ЭКЗ_ВОПР_ТДВ_10

ВОПРОСЫ

экзаменационных билетов

по дисциплине «Тепловые двигатели и нагнетатели» (гр. ЭП-31, 2010 г)

Тепловые двигатели

1. Назначение, роль и место тепловых двигателей и нагнетателей в современной экономике. Парогазовая силовая установка как пример комплексного применения этих машин.

2. Принцип действия и основы устройства паровых турбин. Особенности работы активных и реактивных турбин, степень реактивности турбины.

3. Классификация паровых турбин (по назначению, по конструктивному выполнению, по принципу действия, по принципу парораспределения).

4. Понятие о сопловой и лопаточной решетках, характеристики решетки. Треугольники скоростей и основы газодинамического расчета решеток (определение скоростей на выходе из сопла и на входе и выходе для лопаточного канала).

5. Расчет размеров сопла и межлопаточных каналов в паровых и газовых турбинах.

6. Расчет крутящего момента и теоретической мощности ступени давления

7. Выбор числа ступеней и числа цилиндров паровой турбины.

8. Типы потерь и структура КПД паровой турбины и ГТУ.

9. Работа турбины на частичных режимах, способы регулирования мощности.

10. Тепловая схема теплосиловой установки с отбором пара на регенерацию и теплофикацию.

11. Классификация и принципиальные схемы ГТУ внутреннего и внешнего сгорания.

12. Преимущества и недостатки импульсных ГТУ.

13. Рабочие процессы проточных многоагрегатных ГТУ (с несколькими камерами сгорания).

14. Т-s диаграмма рабочего процесса многоступенчатой газовой турбины с дожиганием топлива и регенерацией тепла отработанных газов.

15. Тепловой баланс ГТУ, система коэффициентов эффективности.

16. Режимы работы и способы регулирования мощности ГТУ.

17. Преимущества и недостатки двухвальных газовых турбин.

18. Конструктивные особенности турбокомпрессоров ГТУ.

19. Устройство камер сгорания ГТУ, особенности запуска ГТУ в работу.

20. Особенности конструктивного выполнения газовых турбин.

21. Реальные процессы сжатия в компрессоре и расширения в турбине, замена их усредняющими политропами, показатели этих политрпоп.

22. Назначение и классификация поршневых ДВС, их основные входные и выходные параметры. Безразмерные характеристики цикла ДВС.

23. . Определение основных размеров рабочего цилиндра, числа цилиндров и числа оборотов двигателя. Основы теплового расчета ДВС.

24. Потери работоспособности в ДВС, понятие о внутреннем относительном КПД. Эффективный КПД двигателя. Среднее индикаторное и среднее эффективное давление.

25. Кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма.

26. Силы, действующие в поршневых ДВС, их уравновешивание

27. Средняя скорость поршня как мера быстроходности двигателя.

28. Принципиальные конструктивные решения для четырехтактных двигателей.

29. Система питания дизелей, ее назначение и устройство основных агрегатов.

30. Скоростные и нагрузочная характеристики ДВС.

31. Двухтактные двигатели, особенности их конструкций и расчета.

Нагнетатели

1. Деление газовых нагнетателей на компрессоры, газодувки и вентиляторы. Другие виды нагнетателей.

2. Назначение и классификация компрессоров. Допустимые степени повышения давления, многоступенчатое сжатие.

3. Газо и гидродинамические основы расчета турбогидромашин. Уравнения Бернулли, Эйлера, и неразрывности для установившихся режимов течения.

4. Устройство осевых компрессоров. Решетки направляющего аппарата и рабочих лопаток.

5. Треугольники скоростей в характерных точках осевого компрессора, определение напора и работы на привод. Внутренний политропный КПД осевого компрессора.

6. Определение числа оборотов, диаметра рабочего колеса и числа лопаток осевого компрессора.

7. Устройство и рабочий процесс центробежного компрессора. Теоретический напор и подача центробежного компрессора. Работа на привод и потребляемая мощность компрессора.

8. Определение числа оборотов, диаметра рабочего колеса и числа лопаток центробежного компрессора.

9. Принципиальная схема поршневого компрессора. Реальная индикаторная диаграмма этой машины. Коэффициент подачи компрессора, его зависимость от величины мертвого объема и других факторов.

10. Факторы, ограничивающие степень повышения давления. Определение числа ступеней компрессора. Сравнительный анализ различных вариантов сжатия газа в компрессоре (адиабатное, политропное, изотермическое).

11. Роль промежуточного охлаждения газа между ступенями компрессора.

12. Конструктивные типы поршневых компрессоров.

13. Компрессорные установки, вспомогательное оборудование этих установок.

14. Характеристики поршневого компрессора и сети потребителя. Рабочая точка на характеристике.

15. Регулирование подачи поршневого компрессора.

