Главная страница |
Навигация по странице:
|
Контрольные задания на госэкзамен. Контрольное задание 2 на госэкзамен по специальности 140105. 65 "Энергетика теплотехнологий" специализация Котельные установки промышленных предприятий для
Курс «Источники энергии теплотехнологии» 12. Технический анализ твердого топлива. 20 баллов 13. Расчет идеально полного горения газообразного топлива. 20 баллов 14. Расчет идеально полного горения твердого (жидкого) топлива. 20 баллов 15. Экспериментальное определение теплотворной способности топлив. 15 баллов 16. Обработка результатов газового анализа продуктов сгорания газообразного топлива. 10 баллов 17. Скорость распространения пламени. 10 баллов 18. Температуры горения топлива. 15 баллов 19. Характеристики мазута. 10 баллов 20. Экспериментальное определение температуры воспламенения топлива. 15 баллов 21. Определение химического недожога по результатам газового анализа продуктов сгорания топлива. 10 баллов Курс «Высокотемпературные теплотехнологические установки» 22. Понятие квазистационарного режима нагрева. Решение задачи теплопроводности в квазистационарном режиме. Доказать, что в квазистационарном режиме перепад температур по сечению тела, время запаздывания и скорость роста температуры являются величинами постоянными. Рассчитать температуры и скорости роста температур в точках с координатами Х1 и Х2, а также время запаздывания температуры в точке с координатой Х2 по отношению к температуре в точке с координатой Х1 при условии, что заданы: форма тела и его расчетный размер R м; координаты Х1 и Х2; безразмерное время Fо; коэффициент теплопроводности Вт/м К и начальная температура тела То К; граничные условия в плоскости Х = 0 и Х = 1. (20 баллов) 23. Расчет коэффициента конвективной теплоотдачи в камерной нагревательной печи при скоростном нагреве металла атакующими струями. Рассчитать коэффициент конвективной теплоотдачи при скоростном нагреве металла атакующими струями, если заданы следующие параметры: расстояние от среза сопла до поверхности металла h, м; диаметр сопел d, м и шаг между ними S, м; скорость выхода продуктов горения из сопла W, м/с; температура газа в струе Тг, К; начальная и конечная температуры металла То, Тм.к, Тэ. Продукты горения образованы сжиганием природного газа заданного состава. (30 баллов) 24. Рассчитать результирующий радиационный тепловой поток в системе газ-кладка-металл qгкм Вт/м2 в печи в размерами рабочего пространства ВхLхH, м. Садка металла образована n заготовками размерами a х b х l, м, расположенными на поду в один ряд с расстоянием между заготовками δ , м. Степень черноты открытых поверхностей металла εоткр, температура поверхности металла Тм, К. Газовая среда в рабочем пространстве имеет температуру Тг, К и заданный состав. (40 баллов) 25. На поверхность металла, имеющего температуру Тм,К и степень черноты εм направлен радиационный поток qпад,Вт. Определить эффективное излучение металла. (5 баллов) 26. Определить излучательную εг' и поглощательную εг'' способность продуктов горения в рабочем пространстве печи размерами В х L х H, м, если печь отапливается природным газом заданного состава. Температура продуктов горения Тг, К, температура внутренней поверхности кладки, ограничивающей газовый объем Ткл, К. (10 баллов) 27. Заготовка в форме короткого цилиндра радиусом R, м, высотой Н, м, с известными теплофизическими свойствами (λ , Вт/м К, С Дж/м3 К) и начальной температурой То, К помещена в установку сτ жидкой средой, температура которой Тс, К. В начальный момент времени температура поверхности заготовки устанавливается равной Т(1, Fо) = Тс. Как рассчитать температуру в тепловом центре заготовки Т(0, Fо) спустя время τ. (10 баллов) 28. Используя метод ДУКУ решить сопряженную задачу теплообмена в камерной нагревательной печи, приведя радиационно-конвективный