Билет к экзамену № 1

МОСКВА, 2016 г.

РЕФЕРАТ ПО ПРИКЛАДНОЙ ТЕПЛОФИЗИКЕ

ТЕМА:

Выполнил: ст. группы

Проверил: проф. Куликов В.В.

Темы рефератов для групп РФ

Прикладная теплофизика: вводные сведения

1. Вводные сведения. Прикладная теплофизика. Теплотехника. Термодинамика. Общая, химическая и техническая термодинамика.

2. Теплота и механическая работа. Энергия. Потенциальная, кинетическая и внутренняя энергия тела. Механическое движение тел и тепловое движение микрочастиц. Два способа приёма и передачи энергии (энергообмена): совершение работы, приём и передача теплоты (теплообмен, или теплоперенос). Механическая работа и количество теплоты (теплота).

Основные способы теплообмена

3. Теплообмен (теплоперенос): вводные сведения. Температурное поле: стационарное и нестационарное. Изотермная поверхность, градиент температуры (градиент стационарного температурного поля). Начальные условия. Граничные (краевые) условия I, II и III рода.

4. Три способа теплообмена: теплопроводность, конвекция, тепловое излучение (длина и частота электромагнитных волн в вакууме при теплообмене излучением). Сложный теплообмен. Конвективная теплоотдача: вынужденная и свободная (естественная). Теплопередача. Определения, физический смысл.

5. Теплопроводность в стационарном температурном поле: вводные сведения. Понятия поверхностной плотности теплового потока (удельного теплового потока), коэффициента теплопроводности стационарного теплового потока, теплоты. Дифференциальное уравнение теплопроводности в стационарном температурном поле, или закон Фурье.

6. Теплопроводность через изотропную плоскую стенку: температурный напор, тепловая проводимость, внутреннее тепловое сопротивление, поверхностная плотность теплового потока, тепловой поток, теплота, температуры поверхностей стенки.

7. Теплопроводность через изотропную круглоцилиндрическую стенку трубы: температурный напор, тепловая проводимость, внутреннее тепловое сопротивление, поверхностная плотность теплового потока, тепловой поток, теплота, температуры поверхностей стенки.

8. Теплопроводность через изотропную шаровую стенку: температурный напор, тепловая проводимость, внутреннее тепловое сопротивление, поверхностная плотность теплового потока, тепловой поток, теплота, температуры поверхностей стенки.

9. Теплопередача в стационарном температурном поле: вводные сведения. Уравнение конвективной теплоотдачи. Понятия поверхностной плотности теплового потока, коэффициента теплоотдачи, температурного напора, теплового потока, теплоты. Основное дифференциальное уравнение конвективной теплоотдачи, или закон Ньютона (Ньютона-Рихмана). Математическое выражение граничного условия III рода.

10. Теплопередача через изотропную плоскую стенку: тепловой поток, коэффициент теплопередачи, общее тепловое сопротивление теплопередачи, тепловое сопротивление теплоотдачи, внутренне тепловое сопротивление, поверхностная плотность теплового потока, температуры поверхностей стенки.

11. Теплопередача через изотропную круглоцилиндрическую стенку: тепловой поток, коэффициент теплопередачи, общее тепловое сопротивление теплопередачи, тепловое сопротивление теплоотдачи, внутренне тепловое сопротивление, поверхностная плотность теплового потока, температуры поверхностей стенки.

12. Теплопередача через изотропную шаровую стенку: тепловой поток, коэффициент теплопередачи, общее тепловое сопротивление теплопередачи, тепловое сопротивление теплоотдачи, внутренне тепловое сопротивление, поверхностная плотность теплового потока, температуры поверхностей стенки.

13. Критический диаметр тепловой изоляции круглоцилиндрической стенки. Минимум теплового сопротивления и максимум теплового потока. Условие эффективной работы тепловой стенки.

14. Интенсификация теплопередачи.

15. Тепловой пограничный слой.

16. Числа подобия при конвективной теплоотдаче: Нуссельта, Эйлера, Рейнольдса, Прандтля, Грасгофа, Пекле.

17. Уравнение подобия при конвективной теплоотдаче: вводные сведения. Определяемые и определяющие числа подобия. Средняя температура по сечению потока. Средняя температура по сечению и длине потока. Эквивалентный диаметр потока. Средняя по сечению скорость потока. Определяющая температура, определяющая скорость. Определяющий линейный размер потока.

18. Конвективная теплоотдача в стационарном температурном поле при ламинарном изохорном (без трения) течении жидкости и газа в трубопроводе. Вязкостный и вязкостно-гравитационный режимы ламинарного течения жидкости.

19. Конвективная теплоотдача в стационарном температурном поле при турбулентном изохорном (без трения) течении жидкости и газа в трубопроводе.

20. Теплопроводность в нестационарном температурном поле. Дифференциальное уравнение теплопроводности в нестационарном трёхмерном температурном поле, или закон Фурье.

