«УТВЕРЖДАЮ» Ректор ФГБОУ ВПО МГУДТ ________________В.С. Белгородский

«УТВЕРЖДАЮ»
Ректор ФГБОУ ВПО МГУДТ
________________В.С. Белгородский
«__»________201__ г.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский государственный университет дизайна и технологии»
ПРОГРАММА
вступительного испытания в магистратуру по направлению подготовки
130401 «Теплоэнергетика и теплотехника» на 2015/2016 уч. год
Вступительный экзамен проводится в форме письменного экзамена и в форме собеседования. Продолжительность письменного
экзамена – 1,5 академических часа. В основу программы письменного экзамена положены две базовые дисциплины - «Техническая термодинамика» и «Тепломассообмен», составляющие основу профессиональной подготовки бакалавра (специалиста).
В процессе вступительных испытаний проверяются профессиональные знания претендентов в объеме образовательной программы
бакалавра (специалиста), определенной Государственной образовательной программой направления подготовки, и дается объективная оценка способностей лиц, поступающих в магистратуру.
Во время экзамена предоставляется право использования справочных материалов, наглядных пособий и технологических схем без аппликаций (анонимных), нормативных документов и электронно-вычислительной техники.
Максимальное количество баллов за вступительный экзамен – 100 баллов, минимальное количество баллов, подтверждающее успешное прохождение вступительных испытаний – 54 балла.
Максимальное количество баллов за письменный экзамен – 80 баллов.
(70-80 баллов)– ставятся, если испытуемый продемонстрировал уверенное владение материалами курсов, а также материалами из дополнительных источников по темам базовых дисциплин.
(50-69 балла) – ставятся, если испытуемый продемонстрировал уверенное владение всеми материалами курсов.
(30 - 49 баллов)–ставятся, если испытуемый продемонстрировал уверенное знание ключевых положений курсов.
(0- 29 баллов) – ставятся, если испытуемый не сумел продемонстрировать знания ключевых положений курсов.
Максимальное количество баллов за собеседование – 20 баллов.
2
– оценка личностных качеств (мотивированность на обучение, коммуникативность, стремление и способность к саморазвитию) (максимум
4 балла);
– выявление уровня входных компетенций в выбранном направлении магистратуры (максимум 4 балла);
– видение предполагаемой тематики магистерской диссертации, ее актуальности и практической значимости (максимум 4 балла);
– наличие научного и /или практического задела (максимум 4 балла);
– наличие опыта работы по выбранному направлению магистратуры (максимум 4 балла).
Содержание дисциплин для письменного экзамена
Дисциплина 1: «Техническая термодинамика»
Содержание дисциплины
Наименование раздела и темы
Требования к знаниям и умениям
Студент должен:
1. Параметры состояния и термодинамические процессы. Первый закон термодинамики.
Параметры состояния вещества. Основные термодинамические процессы. Диаграммы состояния.
Уравнение состояния идеального газа. Смеси идеальных
газов.
Расчет параметров состояния в термодинамических процессах идеального газа.
Теплоемкость, внутренняя энергия и энтальпия. Уравнение
первого закона термодинамики.
Определение теплоты и работы для различных термодинамических процессов.
Расчет процессов во влажном воздухе с помощью h-d диа-
знать: основные термические параметры состояния и их размерности, типы
термодинамических процессов и диаграмм состояния.
уметь: построить термодинамические процессы в различных диаграммах состояния.
знать: уравнение состояния идеального газа, порядок определения состава
смеси, ее молекулярной массы и газовой постоянной
уметь: рассчитывать параметры газов с помощью уравнения состояния, определять молекулярную массу смеси, парциальные давления компонентов
знать: соотношения, связывающие параметры состояния идеального газа в
различных процессах
уметь: рассчитать изменение заданного параметра состояния в конкретном
термодинамическом процессе.
знать: определения и порядок расчета калорических свойств веществ; формулировку первого закона термодинамики.
уметь: рассчитать теплоемкости для заданного процесса, изменения энтальпии и внутренней энергии газа
знать: уравнения для расчета теплоты и внешней работы, совершаемой газом
в различных процессах
уметь: вычислить изменение теплоты и работу газа в конкретном процессе
знать: основные процессы, протекающие во влажном воздухе, их представле-
3
граммы
ние в h-d диаграмме.
уметь: рассчитать с помощью диаграммы изменения энтальпии и влагосодержания воздуха в процессах его нагрева, охлаждения, смешения и др
2. Второй закон термодинамики. Энтропия и эксергия
Циклы и их термический КПД. Цикл и теорема Карно. Обратимые и необратимые процессы.
Второй закон термодинамики. Энтропия и эксергия. Объединенное уравнение первого и второго законов термодинамики.
Изменение энтропии и эксергии в обратимых и необратимых процессах. Энтропия и термодинамическая вероятность.
знать: понятие термодинамического цикла и определение его термического
КПД, содержание теоремы Карно
уметь: рассчитывать КПД термодинамических циклов и анализировать их
эффективность
знать: формулировки второго закона термодинамики, определения энтропии
и эксергии, аналитическую форму объединенного уравнения законов термодинамики
уметь: применять объединенное уравнение первого и второго законов в термодинамических расчетах
знать: уравнения, описывающие изменение энтропии и эксергии в различных
процессах.