теплообмен к конвективному виду. Нагреваемый металл - пластина толщиной R, м с коэффициентом теплопроводности λ Вт/м К. Начальная температура металла То, К, конечная температура поверхности металла Т(1, Fок). Безразмерное время нагрева Fок; параметры теплообмена α Вт/м К, Сгкм Вт/м2 К4. При решении задачи принять g = 2. Построить температурный график. (70 баллов) Курс «Термовлажностные и низкотемпературные теплотехнологические процессы и установки» 29. При исследовании угара металла в печи было принято, что температура может изменяться от t1, ˚С до t2, ˚С. Выбрать количество уровней и конкретные значения температуры, если известно, что в уравнение регрессии этот фактор входит в третьей степени. (20 баллов) 30. Составить оптимальный план эксперимента для поиска зависимости коэффициента теплоотдачи при высокоинтенсивных процессах переноса от температуры Т, скорости газовой среды W и определяющего размера d в виде α = f(T3, W1, d2). Входные факторы изменяется в пределах: Тmin ≤ Т, ˚С ≤ Тmax; Wmin ≤ W, м/с ≤ W max; dmin ≤ d, м ≤ dmax План должен учитывать трехкратное повторение каждого опыта. (30 баллов) 31. При измерении температуры кладки получены результаты, ˚С: t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8. Вычислить 95% доверительный интервал для истинного значения температуры. Что еще можно сказать о результатах измерений? (20 баллов) 32. Выделить из перечисленных ниже те параметры работы печи, которые могут быть входными факторами для получения уравнения регрессии при физическом моделировании работы печи - производительность печи G; - расход топлива В; - соотношение расхода топлива в различных зонах печи r; - температура уходящих газов из печи tух; - соотношение доменный газ : коксовый газ ; - угар металла y; - коэффициент расхода воздуха n. (10 баллов) 33. Что можно сказать о характере связи между угаром металла y в печи и входными параметрами: В - расходом топлива и t – температурой подогрева воздуха, если известны следующие соотношения между коэффициентами корреляции r и корреляционными отношениями η : а) 0 << r2(y, B) << η2y<< 1 б) r2(y, B)1 в) 0 << r2(y, t) η2y <<1 г) η2t0 Уравнение регрессии какого вида лучше строить по этим факторам? Почему? (30 баллов) 34. При моделировании работы термической печи с помощью теории планирования эксперимента входные факторы изменяются в пределах: расход топлива Вmin ≤ В, м3/ч ≤ Вmax; коэффициент расхода воздуха 1,0 ≤ n ≤ nmax. Рассчитать координаты оптимальных точек по каждому фактору, если известно, что уравнение регрессии должно быть третьего порядка по фактору В и второго порядка по фактору n, а оптимум смещен в сторону меньших значений В и n. (20 баллов) 35. Нужно получить уравнение регрессии для производительности печи G в зависимости от расхода топлива В и температуры подогрева воздуха t вида: На скольких уровнях можно варьировать факторы В и tв. Почему? (10 баллов) 36. Многократное измерение перепада температур по сечению металла в печи дало результаты: Δt1; Δt2; Δt3; Δt4; Δt5; Δt6; Δt7; Δt8; Δt9; Δt10 ˚С. Подсчитать среднее значение и доверительный интервал при доверительной вероятности Рд= 0,95. Определить, не является ли промахом максимальное значение? (30 баллов) 37. Рассчитать коэффициенты регрессии при построении модели нагревательной печи по плану полного факторного эксперимента G = f(В, n, Qнр), где G, кг/ч - производительность; n - коэффициент расхода воздуха; Qнр, МДж/м3 - теплотворная способность топлива. (40 баллов) 38. Построить модель нагревательной печи вида G = f(В, n, Qнр) по плану дробного факторного эксперимента при Х3 = +Х1 · Х2, где G, кг/ч - производительность печи; n - коэффициент расхода воздуха; Qнр, МДж/м3 - теплотворная способность топлива. Записать уравнение регрессии с натуральными факторами В, n, Qнр , если ; ; (40 баллов) Курс «Испытания