Задания для выполнения лабораторных работ

Лабораторная работа 1

Исследование тепловой работы водоводяного теплообменника

с использованием тепловых характеристик

Цель работы: научиться применять тепловые характеристики для описания тепловой работы водоводяных теплообменников

Контрольные вопросы:

1. Напишите выражение тепловой характеристики для прямоточного и противоточного водоводяного теплообменника.

2. Как изменяются температуры греющей и нагреваемой воды на выходе из теплообменника при увеличении поверхности нагрева теплообменника?

3. От каких параметров зависит параметр Ф, характеризующий тепловую эффективность теплообменника?

4. Как изменяется тепловая мощность теплообменника при увеличении расходов греющей и нагреваемой воды?

5. Как зависит режимный параметр  теплообменника от расходов греющей и нагреваемой воды?

Лабораторная работа 2

Диагностика тепловой эффективности секционного кожухотрубного водоводяного теплообменника

Цель работы: научиться проводить диагностику секционных кожухотрубных теплообменников по замерам температур греющей и нагреваемой воды

Контрольные вопросы:

1. Как можно охарактеризовать тепловую эффективность теплообменника?

2. Как рассчитать параметр Ф действующего водоводяного теплообменника по измеренным температурам греющей и нагреваемой воды?

3. Как определить параметр Ф для серийного секционного кожухотрубного водоводяного теплообменника с чистой поверхностью нагрева?

4. Как связана толщина отложений на поверхности нагрева с параметром Ф теплообменника?

5. Нарисуйте схему изменения температур теплоносителей при противотоке и прямотоке.

Лабораторная работа 3

Диагностика тепловой эффективности пластинчатого водоводяного теплообменника

Цель работы: научиться проводить диагностику пластинчатых водоводянных теплообменников по замерам температур греющей и нагреваемой воды

Контрольные вопросы:

1. Как зависит коэффициент теплопередачи в пластинчатом теплообменнике от степени загрязнения его поверхности?

2. Как определить параметр Ф для серийного пластинчатого водоводяного теплообменника с чистой поверхностью нагрева?

3. Как рассчитать параметр Ф действующего пластинчатого водоводяного теплообменника по измеренным температурам греющей и нагреваемой воды?

4. Как изменяется параметр Ф теплообменника при загрязнении поверхности нагрева?

5. При какой схеме движения теплоносителей (прямоточной или противоточной) средний температурный напор больше и почему?

Лабораторная работа 4

Диагностика тепловой эффективности пароводяного теплообменника (конденсатора паротурбинной установки)

Цель работы: научиться проводить диагностику пароводяных теплообменников по замерам температур нагреваемой воды и давления греющего пара.

Контрольные вопросы:

1. Как зависит коэффициент теплопередачи в пароводяном теплообменнике от степени загрязнения его поверхности?

2. Как рассчитать параметр Ф действующего пароводяного теплообменника по измеренным температурам нагреваемой воды и давлению греющего пара?

3. Как изменяется параметр Ф пароводяного теплообменника при загрязнении поверхности нагрева?

4. Нарисуйте схему изменения температур теплоносителей в пароводяном теплообменнике.

Лабораторная работа 5

Диагностика тепловой эффективности паропарового теплообменника (испарителя испарительной установки).

Цель работы: научиться проводить диагностику паропаровых теплообменников по замерам давления греющего пара и испаряющейся воды.

Контрольные вопросы:

1. Напишите выражение для определения коэффициента теплопередачи.

2. Как изменяется тепловая мощность паропарового теплообменника при загрязнении поверхности нагрева?

3. Нарисуйте схему изменения температур теплоносителей в паропаровом теплообменнике.

4. Имеет ли смысл различать прямоточную и противоточную схему для паропаровых теплообменников?

