
- •БИЛЕТ 1
- •1) Стационарные, нестационарные и установившиеся состояния низкотемпературных систем. Открытые и закрытые системы.
- •2) Ожижение газов и газовых смесей. Минимальная работа ожижения в условиях p=const V=const. Сравнение Lmin для различных газов.
- •3) Применение дросселирования в низкотемпературных установках.
- •БИЛЕТ 2
- •2) Охлаждение газообразных веществ в условиях открытой и закрытой термодинамической системы. Минимальная работа, необходимая для охлаждения в условиях P=const и V=const.
- •3) Назначение теплообменных аппаратов. Простейший расчёт теплообменного аппарата.
- •БИЛЕТ 3
- •2) Откачка паров кипящей жидкости, основные отношения и способы реализации. Применение метода откачки, температруная стратификация при откачке.
- •3) Особенности ожижения неона,водорода и гелия.
- •БИЛЕТ 4
- •1) Методика применения принципа сохранения энергии для анализа и расчёта низкотемпературных машин, аппаратов и установок.
- •3) Изотермическое сжатие в компрессоре для различных газов. Соотношение между подведённой работой и отведённой теплотой.
- •БИЛЕТ 5
- •1) Примеры составления энергетического баланса для различных систем и элементов низкотемпературных установок
- •3) Особенности работы регенеративного теплообменного аппарата
- •БИЛЕТ 6
- •1) Второй и третий законы термодинамики. Теорема Нернста. Идеальная тепловая машина.
- •БИЛЕТ 7
- •1) Принцип возрастания энтропии как следствие 2 закона т-д
- •3) Особенности использования детандеров в низкотемпературных установок.
- •БИЛЕТ 8
- •3) Основные типы теплообменных аппаратов
- •БИЛЕТ 9 МЕНЯЙ К ЧЁРТОВОЙ МАТЕРИ БИЛЕТ!!!!
- •БИЛЕТ 10
- •2) Энтропийный баланс низкотемпературных систем. Следствие принципа аддитивности энтропии.
- •3) Изотермическое сжатие в компрессоре для различных газов. Соотношение между проведённой работой и отведённой теплотой.
- •БИЛЕТ 11
- •1) Компенсация возрастания энтропии. Теорема Гюи-Стодолы
- •2) Интегральный эффект дросселирования. Зависимость от температуры и давления
- •3) Способы вычисления приращения энтропии в результате недорекуперации двухпоточного теплоообменника
- •БИЛЕТ 12
- •2) Определение характеристик цикла простого дросселирования. Ожижительный режим.
- •3) Сравнение процессов выхлопа и изоэнтропного расширения
- •БИЛЕТ 13 МЕНЯЙ К ЧЁРТОВОЙ МАТЕРИ БИЛЕТ!!!!
- •БИЛЕТ 14
- •2) Расширение газа в вихревых трубах, особенности рабочего процесса. Оценка эффективности.
- •3) Дроссельные рефрижераторные циклы. Их основные характеристики.
- •БИЛЕТ 15
- •1) Разделение и очистка газов. Технологические процессы и очистки. Минимальная работа разделен газообр смесей
- •2) Дросселирование паров и жидкостей. Применение этих процессов в низотемпер циклах
- •3) Особенности применения детандеров в низкотемп установках
- •БИЛЕТ 16
- •2) Процессы сопровождающиеся понижением температуры в адиабатных условиях
- •3) Определение основных характеристик дроссельного цикла простого дросселирования для рефрижератного режима
- •БИЛЕТ 17
- •2) Типы низкотемпературных циклов.
- •3) Цикл парокомпрессионной холодильной машины и сравнение его с воздушным циклом простого дросселирования. Основные характеристики.
- •БИЛЕТ 18
- •1) Процессы размагничивания парамагнетиков
- •2) Понятие холодопроизводящего процесса в низкотемпературном цикле. Теорема о полной холодопроизводительности цикла.
- •3) Рефрижераторный цикл простого дросселирования с предварительным охлаждением. Схема, изображение на TS диаграмме. Последовательность расчета. Основные характеристики.