и мониторинг теплогенерирующих установок» 39. Планирование второго порядка: общий вид уравнения регрессии, виды и характер расположения точек в факторном пространстве, матрица планирования для двух факторов. (40 баллов) 40. Достоинства и недостатки ортогональных и ротатабельных планов второго порядка. Матрица ротатабельного планирования второго порядка для двух факторов. (30 баллов) 41. Пояснить и сравнить формулы для расчета коэффициентов регрессии при ортогональном и ротатабельном планировании второго порядка [2] (30 баллов) 42. Получить уравнение регрессии второго порядка по результатам опытов для себестоимости нагрева металла S, руб/т (ортогональное планирование). (30 баллов) 43. Технические возможности мониторинга теплогенерирующих установок с помощью миниатюрных автономных регистраторов температуры ТЛ – 01. Достоинства и недостатки регистраторов ТЛ – 01 двух модификаций. Примеры мониторинга. (30 баллов) 44. Рассчитать коэффициент b1 двухфакторного ротатабельного плана второго порядка по результатам 13-ти опытов для величины y. Что можно сказать о результатах опытов, если после рандомизации порядок выполнения опытов оказался следующим: 3, 5, 1, 13 , 8, 2, 10, 12, 9, 6, 7, 4, 11? (20 баллов) 45. Изображение схемы теплогенерирующей установки с расположением точек замеров при испытаниях.. (10 баллов) 46. Оценка погрешности определения статей теплового баланса теплогенерирующей установки при испытаниях. (40 баллов) 47. Методика обработки результатов испытаний теплогенерирующей установки: уравнение теплового баланса в развернутом виде с указанием замеряемых параметров. (30 баллов) 48. Технические возможности мониторинга теплогенерирующих и теплотехнологических установок с помощью комплекта датчиков и приборов «Терем-4». Примеры мониторинга. (40 баллов) Курс ”Газоснабжение” 49. Природный газ, сжиженные газы, искусственные газы. (15 баллов) 50. Потребление газа городом. Виды потребления. (15 баллов) 51. Годовые и часовые (расчетные) расходы газа. (10 баллов) 52. Гидравлический расчет газопроводов высокого (среднего) и низкого давлений. Дифферециальное уравнение гидравлического расчета. Номограммы для гидравлического расчета. (25 баллов) 53. Классификация систем газоснабжения. Их основные элементы. (20 баллов) 54. Классификация газопроводов. (15 баллов) 55. Пассивные методы защиты газопроводов. (10 баллов) 56. Активные (электрические) методы защиты газопроводов от коррозии. (20 баллов) 57. Газорегуляторные пункты и установки (ГРП и ГРУ). Их назначение и принципиальные схемы. (20 баллов) 58. Основное оборудование ГРП и ГРУ. Назначение и принцип действия. (25 баллов) 59. Газоснабжение промышленных предприятий и котельных. Принципиальные схемы газовых сетей. (25 баллов) 60. Особенности гидравлического расчета газопроводов промышленных предприятий. (20 баллов) Курс «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях» 61. Определение энергосбережения. Перечислите, какие меры используются для энергосбережения (30 баллов) 62. Что относится к нормативно-правовой и к нормативно-технической базе энергосбережения (30 баллов) 63. Как энергосбережение связано с экологией (20 баллов) 64. Какие задачи решает энергоаудит, и как он подразделяется по срокам и объемам (20 баллов) 65. Углубленные энергетические обследования (20 баллов) 66. Какие задачи решает определение энергетического баланса предприятия производства, теплотехнологической установки. Классификация энергетических балансов (30 баллов) 67. Синтетические формы тепловых балансов. (30 баллов) 68. Принципиальная схема использования энергоресурсов при утилизации ВЭР (30 баллов) 69. Натуральные теплотехнические критерии эффективности использования энергии (30) 70. Энергосбережение в промышленных котельных (30 баллов) Курс «Технология сжигания и переработки топлива» 71. Характеристика факела