- •1.(2) Электрогенератор. Электродвигатель. Применение их в технике и технологиях.
- •2. (2) Топливные элементы. Водородная энергетика.
- •5. (2) Радиактивность и закон радиоактивного распада. Изотопы. Технологии утилизации радиоактивных отходов и материалов.
- •6.(2) Производство металлов (сталь, чугун, алюминий).
- •7. Новые материалы. Синтетические материалы. Полимерные материалы. Термопласты и реактопласты, эластомеры, пластмассы и их применение в технике и технологиях.
- •8.(2) Поведение веществ в магнитных полях. Ферромагнетики и ферриты и их применение в технике и технологиях.
- •9.(2) Поведение веществ в электрических полях. Диэлектрики и пьезоэлектрики и их применение в технике и технологиях.
- •10.(2) Ядерная энергия и проблемы ее использования. Термоядерный синтез. Энергоэффективные технологии.
- •11.(2) Источники энергии. Способы преобразования энергии. Тэс, гэс, аэс. Альтернативная энергетика.
- •12.(2) Сущность параметров давления и температуры, их влияние на фазовое состояние вещества, использование на практике, в технике и технологиях.
- •13.(2) Свойства металлов (электропроводность, звукопроводность, твердость, пластичность, ковкость, плавкость, плотность).
- •14.(2) Электромагнитное излучение и его природа. Шкала электромагнитных волн, области применения различных частотных диапазонов в технике и технологиях.
- •15.(2) Взаимодействие электромагнитного поля и движущегося заряда. Сила лоренца. Принцип действия электрогенераторов.
- •16.(2) Закон фарадея и принцип действия электрических трансформаторов. Линии электропередач.
- •17.(2) Техническое использование переменного тока.
- •18.(2) Основные закономероности цепей переменного тока. Закон ома для цепей переменного тока. Последовательный и переменный резонансы. Явление резонанса и его применение в науке и технологиях.
- •20.(2) Физические основы акустики. Эволюция средств звукозаписи и воспроизведения звука.
- •21.(2) Новые технологии передачи и хранения информации.
- •22.(2) Квантовые эффекты в микромире. Виды спектров. Спектральный анализ и его применение в технике и технологиях.
- •23.(2) Выделение информации на фоне помех. Использование явления резонанса для выделения полезного сигнала. Использование и применение явления резонанса в науке и технологиях.
- •24.(2) Эффект доплера и его применение в технике и технологиях.
- •25.(2) Физические эффекты (эффект эжекции, гироскопический эффект, центробежная сила, эффект доплера, акустическая кавитация, диффузия, гидростатическое давление) в машиностроении.
- •26.(2) Тепловая машина. Цикл карно. Паровая машина. Использование тепловых машин в технике и технологиях.
- •27.(2) Промышленная переработка топлива (коксование угля, крекинг нефти, переработка нефти методом ректификации).
- •28.(2) Классы точности измерительных приборов. Абсолютные и относительные погрешности. Измерительные технологии.
- •29.(2) Простые машины (рычаг, блок, наклонная плоскость, клин). Строительные машины.
- •31.(2) Звуковые волны. Инфразвук, гиперзвук, ультразвук и его применение в технике и технолог иях.
- •32.(2) Использование достижений естесственных наук в приборостроении. Приборостроение.
- •Виды измерительных приборов:
- •33. (2) Сущность процесса измерения. Виды измерений. Роль измерений в науке, технике. Погрешности измерений, их виды, причины возникновения.
- •34.(2) Добывающая и перерабатывающая промышленность. Инновации в добывающей и перерабатывающей промышленности.
- •Прядение и технология прядильного производства (относится к текстильной промышленности)
- •37.(2) Формы движения материи. Потенциальная и кинетическая энергии, их природа и взаимопревращение.
6.(2) Производство металлов (сталь, чугун, алюминий).
Сталью называют железоуглеродистые сплавы, с содержанием углерода до 2 %. При производстве стали происходит снижение содержания углерода и примесей, присутствующих в чугуне (Mn, Si, S, Р и др.), за счет окисления кислородом воздуха и кислородом, содержащимся в руде. Снижению содержания углерода и примесей способствует закись железа FeO, которая образуется в начале плавки 2Fe-j-O2 —2FeO и далее C-f-FeO = CO+Fe. Так как излишняя закись железа вызывает хрупкость стали, производят раскисление жидкой стали путем введения ферросплавов (ферромарганца, ферросилиция, ферроалюминия) по следующим схемам: Mn + FeO->MnO + Fe; Si + 2FeO->SiO2+2Fe; 2А1 + +3FeO-vAl2O3+3Fe.Образовавшиеся оксиды всплывают и удаляются вместе со шлаком.