21. Тепловое излучение: вводные сведения. Характеристики теплового излучения: энергия излучения, поток излучения (лучистый поток), поверхностная плотность потока излучения (излучательность), энергетическая освещённость (облучённость), энергетическая (лучистая) экспозиция, энергетическая сила света (сила излучения), энергетическая яркость (лучистость). Коэффициенты поглощения, отражения и пропускания. Абсолютно чёрная и абсолютно белая поверхности. Зеркальная поверхность. Диффузное отражение. Спектральная (монохроматическая) излучательность.

22. Основной закон теплового поглощения. Показатель поглощения. Коэффициент поглощения.

23. Основные законы теплового излучения. Закон Планка. Закон смещения Вина. Закон Стефана-Больцмана, коэффициент излучения абсолютно чёрного тела, серое тело, серое излучение, коэффициент черноты, коэффициент излучения серого тела. Закон Кирхгофа, коэффициент поглощения и излучательность. Закон Ламберта.

24. Теплообмен излучением между параллельными пластинами. Эффективный (фактический) лучистый поток. Приведённый коэффициент излучения. Приведённый коэффициент черноты системы.

25. Теплообмен излучением между телами, одно из которых находится внутри другого.

26. Теплообмен излучением между произвольно расположенными телами. Приведённый коэффициент излучения системы тел. Угловой коэффициент излучения.

27. Тепловые экраны. Тепловой экран между плоскими параллельными поверхностями.

Первый закон термодинамики

28. Источник, объект и рабочее тело (газ). Внешняя среда, контрольная поверхность. Термодинамические системы: открытая, закрытая, проточная (поток жидкости или газа, движущийся в трубопроводе между сечениями), изолированная, неизолированная и адиабатная.

29. Закон сохранения энергии. Вечный двигатель первого рода. Параметры состояния и функции вида термодинамического процесса, их дифференцирование и интегрирование. Уравнение первого закона термодинамики в конечной (для произвольной массы и 1 кг тела) и дифференциальной формах записи. Удельная внешняя теплота и удельная теплота трения, удельная внешняя механическая работа, приращение удельной внутренней энергии и газа.

Уравнение состояния идеального газа

30. Параметры состояния газа: абсолютное давление, абсолютная температура, удельный объем, плотность и относительная плотность.

31. Температурные коэффициенты идеальных газов: объёмного изобарного расширения, объёмной изотермной (адиабатной) сжимаемости и изохорного изменения давления. Модуль объёмного изотермного сжатия идеального газа. Изохорный процесс изменения состояния газа: несжимаемый газ.

32. Уравнение состояния идеального (совершенного) газа для 1 кг, для произвольной массы газа, для 1 киломоля, 1 м3 и для потока газа. Идеальный газ. Конечная и дифференциальная формы записи уравнения состояния идеального газа.

Термодинамические состояния и процессы

33. Термодинамические состояния – равновесное и неравновесное. Термодинамические процессы – равновесный и неравновесный, обратимый и необратимый, замкнутый и незамкнутый.

34. Внешняя механическая работа. Объемная деформация газа. Деформационная и располагаемая работы, работа перемещения (проталкивания, вытеснения).

35. Изобарный термодинамический процесс. Деформационная и располагаемая работы, работа перемещения (проталкивания, вытеснения) в изобарном процессе.

36. Изохорный термодинамический процесс. Деформационная и располагаемая работы, работа перемещения (проталкивания, вытеснения) в изохорном процессе.

37. Изотермный термодинамический процесс. Деформационная и располагаемая работы, работа перемещения (проталкивания, вытеснения) в изотермном процессе.

38. Равновесие газа в поле силы тяжести. Закономерность распределения давления и плотности неподвижного воздуха по длине скважины.

39. Теплоемкость. Удельная и молярная теплоемкости. Знак теплоемкости.

40. Теплоемкость как функция температуры.

41. Приращение внутренней энергии газа.

42. Теплота термодинамического процесса. Зависимость теплоты и теплоемкости от вида термодинамического процесса. Уравнение Майера. Показатель адиабаты.

43. Политропный термодинамический процесс. Показатель политропы. Политропная теплоемкость.

44. Политропный термодинамический процесс: взаимосвязь начальных и конечных параметров состояния, деформационная и располагаемая работы, работа перемещения (проталкивания, вытеснения), теплота и приращение внутренней энергии.

45. Адиабатный термодинамический процесс: взаимосвязь начальных и конечных параметров состояния, деформационная и располагаемая работы, работа перемещения (проталкивания, вытеснения), теплота и приращение внутренней энергии.

46. Политропный процесс как обобщающий термодинамический процесс.

Энтальпия и энтропия идеального газа

47.Энтальпия идеального газа. Уравнение первого закона термодинамики, учитывающее удельную энтальпию идеального газа.