горящего топлива. (30 баллов) 72. Способы сжигания газообразного топлива. (20 баллов) 73. Классификация газогорелочных устройств. (20 баллов) 74. Характеристики газогорелочных устройств. (30 баллов) 75. Устройства для факельного сжигания мазута. (30 баллов) 76. Способы сжигания твердого топлива. (30 баллов) 77. Контролируемые атмосферы на основе природного газа. (40 баллов) 78. Термическая переработка твердого топлива. (20 баллов) 79. Автоматизация горелочных устройств. (30 баллов) 80. Определить длину факела газогорелочного устройства типа D. Расход газа - В м3/ч, топливо - природный газ. (40 баллов) Курс “Теплогенерирующие установки“ 81.Классификация ТГУ. Требования, предъявляемые к ТГУ. (10 баллов) 82. Тепловая схема производственной ТГУ. (30 баллов) 83. Тепловая схема производственно-отопительной ТГУ. (30 баллов) 84. Тепловая схема отопительной ТГУ. (30 баллов) 85.Водный режим работы котлов. Физико-химические характеристики воды. Требования, предъявляемые к качеству воды. (15 баллов) 86. Типы и методы обработки воды. (30 баллов) 87. Топливное хозяйство ТГУ при работе на твердом топливе. Хранение твердого топлива. (20 баллов) 88. Топливное хозяйство ТГУ при использовании жидкого топлива. Принципиальная схема мазутного хозяйства. (20 баллов) 89. Топливное хозяйство ТГУ при работе на газе. Принципиальная схема Газоснабжения котельной. (20 баллов) 90. Аэродинамика газовоздушного тракта. Естественная и искусственная тяга. (25 баллов) Курс «Cпецвопросы тепломассообмена» 91. Определить удельные тепловые потери через шамотную футеровку печи толщиной R, температурное поле по сечению которой имеет зависимость: (10 баллов) 92. Определить коэффициент теплоотдачи к поверхности цилиндра диаметром 2 R, нагреваемого в среде с tг = tг(0)+b · τ , если температура его поверхности изменяется по закону t(R, τ) = b · τ , и если известны a , λ. (15 баллов) 93. В печи симметрично нагревается стальной цилиндр (сталь 40) высотой R1 и диаметром 2R2. Определить максимальный перепад температуры в нем через 30 минут от начала нагрева, если известны q, R1, R2. (20 баллов) 94. В печи нагревается стальной слиток (сталь 20) размером R1хR2хR3, лежащий на подине. Определить максимальный перепад температуры в нем через 1 час от начала нагрева, если известны tг, α , tо, R1, R2, R3. (15 баллов) 95. Определить через какой промежуток времени с начала разогрева начнет повышаться температура на наружной поверхности шамотной кладки печи толщиной R, если на внутреннюю поверхность поступает тепловой поток q. Как изменится время прогрева, если мощность теплового источника и толщину кладки увеличить вдвое? Считать ierfc (ζ) = 0 при ζ › 2. (10 баллов) 96. В ванной печи с температурой tр плавится массив шлака в квазистационарном режиме. Определить величину зоны плавления, если известны: t`пл, t``пл, λ, ρ, c, α . (20 баллов). 97. В печи с температурой среды tc плавится цилиндр диаметром 2R, кривая плавления которого изображена на рисунке. Определить коэффициент теплоотдачи к поверхности плавящегося цилиндра, если известны ρ, tпл и τк. (10 баллов) 98.Определить коэффициент температуропроводности материала цилиндра диаметром d, симметричный нагрев которого изображен на рисунке. (10 баллов) 99.В проходной печи камерного режима работы с идеальной обмуровкой нагревается стальная лента (сталь 20) толщиной δ и шириной b. Какая должна быть длина печи, чтобы производительность ее была Gм при нагреве металла от tо до tк, если известны: α , Vп.г.; cп.г.; B; Qнp. (20 баллов) 100.В проходной печи методического режима работы с идеальной обмуровкой нагреваются слябы размером R1хR2хR3. Какова должна быть длина печи, чтобы нагреть слябы от tо до tк при производительности Gм, если известно: материал - сталь 20; α ; Vп.г.; Qнp; cп.