Выплавку стали осуществляют в мартеновских печах, в конвертерах и электропечах.
В мартеновских печах (9.3) помимо чугуна может быть произведена переплавка металлического лома, руды и флюса. Топливом служит газ (смесь доменного, коксовального и генераторного) и подогретый воздух, обеспечивающий температуру 1800...2000 °С. Производительность печи за одну плавку (8... 12 ч) до 900 т. В мартеновских печах (9.3) может быть произведена переплавка металлического лома (до 60...70%), возможны автоматизация процесса плавки, повышенная точность химического состава стали. Недостатки плавки стали в мартеновских печах: периодичность процесса плавки, сложность оборудования, более высокая стоимость выплавляемой стали.
Для интенсификации производства стали в мартеновских печах широко применяют кислород, что обеспечивает повышение производительности печей на 25...30 % Большую экономию топлива дает использование теплоты остывающих мартеновских печей, для чего используют принцип работы двухванных печей, при котором теплота от одной остывающей ванны направляется в соседнюю, а затем происходит изменение направления потока, теплоты.
Конверторный способ получения стали позволяет использовать в качестве шихты жидкий чугун, до 50 %' металлического лома, руду, флюс (9.4). Сжатый воздух под давлением (0,3...0,35 МПа) поступает через специальные отверстия. Теплота, необходимая для нагрева стали, получается за счет химических реакций окисления углерода и примесей, находящихся в чугуне.
Производство стали в конверторах постепенно вытесняет ее в мартеновских печах. Емкость современных конверторов достигает 600 т. Наибольшее развитие получает кислородно-конверторное производство стали, так как дополнительное использование кислорода обеспечивает резкое повышение производительности (на 40 % выше. Недостатки способа: повышенный расход огнеупоров и высокий угар металлов.
Производство стали в электрических печах — наиболее совершенный способ получения специальных и высококачественных сталей. Сталь выплавляют в дуговых или индукционных электропечах. Наиболее рас-, пространены дуговые электропечи емкостью до 270 т {9.5). При электроплавке стали используют как стальной скрап и железную руду, так и жидкие стали, поступающие из мартеновской печи или конвертера.
Чугуном называют сплав железа с углеродом, содержащий более 2% С. Освобожденная от пустой породы руда представляет собой химическое соединение металла с другими элементами. Для того чтобы получить металл из руды, нужно осуществить определенные химические реакции. При этом на элементы, соединенные с металлом, воздействуют вещества, имеющие с ним меньшее сродство, чем с другими элементами. Так как в железных рудах железо обычно находится в соединении с кислородом, для получения этого металла необходимо осуществлять восстановительные процессы. В чистом виде железо в технике применяется в весьма малых количествах. В основном только в машиностроительном производстве требуются сплавы железа с углеродом. Одним из таких сплавов и является чугун. Выплавку чугуна из железной руды производят в доменных печах. Эти печи имеют вид башен (шахтные печи). Внутренние части доменной печи выкладывают огнеупорным шамотным кирпичом. Шихта, т. е. руда, топливо и флюс, подается из бункера подъемником 1 в засыпной аппарат колошника 2, откуда и поступает во внутреннюю полость печи. Печь имеет шахту 4, распар 5, заплечики 8, горн 9, дно которого называется лещадью. Выпуск расплавленного чугуна производится через отверстие — чугунную летку, выше которой расположена шлаковая летка, через которую выпускают жидкий шлак. АЛЮМИНИЙ. В 1854 году Анри Сент-Клер Девиль изобрёл первый способ промышленного производства алюминия, основанный на вытеснении алюминия металлическимнатрием из двойного хлорида натрия и алюминия NaCl•AlCl3. В 1855 году был получен первый слиток металла массой 6—8 кг. За 36 лет применения, с 1855 по 1890 год, способом Сент-Клер Девиля было получено 200 тонн металлического алюминия. В 1856 году он же получил алюминий электролизом расплава хлорида натрия-алюминия. В 1885 году, основываясь на технологии, предложенной русским ученым Николаем Бекетовым, был построен завод по производству алюминия в немецком городе Гмелингеме. Технология Бекетова мало чем отличалась от способа Девиля, но была проще и заключалась во взаимодействии между криолитом (Na3AlF6) и магнием. За пять лет на этом заводе было получено около 58 т алюминия — более четверти всего мирового производства металла химическим путем в период с 1854 по 1890 год. Метод, изобретённый почти одновременно Чарльзом Холлом во Франции и Полем Эру в США в 1886 году и основанный на получении алюминия электролизом глинозема, растворённого в расплавленном криолите, положил начало современному способу производства алюминия. С тех пор, в связи с усовершенствованием электротехники, производство алюминия совершенствовалось.