- •БИЛЕТ 19
- •1) Термодинамический анализ наиболее распространенных рабочих процессов, сопровождающихся понижением температуры
- •2) Основные холодопроизводящие процессы. Определение полезной и полной холодопроизводительности цикла
- •3) Термоэлектрические процессы
- •БИЛЕТ 20
- •1) Характеристики процессов дросселирования для чистых веществ и смесей
- •2) Понятие теоретического цикла и его сравнение с идеальным. Критерии оптимальности при термодинамическом анализе циклов.
- •3) Ожижительный цикл дросселирования с предварительным охлаждением. Схема, изображение на T-S диаграмме. Последовательность расчета. Основные характеристики
- •БИЛЕТ 21
- •1) Зависимость ah от давления и температуры.
- •2) Анализ процесса выхлопа – свободного выпуска газа из баллона постоянного объёма. Уравнение процесса выхлопа. Изменение температуры и энтальпии в процессе выхлопа. Способы реализации этого процесса.
- •3) Рефрижераторный цикл дросселирования с предварительным охлаждением. Схема, изображение на TS диаграмме. Последовательность расчёта. Основные характеристики.
- •БИЛЕТ 22
- •1) Полная и полезная холодопроизводительность. Виды потерь в низкотемпературных установках и их определение
- •2) Специфика организации низкотемпературных циклов с твердофазными рабочими телами
- •БИЛЕТ 23
- •1) Инверсия дроссель-эффекта. Кривые инверсии.
- •БИЛЕТ 24
- •1) Процесс Дросселирования. Способы реализации дросселирования.
- •2) Безмашинные способы понижения температуры.
- •3)Использование процесса выхлопа в криогенных установках. Машина Мак-Магона-Гиффорда
- •БИЛЕТ 25
- •1) Равновесное адиабатное расширение газа (s-const). Зависимость αs от давления и температуры.
- •2) Основные принципы построения низкотемпературной установки, использующей магнитокалорический эффект.
- •3) Идеальный и реальный циклы парокомпрессионной машины.
- •БИЛЕТ 26
- •2) Термоэлектрическое охлаждение.
- •3) Основные принципы построения низкотемпературных циклов.
- •БИЛЕТ 27
- •1) Изотермическое сжатие в компрессоре идеальных и реальных газов
- •2) Детандирование. Способы организации процессов детандирования. Оценка эффективности расширительных машин.
- •3) Особенности ожижения гелия
- •БИЛЕТ 28
- •2) Производство энтропии в двухпоточном противоточном теплообменнике.
- •3) Особенности ожижения и хранения жидкого водорода.
- •БИЛЕТ 29
- •1) Тепловой эффект дросселирования. Зависимость от температуры и давления.
- •2) Изотермическое сжатие в компрессоре реального газа. Соотношение между работой и теплотой.
- •3) Особенности ожижения неона.
- •БИЛЕТ 30
- •1) Интегральный эффект дросселирования. Зависимость от температуры. Сравнение с интегральным эффектом изоэнтропного расширения.
- •2) Закон сохранения энергии для закрытых систем.
- •3) Особенности процессов дросселирования газов, паров и жидкостей.

БИЛЕТ 4
1)Методика применения принципа сохранения энергии для анализа и расчёта низкотемпературных машин, аппаратов и установок.
Закон сохранения энергии: сумма всех энергетических воздействий на систему равна изменению энергии в системе.
Формулировка ЗСЭ для разных систем: |
|
|
∆= 0 |
|||
1) |
Закрытая система, стационарный режим ∆ |
|
||||
2) |
Закрытая система, нестационарный режим |
|||||
∆ |
|
|||||
3) |
Открытая система, стационарный режим |
∑ |
|
= ∑ |
||
|
|
+ ∑ |
+∑ + ∑Э
+∑Э + ∑ = 0
Пример (в примере косяк: на рисунках нужно поменять местами точки 4 и 2. В билете достаточно расписать задачу с некоторыми пояснениями из самой лекции до неё)
Уравнение материального баланса для двухпоточного противоточного теплообменника.
Рисунок 16. Схема противоточного теплообменного аппарата.
Система+ ∙открытая+ ∙, стационарный= ∙ + ∙режим. Энергетический баланс:
1 2 3 4
Т.к. мы рассматриваем низкотемпературный теплообмен, то необходимо
учитывать теплопритоки из окружающей среды.