г.; B. (20 баллов) Курс «Теплотехнологические комплексы и безотходные системы» 101.1. Определить энергоемкость слябов, нагреваемых в методической печи производительностью Р и тепловой мощностью Q. В качестве топлива используется природный газ с QНР . Воздух для горения в количестве LД нагревается в керамическом рекуператоре до tВ . В охлаждающих элементах печи используется вода в количестве GВ. Удельный расход эл. энергии составляет QЭ. (15 баллов) 101.2. Определить топливно-энергетический показатель безотходности методической печи производительностью Р, тепловой мощностью Q и отапливаемой природным газом с теплотворной способностью QНР . Выход и температура уходящих из печи газов Vух; tух. Удельные (на единицу производимой продукции) потери тепла через ограждение методической печи и с охлаждающей водой составляют QПТ. За печью установлены керамический рекуператор для подогрева воздуха на горение и котел-утилизатор КУ-80. Воздух в количестве VВ подогревается в рекуператоре до tВ. Котел-утилизатор производит пар в количестве GП, давлением РПП, и температурой tПП. Тепловая энергия, затраченная на производство перегретого пара составляет QЭП. Температура уходящих газов перед котлом -утилизатором t', а за котлом t". (25 баллов) 101.3. Определить экологический показатель безотходности (ЭПБ) термического цеха отжига листовой стали. Годовое производство листа Р. На поверхности стали содержится масло в количестве m. В печи 0,2 % масла превращается в бенз(а)пирен (С20Н12). Толщина стального листа δ . В состав цеха входит каталитический нейтрализатор оксидов азота, содержащихся в продуктах горения. Содержание оксидов азота в продуктах горения после нейтрализации NО (NО2 нет). Твердых и жидких отходов цех не имеет. Теоретические и фактические выбросы продуктов горения в атмосферу соответственно равны АТ; АФ. (25 баллов) 101.4. Произвести сравнение при неорганизованных и полностью организованных выбросов ЭПБа дуговой электросталеплавильной печи, если на производство 1 тонны стали: теоретические выбросы составляют Ат ; фактические АФ. Расход электроэнергии Э; содержание оксидов азота в выбросах NО , диоксида серы SО2, цианидов Ц , фторидов Ф. Печь оборудована пылеулавливающим аппаратом. Коэффициент очистки газов от пыли 99 %. Содержание пыли в отходящих газах после их очистки в рукавном фильтре составило П. Неорганизованные выбросы ВН. (30 баллов) 101.5. Определить топливно-эксергетический показатель безотходности ТЭПБЭК печи для нагрева стальных заготовок. Печь отапливается коксо-доменным газом с теплотворной способностью QНР. Максимально возможная температура горения топлива с учетом подогрева воздуха tП.Г.. Температура уходящих из печи газов tух. Удельный объем продуктов горения, образующихся при горении газа Vух . В отходящих газах содержится СО и Н2. Температура окружающей среды tо. Удельные потери тепла при охлаждении элементов печи и через кладку QП. Среднемассовая конечная температура нагрева металла t. Удельный расход топлива . Теплофизические характеристики продуктов горения и металла следующие: QНР (СО) = 12600 кДж/м3; QНР (Н) = 10700 кДж/м3; СП.Г. (t) = 1,2+0,4 ∙ 10–3 ∙ t – 0,1 ∙ 10–6 ∙ t2 кДж/м3 К; СМ = 0,7 кДж/кг К (20 баллов) 101.6. Определить топливно-эксергетический показатель безотходности комбинированной теплотехнологической установки, состоящей из печи для нагрева стальных заготовок и рекуператора для подогрева воздуха. Печь и рекуператор характеризуются следующими параметрами. Печь имеет ТЭПБЭКС. В печи сжигается коксо-доменный газ с теплотворной способностью QНР. Температура уходящих из печи продуктов горения tух. Удельный объем продуктов горения составляет VПГ. Подсосом воздуха пренебречь. Температура окружающей среды tо. Температура подогретого в рекуператоре воздуха tв. Температура уходящих из рекуператора продуктов горения t". (20 баллов) В расчетах принять следующие значения