочный материал для проектных расчетов) / Хлиева О.Я., Калуженов П.А. – Одесса: изд-во ОГАХ, 2007 - 54 с.

1.2 ЕНЕРГЕТИЧНИЙ КОМПЛЕКС ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА

     Матеріальний і тепловий баланси котлів. ККД котла по прямому чи зворотному балансу. Енергетичний ККД котла.

     Шляхи інтенсифікації теплообміну в елементах котла.

     Обґрунтування температури  газів,що відходять. Умови надійної роботи котельної установки.

Зразки екзаменаційних завдань

         01. Укажіть рекомендований для роботи теплообмінників котлів оптимальний діапазон швидкостей гарячого газового потоку:

1) 6-12 м/с; 2) 5-10 м/с; 3) 8-12 м/с; 4) 12-16 м/с; 5) 9-14 м/с.

02. Як впливає  порожній об'їм газоходу перед конвективним теплообмінником котла на  інтенсивність теплообміну випромінюванням при температурі  продуктів згоряння в ньому 1000 ºС:

1) зменшує: 2) не змінює; 3) не враховується в розрахунках; 4) не випромінює;  5) збільшує.

03. Визначити потужність тепловіддачі (Q) в МВт від продуктів згоряння к поверхні труб економайзера. Вихідні дані:

αк = 175 Вт/(м2·К) – коефіцієнт тепловіддачі конвекцією;

αл = 15 Вт/(м2 ·К) – коефіцієнт тепловіддачі  випромінюванням;

ξ = 0,9 – коефіцієнт нерівномірності обтікання труб економайзера газовим потоком;

F = 320 м2 – площа поверхні теплообміну;

tг = 390 ºС – середня температура продуктів згоряння;

tп = 280 ºС – середня температура зовнішньої поверхні труб.

1. Борисенко В.П. Котли і теплові мережі у питаннях і відповідях. – Київ: Основа, 2002. – 160 с.
2. Безгрешнов А.Н., Липов Ю.М., Шлейфер Б.М. Расчёт паровых котлов в примерах и задачах. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 240 с.
3. Липов Ю.М., Третьяков Ю.М. Котельные установки и парогенераторы.- Москва-Ижевск: НИЦ  «Регулярная и хаотическая динамика», 2003. - 592 с.
4. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и  водогрейных котлов /Госком. Украины за охраной труда.  Государственный нормативный акт об охране труда. – К.:   Госнадзорохрантруда, 1994. – 178 с.
5. Методические указания к выполнению курсовых проектов “Котельные установки” по дисциплине “Энергетический комплекс 
6. промышленных предприятий” для студентов специальности 7.090510 “Теплоэнергетика” к разделу “Тепловой расчёт топки” (Приложение 1) / Кологривов М.М. – Одесса: ОГАХ, 2000. – 16 с.
7. Методические указания к выполнению курсовых проектов “Котельные установки” по дисциплине “Энергетический комплекс промышленных предприятий” для студентов специальности 7.090510 “Теплоэнергетика” к разделу “Тепловой расчёт топки” (Приложения 2 и 3) / Кологривов М.М. – Одесса: ОГАХ, 2001. – 18 с.

1.3 ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНІ ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ТА УСТАНОВКИ

1. Розрахунки процесу горіння палива
2. Матеріальні, теплові та енергетичні баланси високотемпературних установок.
3. Теплообмін у високотемпературних установках. Зовнішній та внутрішній теплообмін. Теплопередача.
4. Теплові, теплотехнічні та конструктивні схеми високотемпературних установок.

Зразки екзаменаційних завдань

01. При розрахунку згорянні палива в високотемпературних установках явище дисоціації CO2  і Н2О необхідно враховувати при температурах вище.

1) 300 ºС; 2) 500 ºС; 3) 900 ºС; 4) 5300 ºС; 5) 1800 ºС.

02. Температура зовнішньої поверхні шамотної кладки нагрівальної печі tш =  230 ºС. Визначити теплові втрати з 1 м2 стінки печі q, якщо товщина диатомітової ізоляції δд = 0,4 м, а температура на її зовнішній поверхні tиз = 40 ºС. Теплопровідність діатоміту розрахувати по формулі

λд = 0,128 + 0,000233·tсрд,

де tсрд – середня температура діатомітової ізоляції.

1. Ткаченко О.О. Високотемпературні процеси та установки: Підруч. - К.: А.С.К., 2005. – 480 с. (Технічна освіта).
2. Троянкин Ю.В. Проектирование и эксплуатация высокотемпературных технологических установок: Учебное пособие для студентов вузов. – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 324 с.: ил.
3. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. – 2-е изд., перераб., - М.: Энергоатомиздат, 1991. – 588 с.: ил. – (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн. 4).

1.4. ВТОРИННІ ЕНЕРГОРЕСУРСИ

Поняття «вторинні ресурси». Класифікація ВЕР. Оцінка енергетичного потенціалу ВЕР. Шляхи раціонального використання ВЕР.

Енергетична ефективність використання ВЕР. Особливості визначення економії палива при використанні паливних ВЕР. Визначення економії палива при використанні паливних ВЕР.

Основні теплоенергетичні характеристики і резерви ВЕР вогнетехнічних процесів. Температурний рівень і загальна оцінка коефіцієнта використання теплоти у високотемпературних процесах.

Зразки екзаменаційних завдань

01. Який вид ресурсу не розглядається як ВЕР:

1) надлишковий тиск потоку;  2) пальні компоненти потоку;  3) теплота потоку;  4) кінетична енергія потоку;  5) потік сировини.

02. При використанні теплоти газів , що ідуть,   регенеративна схема (замкнута) забезпечує:

1) попередній нагрів установки;  2) генерування теплоносіїв;  3) ріст собівартості продукту;  4) збільшення витрати палива;  5) нагрівання компонентів горіння.