Скомпануем+ ∙ ( −потоки) =: ∙ ( − )
1 3 4 2
∙ ( 1 − 3) − теплота, которая отводится от прямого потока∙ ( 4 − 2) − теплота подводимая к обратномупотоку
«Холод» обратного потока затрачивается на охлаждение прямого потока и
компенсацию теплопритока из окружающей среды.

Рассмотрим случай, когда оба потока не претерпевают фазовых
преобразований, т.е. разность энтальпий пропорциональна разности |
||||||||||
∆ = ∙∆ |
|
|
|
|
|
|
||||
температур. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
−усреднённая изобарная теплоёмкость |
||||||||||
|
+ |
∙ |
|
∙ ( |
− |
) = |
∙ |
|
∙ ( |
− ) |
|
|
|
1 |
3 |
|
|
4 |
2 |
Водяным эквивалентом (W) называется величина произведения массового
расхода+ на∙ ( среднюю− ) = изобарную∙ ( − теплоёмкость) .
1 3 4 2
При расчёте теплообменных аппаратов при заданных значениях теплофизических параметров потоков, массовых расходов и температур
потоков на входе в теплообменник необходимо определить значение температур потока на выходе из теплообменника.
В технике низких температур основной задачей теплообмена является
понижение температуры прямого потока, в то время как повышение температуры обратного потока мало интересно.
Дано, :Найти1, 2 : 3, 4
Решение:
В идеальном случае весь «холод» обратного потока затрачивается на охлаждение прямого потока и компенсацию теплопритока из окружающей среды, т.е. в идеальном случае Т4=T1. Но в следствие неидеальности теплообмена температура T4<T1 или T4+ΔT=T1, где величина T называется
недорекуперацией (недоиспользование холода обратного потока)
Рисунок 17. Иллюстрация недорекуперации на Q-T диаграмме.

Величина недорекуперации зависит от типа теплообменника, рабочих веществ потоков, а так же от температурного уровня работы теплообменника.
Чем меньше величина недорекуперации, тем более эффективным считается теплообменник.
Обычно она составляет не более 20 К, чем ниже температурный уровень, тем ниже недорекуперация.
Зная+величину∙ ( −недорекуперации) = ∙ ( −∆можно− ) решить поставленную задачу.
1 3 1 2
3 = 1 + − ∙ ( 1 − ∆ − 2)
2)Основные рабочие вещества криогенной техники. Краткая
характеристика и свойства
ИнертенАзот. почти во всех случаях, нетоксичен, не обладает магнитными свойствами, не имеет запаха.
Азот обладает наиболее низкой температурой кипения по сравнению в кислородом и аргоном
Кислород.
Химически активный газ, сильный окислитель, взрывоопасен в смесях с
углеводородами, обладает парамагнитными свойствами.
Параметр |
Кислород |
|
Температура кипения ( 1 атм) |
90,188 К |
|
Температура плавления (1 атм) |
54,4 К |
|
Температура критической точки |
154,78 К |
|
Давление критической точки |
3,107 |
МПа |
Температура тройной точки |
54,36 |
К |
Давление тройной точки |
0,152 |
кПа |
Верхняя температура инверсии |
771 К |
|
ИнертныйАргон газ, нетоксичен, не имеет цветаи запаха.

Неон Инертный газ, нетоксичен, не имеет цветаи запаха.
Гелий
Инертный газ, нетоксичен, не имеет цвета и запаха, аномально высокая теплоёмкость и низкая плотность, сверхтекучести при температурах ниже 2,17 К, наилучший теплоноситель в связи с высоким коэффициентом теплопроводности
как газа, так и жидкости, отсутствует кривая сублимации.
Водород.
Самый лёгкий газ, горюч в присутствии воздуха или кислорода – пожароопасен
при 4-75%, взрывоопасен 18-65%, особая опасность взрыва в жидком состоянии при контакте с твёрдым воздухом или кислородом.
Обычный водород при нормальных условиях имеет две модификации:
ортоводород и параводород.
Нормальный водород, имеющий равновесный орто-пара состав, соответствующий нормальным условиям имеет следующие свойства.
Параметр |
Водород |
Температура кипения ( 1 атм) |
20,39 К |
Температура плавления (1 атм) |
13,96 К |