Вопросы к экзамену

1.	Влияние качества воды на состояние поверхностей нагрева водоводянных и пароводяных теплообменных аппаратов.
2.	Влияние отложений на поверхностях нагрева на коэффициент теплопередачи и гидравлическое сопротивление теплообменников.
3.	Влияние механического износа трубчатых поверхностей на тепловую работу теплообменников.
4.	Влияние гидравлических ударов и перепадов давления на надежность работы теплообменников.
5.	Оперативный контроль чистоты поверхности трубных пучков конденсаторов паровых турбин и подогревателей сетевой воды.
6.	Определение оптимальных сроков их очистки в конденсаторах паровых турбин, и подогревателях сетевой воды.
7.	Оперативный контроль технического состояния теплообменных аппаратов.
8.	Техническое состояние теплообменного аппарата.
9.	Принципиальные положения и определения мониторинга технического состояния оборудования.
10.	Структурно-функциональная схема системы мониторинга состояния.
11	Основные функции и показатели качества теплообменных аппаратов паротурбинной установки.
12.	Параметры состояния конденсационной установки.
13.	Параметры состояния  системы регенеративного подогрева питательной воды.
14.	Применение экспертных систем для диагностики состояния аппаратов.
15.	Диагностика водоводянных теплообменников по изменению гидравлического сопротивления.
16.	Диагностика водоводянных теплообменников по замерам температур греющей и нагреваемой воды на входе и выходе из теплообменника.
17.	Диагностика жидкостных теплообменников по замерам расходов и температур теплоносителей.
18.	Диагностика пароводяных теплообменников по изменению давления пара.
19.	Контроль качества воды в водоводянных теплообменниках.
20.	Методы механической очистки поверхностей нагрева от отложений.
21.	Методы химической очистки поверхностей нагрева теплообменников.

Методика оценивания лабораторных работ

представлен письменный отчет, грамотно и логично оформлены результаты расчетов, расчеты занесены в аналитические таблицы, сформулированы выводы и рекомендации по полученным данным;

- 10 баллов выставляется студенту, если работа выполнена, представлен письменный отчет, составлены расчеты, сделаны выводы по результатам работы;

- 5 баллов выставляется студенту, если студент не до конца справился с заданием, не совсем верно произвел расчет плановых показателей деятельности предприятия, однако оформил отчет по результатам работы.

- 0 баллов выставляется студенту, если студент не справился с заданием, неверно произвел расчет плановых показателей деятельности предприятия, не оформил отчет по результатам работы.

Методика оценивания теста: каждый верный ответ теста – 1 балл

Методика оценивания на экзамене.

Ответ на экзамене оценивается исходя из 40 баллов (максимум).

Полный ответ на билет оценивается максимум в 30 баллов, предполагает свободное изложение (не чтение) всего необходимого материала, ответы на уточняющие вопросы, если они есть.

Правильный ответ на дополнительные вопросы оценивается максимум в 10 баллов.

Дисциплина «Методы расчета процессов тепломассообмена»

Тест

1. Основной закон используемый при расчётах теплоотдачи:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

2. Дифференциальное уравнение движения вязкой жидкости?

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

3. Уравнение теплоотдачи:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

4. Гидродинамический пограничный слой:

а) слой заторможенной жидкости, в пределах которого скорость изменяемся от пуля на поверхности тела до скорости невозмущённого потока;

б) преобладают силы инерции;

в) преобладают силы вязкости;

г) справедливо условие: .

5. Тепловой пограничный слой:

а) справедливо условие: = 0 и t = t₀;

б) слой жидкости у стенки, в пределах которого температура изменяется от значения равного температуре стенки до значения равного температуре жидкости вдали от тела;

в) силы инерции и вязкости соизмеримы;

г) поле скоростей не зависит от поля температур.

6. Безразмерный коэффициент теплоотдачи:

а) число Нуссельта;

б) число Пекле;

в) число Грасгофа;

г) число Эйлера.

7. Число Рейнольдса:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

8. Уравнение подобия:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

9. Число подобия, характеризующее режим течения:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

10. Собственное излучение:

а) излучение, характеризующееся интенсивностью одинаковой по всем направлениям;

б) излучение, исходящее с поверхности твёрдого тела;

в) определяется природой данного тела и его температурой;

г) характеризуется коэффициентом поглощения;

11. Эффективное излучение:

а) определяется плотностью потоков собственного и отражающего излучения;

б) характеризуется коэффициентом отражения;

в) характеризуется коэффициентом пропускания;

г) характеризуется коэффициентом поглощения.

12. Результирующий поток излучения:

а) разность между лучистым потоком, получаемым данным телом и лучистым потоком, который оно посылает в окружающее его пространство;

б) суммарная плотность потоков собственного и отражённого излучения, испускаемого поверхностью данного тела;

в) часть подающей энергии излучения, проходящая сквозь тело;

г) часть падающей энергии излучения поглощённой данным телом.