16. Особенности устройства и рабочего процесса центробежных вентиляторов. Конструкции рабочих колёс. Вентиляционные установки.

17. Особенности устройства осевых вентиляторов.

18. Безразмерные характеристики лопаточных машин (осевых и центробежных компрессоров и вентиляторов), их отличие от характеристик поршневых компрессоров.

19. Устойчивость режимов работы вентиляторов, помпаж и антипомпажные мероприятия.

Задачи

1. Определить действительную скорость истечения пара из сопла активной турбины, если параметры пара на входе в сопло Р₁=2,0 МПа и t₁=340 ^oC, а давление на выходе Р₂=1,6 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C₁=50 м/с.

2. Определить действительную скорость истечения пара из сопла реактивной турбины со степенью реактивности =0,5, если параметры пара на входе в сопло Р₁=2,6 МПа и t₁=340 ^oC, а давление на выходе Р₂=1,6 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,91.

3. Определить потери энергии на преодоление внутреннего трения при истечении пара из сопла реактивной турбины со степенью реактивности =0,5, если параметры пара на входе в сопло Р₁=2,7 МПа и t₁=340 ^oC, а давление на выходе Р₂=1,2 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,93. Начальная скорость пара перед соплом C₁=50 м/с.

4. Определить относительную скорость течения пара на входе в лопаточную решетку активной турбины W₁, если параметры пара на входе в сопло Р₁=2,5 МПа и t₁=340 ^oC, а давление на выходе Р₂=1,5 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C₁=50 м/с, средний диаметр ступени D=800 мм, число оборотов турбины n=3000 об/мин и входной угол ₁=18^о.

5. Определить относительную скорость течения пара на входе в лопаточную решетку реактивной турбины W₁ со степенью реактивности =0,5, если параметры пара на входе в сопло Р₁=2,5 МПа и t₁=340 ^oC, а давление на выходе Р₂=1,5 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C₁=50 м/с, средний диаметр ступени D=900 мм, число оборотов турбины n=1500 об/мин и входной угол ₁=20^о.

6. Определить окружную скорость U на входе в лопаточную решетку реактивной турбины со степенью реактивности =0,5, если средний диаметр ступени D=1200 мм, число оборотов турбины n=3000 об/мин.

7. Определить внутренний относительный КПД ступени _io при истечении пара из сопла реактивной турбины со степенью реактивности =0,5, если параметры пара на входе в сопло Р₁=2,7 МПа и t₁=340 ^oC, а давление на выходе Р₂=1,5 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,93. Начальная скорость пара перед соплом C₁=50 м/с.

8. Определить внутренний относительный КПД ступени _io при истечении пара из сопла активной турбины, если параметры пара на входе в сопло Р₁=2,5 МПа и t₁=340 ^oC, а давление на выходе Р₂=1,9 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,93. Начальная скорость пара перед соплом C₁=50 м/с.

9. Определить относительную скорость течения пара W₂ на выходе из лопаточной решетки реактивной турбины со степенью реактивности =0,5, если параметры пара на входе в сопло Р₁=2,5 МПа и t₁=340 ^oC, а давление на выходе Р₂=1,5 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C₁=50 м/с, средний диаметр ступени D=900 мм, число оборотов турбины n=1500 об/мин и входной угол ₁=20^о, скоростной коэффициент лопаток =0,87.

10. Определить относительную скорость течения пара W₂ на выходе из лопаточной решетки активной турбины, если параметры пара на входе в сопло Р₁=3,5 МПа и t₁=360 ^oC, а давление на выходе Р₂=2,5 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C₁=50 м/с, средний диаметр ступени D=900 мм, число оборотов турбины n=1500 об/мин и входной угол ₁=20^о, скоростной коэффициент лопаток =0,87.

11. Определить абсолютную скорость течения пара С₂ на выходе из лопаточной решетки реактивной турбины со степенью реактивности =0,5, если параметры пара на входе в сопло Р₁=2,5 МПа и t₁=370 ^oC, а давление на выходе Р₂=1,5 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C₁=50 м/с, средний диаметр ступени D=900 мм, число оборотов турбины n=1500 об/мин и входной угол ₁=20^о, выходной угол ₂=22^о, скоростной коэффициент лопаток =0,87.

12. Определить абсолютную скорость течения пара С₂ на выходе из лопаточной решетки активной турбины, если параметры пара на входе в сопло Р₁=2,5 МПа и t₁=340 ^oC, а давление на выходе Р₂=1,5 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C₁=50 м/с, средний диаметр ступени D=900 мм, число оборотов турбины n=1500 об/мин и входной угол ₁=20^о, выходной угол ₂=22^о, скоростной коэффициент лопаток =0,87.