48. Энтропия идеального газа. Уравнение первого закона термодинамики, учитывающее удельную энтропию идеального газа. TS – диаграмма термодинамического процесса. TS – уравнение политропного, изохорного, изобарного, изотермного и адиабатного процессов.

Второй закон термодинамики

49.Уравнение второго закона термодинамики. Принцип возрастания энтропии изолированной термодинамической системы с необратимыми процессами. Математический характер энтропии: формула Больцмана. Тепловая смерть изолированной системы.

Вихревая труба и тепловой насос

50. Вихревая труба. Эффект Ранка (Ранка-Хильша).

51. Принцип действия скважинного теплового насоса.

Литература

1.Баренблатт Г.И. Автомодельные явления – анализ размерностей и скейлинг. – Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2009. – 216 с.

2.Баренблатт Г.И. Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика. Теория и приложения к геофизической гидродинамике. – Л.: Гидрометеоиздат, 1978. – 211 с.

3.Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, венгтиляции и кондиционирования воздуха): Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1982. – 415 с.

4.Бриджмен П. Анализ размерностей. Пер с англ. под ред. акад. С.И. Вавилова. – 2-е изд. – М. – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. – 148 с.

5.Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. – М.: Энергия, 1973. – 372 с.

6.Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его применение. / Под ред. В.М. Бродянского. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 288 с.

7.Веников В.А. Теория подобия и моделирования. – М.: Высшая школа, 1976. – 479 с.

8.Гухман А.А. Введение в теорию подобия. Учебное пособие для вузов. – 3-е изд. – М.: Изд-во ЛКИ, 2010. – 296 с.

9.Гухман А.А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепломассообмена: Процессы переноса в движущейся среде. – 3-е изд., испр. – М.: Изд-во ЛКИ, 2010. – 328 с.

10.Гухман А.А., Зайцев А.А. Обобщённый анализ. – М.: Изд-во «Факториал», 1988. – 304 с.

11.Добрынин В.М., Вендельштейн Б.Ю., Резванов Р.А., Африкян А.Н. Геофизические исследования скважин: Учебник для вузов. / Под ред. д.г.-м.н. В.М. Добрынина, к.г.-м.н. Н.Е. Лазуткиной. – М.: ФГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004. – 400 с.

12.Задачник по тепломассообмену. / Ф.Ф. Цветков, Р.В. Керимов, В.И. Величко и др. Под ред. Ф.Ф. Цветкова. – М.: Издательство МЭИ, 1977.

13.Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1981.

14.Кервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопрередача. – М.: Химия, 1982. – 696 с.

15.Кирпичев М.В. Теория подобия и тепловое моделирование. – М.: Наука, 1987. – 163 с.

16.Кирпичев М.В. Теория подобия. – М.: Изд-во АН СССР, 1953. – 94 с.

17.Кирпичев М.В., Конаков П.К. Математические основы теории подобия. – М. – Л.: Изд-во АН СССР, 1949. – 106 с.

18.Клайн С.Дж. Подобие и приближённые методы. Пер. с англ. – М.: Мир, 1968. – 302 с.

19.Кобранова В.Н. Петрофизика: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1986. – 392 с.

20.Кудинов В.А., Карташов Э.М. Техническая термодинамика: Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 2001.*

21.Кутателадзе С.С. Анализ подобия в теплофизике. – Новосибирск: Наука, 1982. – 280 с.

22.Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. – М.: Энергия, 1973.

23.Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа,1980.*

24.Новиков И.И. Термодинамика: Учебное пособие для вузов. – СПб.: Издательство «Лицей», 2009.

25.Теория тепломассообмена. / С.И. Исаев, И.А. Кожинов, В.И. Кофанов и др. Под ред. А.И.Леонтьева. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1977.

26.Тепловое поле Земли и методы его изучения: Сб. научн. трудов. 90-летию Российского государственного геологоразведочного университета посвящается. / Отв. ред. Ю.А. Попов. – М.: РИО РГГРУ, 2008. – 292 с.*

27.Техническая термодинамика и теплопередача. / А.Г. Головинцов, Б.Н. Юдаев, Е.И. Федотов. – М.: Машиностроение, 1970.

28.Техническая термодинамика. / В.А. Кириллин, В.В. Сычев, А.Е. Шейндлин. – М.: Наука, 1979.

29.Техническая термодинамика: Учебное пособие для вузов./ В.И. Крутов, С.И. Исаев, И.А. Кожинов и др.; Под редакцией В.И. Крутова. – М.: Высшая школа,1988.

30.Шервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопрередача. – М.: Химия, 1982. – 696 с.

31.Щукин В.К. Теплообмен и гидродинамика внутренних потоков в полях массовых сил. – 2-е изд. – М.: Машиностроение, 1982. – 240 с.

* - имеется в учебном фонде библиотеки МГРИ-РГГРУ

по дисциплине

Дата добавления: 2017-02-01