Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Уфимский государственный авиационный технический университет»

Учебно-методический материал Раздел №1 «Теоретические основы криогенной техники»

По специальности «Эксплуатация и ремонт средств аэродромно-технического обеспечения самолетов и вертолетов»

Обсуждено на заседании ПМК №2

Протокол № __________________

от «__» _________________20__г.

Уфа 2011

Оглавление

Оглавление 2

Тема № 1. СЖАТИЕ ГАЗОВ 5

Лекция №1. Назначение, содержание дисциплины. Принцип работы компрессоров и воздухоразделительных установок 5

Учебный вопрос № 1. Назначение и содержание дисциплины 5

Учебный вопрос № 2. Роль газов в обеспечении полетов авиации 11

Учебный вопрос № 3. Назначение, классификация, характеристики и области применения компрессоров 14

Учебный вопрос № 4. Построение диаграммы S – Т. 19

Групповое занятие № 1. ПРОЦЕССЫ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО И МНОГОСТУ-ПЕНЧАТОГО СЖАТИЯ ГАЗОВ 22

Учебный вопрос № 1. Одноступенчатое сжатие и его предел 22

Учебный вопрос № 2. Многоступенчатое сжатие. 27

Тема № 2. ОЧИСТКА И ОСУШКА ВОЗДУХА. 30

Лекция №1. Очистка и осушка воздуха 30

Учебный вопрос № 1. Необходимость очистки и осушки воздуха 30

Учебный вопрос № 2. Способы очистки воздуха 37

Групповое занятия №2. Комплексная очистка и осушка воздуха синтетическими цеолитами 41

Учебный вопрос № 1. Характеристики адсорбентов 41

Учебный вопрос № 2. Комплексная очистка и осушка воздуха синтетическими цеолитами 43

Практическое занятие № 1. АДСОРБЕРЫ ВОЗДУХОРАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК И ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ. 47

Учебный вопрос № 1. Адсорберы ВРУ и взрывоопасность 47

Тема № 3. РАСШИРЕНИЕ ГАЗОВ. 53

Лекция № 1. ДРОССЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОВ. 53

Учебный вопрос № 1. Сущность процесса дросселирования 53

Сжатый газ 54

Т 59

Учебный вопрос № 3. Применение процесса дросселирования и влияние различных факторов на его эффективность 62

Групповое занятие № 2. Расширение газов с отдачей внешней работы. 63

Учебный вопрос № 1. Назначение и классификация детандеров 63

Учебный вопрос № 3. Общее устройство и рабочий процесс турбодетандеров 68

Учебный вопрос № 4. Сущность процесса расширения газов с отдачей внешней работы 72

Учебный вопрос № 5. Характеристика процесса расширения газов 74

Тема № 4. ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ. 76

Лекция № 1.Глубокое охлаждение и его циклы. 76

Учебный вопрос № 1. Классификация циклов глубокого охлаждения 76

Учебный вопрос № 2. Абсорбционная холодильная установка 79

Учебный вопрос № 3. Пароэжекторная холодильная установка 80

Учебный вопрос № 4. Газовые холодильные машины 81

Групповое занятие № 2. Основные способы получения холода. 84

Учебный вопрос № 1. Основные способы получения холода, используемые в действительных циклах глубокого охлаждения 84

Учебный вопрос № 2. Холодильные циклы с дросселированием 88

Групповое занятие № 2. Холодильные циклы с расширением воздуха в детандерах 92

Учебный вопрос № 1. Холодильный цикл среднего давления с расширением воздуха в поршневом детандере 93

Учебный вопрос № 2. Холодильный цикл высокого давления с расширением воздуха в поршневом детандере 95

Учебный вопрос № 3. Цикл низкого давления с расширением воздуха в турбодетандере (цикл Капицы) 96

Тема № 5. Ректификация. 99

Лекция № 1. Процессы испарения и конденсации. 99

Учебный вопрос № 1. Общая характеристика процессов испарения и конденсации 99

Учебный вопрос № 2. Равновесие между жидкостью и паром в системе «кислород-азот» и диаграммы её равновесного состояния 102

Групповое занятие № 1. Процесс ректификации 107

Учебный вопрос № 1. Сущность процесса ректификации 107

Учебный вопрос № 2. Однократная ректификация бинарной смеси 112

Учебный вопрос № 3. Двукратная ректификация бинарной смеси 115

Тема № 6. ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ВОЗДУХОРАЗДЕЛИ-ТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК. 119

Лекция № 1. ТЕПЛООБМЕННИКИ. 119

Учебный вопрос № 1. Назначение и классификация теплообменных аппаратов 119

Учебный вопрос № 2. Рекуперативные теплообменники 119

Групповое занятие № 2. КОНДЕНСАТОРЫ-ИСПАРИТЕЛИ 128

Учебный вопрос № 1. Классификация и характеристики конденсаторов-испарителей. 128

Учебный вопрос № 2. Теплоотдача при конденсации пара 133

Учебный вопрос № 3. Теплоотдача при кипении 135

Групповое занятие № 3. РЕГЕНЕРАТОРЫ 139

Учебный вопрос № 1. Принцип действия регенераторов 139

Учебный вопрос № 2. Очистка воздуха от воды и двуокиси углерода в регенераторах 141

Учебный вопрос № 3. Способы обеспечения незабиваемости регенераторов 145

Практическое занятие № 4. РЕКТИФИКАЦИОННЫЕ КОЛОННЫ 150

Учебный вопрос № 1. Назначение и состав ректификационных колонн 150

Учебный вопрос № 2. Классификация ректификационных колонн. 151

Учебный вопрос № 3. Конструкция ректификационных колонн промышленных установок разделения воздуха 156

Тема № 7. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ГАЗОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В АВИАЦИИ 168

Лекция № 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВЕЩЕСТВ В ГАЗЕ. 168

Учебный вопрос № 1. Требования к качеству газов, применяемых в авиации 168

Учебный вопрос № 2. Виды и объемы контроля качества газов, применяемых в авиации. 169

Учебный вопрос № 3. Определение содержания кислорода и азота в газовых смесях. 172

Учебный вопрос № 4. Определение содержания ацетилена, масла и вредных примесей в кислороде 173

Групповое занятие № 2. Приборы для определения влажности и качества газов, применяемых в авиации. 176

Учебный вопрос № 1. Приборы для определения влажности газов 176

Учебный вопрос № 2. Современные методы и приборы контроля качества газов 186

Расчетные 186

Визуально 186

Инструментальные 186

Учебный вопрос № 3. Методы измерений и приборный парк 189