13. Определить площадь выходного сечения F₂ одной из ступеней сопла реактивной турбины со степенью реактивности =0,5, если параметры пара на входе в сопло Р₁=2,4 МПа и t₁=340 ^oC, а давление на выходе Р₂=1,1 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C₁=80 м/с, действительный массовый расход пара через сопло М=2,5 кг/с.

14. Определить площадь F₂ выходного сечения сопла одной из ступеней активной турбины, если параметры пара на входе в сопло Р₁=2,5 МПа и t₁=340 ^oC, а давление на выходе Р₂=1,8 МПа. Коэффициент скорости сопла =0,89, начальная скорость пара перед соплом C₁=50 м/с, действительный массовый расход пара через сопло М=2,5 кг/с.

15. Паровая турбина работает с начальными параметрами Р₀=3,5 МПа и t₀=435 ^оС. Давление пара в конденсаторе Р_к=0,008 МПа. Турбина приводит в действие электрогенератор мощностью N_г=1500 кВт. Внутренний относительный КПД турбины _i0=0,77, механический КПД _м=0,91, КПД генератора _г=0,97. Определить действительный расход пара D (в кг/с) через турбину.

16. Паровая турбина работает с начальными параметрами Р₀=3,5 МПа и t₀=435 ^оС. Давление пара в конденсаторе Р_к=0,008 МПа. Турбина приводит в действие электрогенератор. Внутренний относительный КПД турбины _i0=0,77, механический КПД _м=0,91, КПД генератора _г=0,97. Действительный расход пара через турбину D=5 кг/с. Определить мощность электрогенератора N_г.

17. Определить эффективную мощность четырехцилиндрового четырехтактного дизеля, если среднее индикаторное давление его Р_i=0,62 МПа, число оборотов n=1200 об/мин, диаметр цилиндра D=120 мм, радиус кривошипа коленчатого вала R=70 мм, механический КПД двигателя _м=0,87.

18. Определить удельный эффективный расход топлива для четырехцилиндрового четырехтактного дизеля, если среднее индикаторное давление его Р_i=0,62 МПа, число оборотов n=1200 об/мин, диаметр цилиндра D=120 мм, радиус кривошипа коленчатого вала R=70 мм, механический КПД двигателя _м=0,87, внутренний КПД _i=0,37. Теплота сгорания дизельного топлива Q^р_н=41500 кДж/кг.

19. Определить эффективную мощность четырехцилиндрового двухтактного дизеля, если среднее индикаторное давление его Р_i=0,52 МПа, число оборотов n=1200 об/мин, диаметр цилиндра D=120 мм, рабочий ход поршня S_р=110 мм, механический КПД двигателя _м=0,81.

20. Определить массовый расход воздуха для четырехцилиндрового четырехтактного дизеля, если у него число оборотов n=1200 об/мин, диаметр цилиндра D=120 мм, ход поршня S=110 мм, коэффициент наполнения цилиндров _н=0,87. Температура воздуха на входе в цилиндр t_вх=45 ^оС, давление р_вх=0,095 МПа.

21. Определить среднюю скорость поршня для четырехцилиндрового четырехтактного дизеля, если у него число оборотов n=1200 об/мин, диаметр цилиндра D=120 мм, ход поршня S=110 мм.

22. Определить объем камеры сгорания для четырехцилиндрового четырехтактного дизеля, если у него диаметр цилиндра D=120 мм, ход поршня S=110 мм, а степень сжатия =16,5..

23. Определить эффективную мощность двухцилиндрового (поршни двустороннего действия) двухступенчатого поршневого компрессора, если среднее индикаторное давление его Р_i=0,52 МПа, число оборотов n=1200 об/мин, диаметр цилиндра D=120 мм, ход поршня S=110 мм, механический КПД двигателя _м=0,81.

24. Определить объем камеры сгорания для четырехцилиндрового двухтактного дизеля с прямоточно-клапанной продувкой, если у него диаметр цилиндра D=150 мм, рабочий ход поршня S_р=140 мм и степень сжатия =18,5.

25. Определить число ступеней сжатия и работу на привод осевого компрессора, служащего для сжатия воздуха от р₁=0,1 МПа до р₂=0,5 МПа с подачей G=0,2 м³/с. Температура воздуха на всасывании t_вс=20 ^оС.

26. Определить число ступеней сжатия и работу на привод центробежного компрессора, служащего для сжатия воздуха от р₁=0,1 МПа до р₂=0,5 МПа с подачей G=0,2 м³/с. Температура воздуха на всасывании t_вс=10 ^оС. Адиабатный КПД принять равным _ад=0,87.

27. Определить число ступеней сжатия и работу на привод поршневого компрессора, служащего для сжатия воздуха от р₁=0,1 МПа до р₂=1,5 МПа с подачей G=0,2 м³/с. Температура воздуха на всасывании t_вс=20 ^оС.