13. Серое тело:

а) тело, которое поглощает всю падающую на него энергию;

б) тело, для которого спектральная поглощательная способность не зависит от длины волны (А_λ = const ≤ 1);

в) тело, которое отражает всю падающую на него энергию (R = 1);

г) тело, которое пропускает всю падающую на него энергию.

14. Коэффициент теплового излучения:

а) отношение поверхностной плотности потока собственного интегрального излучения к его величине для абсолютно чёрного тела;

б) коэффициент равный 5,67 Вт/(м² • К⁴);

в) коэффициент равный 5,6703 • 10^-8 Вт/(м^{2 .}К⁴);

г) коэффициент равный 1,4388 10^-2 м ^.К.

15. Какие газы влияют на теплообмен излучением в теплоэнергетике:

а) одноатомные

б) двухатомные

в) трёхатомные

г) водород

16. Результирующий поток теплообмена излучением в системе плоскоиараллсльных поверхностей:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

17. Закон Стефана-Больцмана:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

18. Основные определяющие числа подобия теплообмена при свободном движении жидкости:

а) Re, Pr;

б) Gr, Pr;

в) Nu, Pr;

г) Nu, Gr.

19. Закон Фика:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

20. Уравнение массообмена:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

21. Определить коэффициент теплопроводности материала стенки, если при толщине её δ = 40 мм. и разности температур на поверхностях Δt = 20⁰С плотность теплового потока q = 145 Вт/м²:

а) λ = 0,92 Вт/мк;

б) λ = 0,46 Вт/мк;

в) λ = 0,29 Вт/мк.

22. Определить потери теплоты с 1м трубопровода диаметром d₁/d₂ = 160/165 мм, проложенного на открытом воздухе, если внутри трубы протекает вода со средней температурой t_ж1= 90⁰С и температура окружающего воздуха t_ж2 = -15⁰С. Коэффициент теплопроводности материала трубы λ = 50 Вт/мк. Коэффициент теплопроводности от воды к стенке трубы а₁ = 1000 Вт/м²к и от трубы к окружающему воздуху а₂ = 12 Вт/м²к.

а) q_e = 256 Вт/м;

б) q_e = 652 Вт/м;

в) q_e = 562 Вт/м.

23. Резиновая пластина толщиной 2δ = 20 мм, нагретая до температуры t₀ = 140⁰С, помещена в воздушную среду с температурой t_ж = 15⁰C/

Определить температуры в середине и на поверхности пластин через τ = 20 мин. после начала охлаждения.

Коэффициент теплопроводности резины λ = 0,175 Вт/мк.

Коэффициент теплоотдачи от поверхности пластины к окружающему воздуху α = 65 Вт/м²к.

а) t_x=0 = 75,4⁰С; t_x=δ = 42,5 ⁰С;

б) t_x=0 = 57,4⁰С; t_x=δ = 54,2 ⁰С;

в) t_x=0 = 47,5⁰С; t_x=δ = 25,4 ⁰С.

24. Поверхность стального изделия имеет температуру t_с = 727⁰С и степень черноты ε_с = 0,7. Излучающую поверхность можно считать серой.

Вычислить плотность собственного излучения поверхности изделия и длину волны, которой будет соответствовать максимальное значение спектральной интенсивности излучения.

а) Е = 3,97 ^. 10⁴ Вт/м²; λ_макс = 2,898мкм;

б) Е = 9,37 ^. 10⁴ Вт/м²; λ_макс = 8,298мкм;

в) Е = 3,79 ^. 10⁴ Вт/м²; λ_макс = 9,828мкм.

25. Масло марки МС поступает в маслоохладитель с температурой = 70⁰C и охлаждаемое до температуры = 30⁰C. Температура охлаждающей воды = 20⁰C.

Определить температуру воды на выходе из маслоохладителя, если расходы масла и воды равны соответственно G₁= 1^. 10⁴кг/ч и G₂= 2,04 ^. 10⁴кг/ч. Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.

а) = 40⁰C;

б) = 30⁰C;

в) t_ж2 = 50 ⁰С.

Ответы

1 б, 2 в, 3 б, 4 а, 5 б, 6 а, 7 в, 8 г, 9 г, 10 в, 11 а, 12 а, 13 б, 14 а, 15 в, 16 в, 17 в, 18 г, 19 г, 20 а, 21 а, 22 б, 23 б, 24 а, 25 б

Методика оценивания:

Каждый верный ответ теста – 2,4 балла. Тест оценивается в максимум 60 баллов.