коэффициентов : средняя теплоемкость продуктов горения СПГ(t) = 1,2 + 0,4 ∙ 10–3 ∙ t – 0,1 ∙ 10–6 ∙ t2 кДж/м3 К средняя теплоемкость воздуха СВ(t) = 1,3 – 2,12 ∙ 10–3 ∙ t + 1,06 ∙ 10–6 ∙ t2 кДж/м3 К 101.7. Определить топливно-эксергетический показатель безотходности комбинированной теплотехнологической установки , состоящий из печи для нагрева стальных заготовок и котла-утилизатора (КУ), производящего пар давлением 3,8 МПа и температурой 450 оС. Температура питательной воды tПВ. Печь отапливается коксо-доменным газом с теплотворной способностью QНР. Температура уходящих из печи газов tух, удельный объем продуктов горения после печи VПГ. Топливно-эксергетический показатель печи ТЭПБЭКС. Температура продуктов горения перед и после КУ t'ПГ; t"ПГ. Для достижения заданного значения t'ПГ продукты горения после печи разбавляются подсасывающим воздухом. (20 баллов) В расчетах принять следующие значения коэффициентов: средняя теплоемкость продуктов горения СПГ (t) = 1,2+0,4 ∙ 10–3 ∙ t – 0,1 ∙ 10–6 ∙ t2 кДж/м3 К; средняя теплоемкость воздуха СВ (t) = 1,3 – 2,12 ∙ 10–3 ∙ t + 1,06 ∙ 10–6 ∙ t2 кДж/м3 К; энтальпия и энтропия питательной воды iПВ = 632 кДж/кг; SПВ = 1,84 кДж/кг К; энтальпия и энтропия перегретого пара iП = 3332 кДж/кг; SП = 6,96 кДж/кг К; Указание: удельный объем продуктов горения перед КУ определяется из балансового уравнения. 101.8. Определить эколого-энергетический рейтинг безотходности производства, если известно: ЭПБГ; ЭПБЛ; МПБ. Топливо-природный газ с теплотворной способностью QНР. Удельный расход основных материалов и топливно-энергетических ресурсов: Природный газ VГ; электроэнергия ЭЛ; кислород VК; вода VВ; рудный концентрат (Fe = 70%) РР. Удельные выбросы в атмосферу, т/ млн. т. продукции: МNO ; М; МСО; МП. Минимальное теоретически необходимое количество энергии для производства 1 т продукции ЭТ. В расчетах принять удельные объемы выбрасываемых газов VТЭ = VФЭ . (25 баллов) Курс «Нагнетатели, паровые и газовые турбины» 102. Определение и классификация нагнетателей (20 баллов) 103. Характеристики нагнетателей (30 баллов) 104. Неустойчивость работы. Помпаж. (20 баллов) 105. Способы регулирования нагнетателей (40 баллов) 106. Подача, массовая подача, уравнение сохранения энергии. Напор нагнетателя, его определение. (10 баллов) 107. Кавитация. Допустимая высота всасывания насоса (20 баллов) 108. Классификация турбин. Принцип работы турбины (20 баллов) 109. Процессы преобразования энергии в турбине. Основные уравнения. (10 баллов) 110. Преобразование энергии на рабочих лопатках. Потери на рабочих решетках. Коэффициент потери энергии на лопатках и скоростной коэффициент (20 баллов) 111. Преобразование энергии потока в соплах. Потери в соплах. Коэффициент потери энергии на лопатках и скоростной коэффициент (10 баллов) Курс «Инновационные теплогенерирущие технологии» 112. Классификация процессов теплогенерации. (10 баллов) 113. Как выбирается мощность отопительных установок и энергоноситель. (40 баллов) 114. Централизованное теплоснабжение и установки для его обеспечения. (40 баллов) 115. Индивидуальные электротермические установки. (40 баллов) 116. Отопительные печи и установки. (40 баллов) 117. Малые котельные (40 баллов) 118. Определите тепловую мощность отопительной установки по укрупнённой методике для помещения АхА м (30 баллов) 119. Когенераторы и тригенераторы (40 баллов) 120. Использование нетрадиационных источников энергии для целей теплогенерации (50 баллов) 121.Что относится к современным отопительным приборам и трубопроводам (40 баллов) Литература 1. Г.М. Гордон, И.Л. Пейсахов. Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии.-М.:Металлургия, 1997. 2. Гнездов Е.Н. Планирование теплофизического эксперимента. Сб. вопросов и задач для самостоятельной работы студентов (ГОУ ВПО «ИГЭУ». - Иваново, 2005. - 80 с.)</1> |