уметь: рассчитать изменения энтропии и эксергии в обратимых и необратимых термодинамических процессах
3. Равновесие в термодинамических системах
Условия термодинамического равновесия в изолированной
системе.
Фазовые переходы в термодинамических системах. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса
знать: понятие термодинамического равновесия и условия равновесия в изолированной однородной системе
уметь: рассчитывать удельный химический потенциал термодинамической
системы
знать: правило фаз Гиббса и уравнение Клапейрона-Клаузиуса для кривой фазового перехода
уметь: использовать уравнение Клапейрона-Клаузиуса для анализа температурных зависимостей давления насыщения на пограничных кривых фазовых
переходов
4. Термодинамические процессы в водяном паре и их расчет с помощью таблиц и диаграмм
Свойства воды и водяного пара на линии фазового перехода. Влажный пар как двухфазная система.
Расчет термодинамических процессов в водяном паре с по-
знать: основные свойства воды и водяного пара на пограничных кривых, а
также порядок их расчета в двухфазной области влажного пара
уметь: рассчитать энтальпию, энтропию, плотность влажного пара при заданном давлении и степени сухости
знать: порядок работы с термодинамическими таблицами и диаграммами
4
мощью таблиц и диаграммы H-s (энтальпия - энтропия)
уметь: рассчитать термодинамические процессы в водяном паре и определить
их характеристики
5. Основные термодинамические циклы и методы повышения их КПД
Паросиловые циклы. Карно и Ренкина. Регенеративный
цикл.
Теплофикационный цикл. Бинарный цикл.
Методы повышения эффективности паросиловых циклов.
Циклы двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных
установок.
Обратные термодинамические циклы. Циклы холодильных
и теплонасосных установок.
знать: основные паросиловые циклы стационарной теплоэнергетики и принципиальные схемы паросиловых установок
уметь: рассчитывать термический КПД и удельную работу паросиловых циклов
знать: циклы и принципиальные схемы паросиловых установок для комбинированной выработки электроэнергии и тепла
уметь: рассчитывать теплофикационный цикл, определять коэффициент использования теплоты в этом цикле
знать: основные методы повышения эффективности циклов
уметь: рассчитывать прирост КПД цикла при использовании перегрева пара,
регенеративного подогрева питательной воды, промежуточного перегрева.
знать: основные термодинамические циклы тепловых двигателей и порядок
их расчета
уметь: рассчитывать термический КПД и удельную работу циклов Отто, Дизеля, Тринклера, Брайтона
знать: понятие обратного термодинамического цикла и порядок его расчета,
определение холодильного коэффициента
уметь: рассчитывать циклы холодильных и теплонасосных установок различных типов
Рекомендуемая литература.
1. Кирилин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика М.: Изд. МЭИ, 2008, 472 с.
2. Теоретические основы теплотехники. Справочник. Под ред. Клименко А.В. и Зорина В.М., книга 2. Теплотехнический эксперимент. М.: Изд. МЭИ, 2001, 561 с.
3. Соколовский Р.И., Соколовская Т.С. Методические указания «Расчет круговых процессов» М.: РИО МГТУ, 2010
4. Козляков В.В., Соколовский Р.И. Газовые турбины в промышленной энергетике. М.: Изд. МГТУ, 2003.
5. Ляшков В.И. Теоретические основы теплотехники. М.: Изд. Машиностроение, 2005
6. Жуховицкий Д.Л. Сборник задач по технической термодинамике. Ульяновск: Изд. УлГТУ, 2004
7. Баскаков А.П. Теплотехника. М.: Энергоиздат, 1982
8. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. М.: Машиностроение, 1987.
9. Гухман А.А. Об основаниях термодинамики, М.: Энергоатомиздат, 1986, 383 с.
5
10. Киттель Ч. Статистическая термодинамика, М.: Наука, 1977, 336 с.
11. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара, М.: Изд. МЭИ, 1999.
12. Сычев В.В. Сложные термодинамические системы. М.: Энергоатомиздат, 1986
13. Сычев В.В. Дифференциальные уравнения термодинамики, М.: Высшая школа, 1991.
Список интернет-ресурсов:
1. http://ellib.gpntb.ru/
2. www.bookarchive.ru;
3. www.elibrary.rsl.ru
Дисциплина 2: «Тепломассообмен»
Содержание дисциплины
Требования к знаниям и умениям
Студент должен:
Наименование раздела и темы.
1. Расчёт процессов теплопроводности
Дифференциальное уравнение теплопроводности. Условия
однозначности.
Стационарная теплопроводность плоских и цилиндрических стенок. Проектирование тепловой изоляции для труб.
Интенсификация теплопередачи за счет оребрения. Расчет
теплопередачи через оребренные стенки
Одномерные задачи нестационарной теплопроводности.
Регулярный режим охлаждения (нагревания) тела.
знать: основные понятия теплопроводности, форму дифференциального
уравнения теплопроводности для стационарных и нестационарных процессов,
классификацию граничных условий
уметь: записать дифференциальное уравнение теплопроводности в декартовых и цилиндрических координатах
знать: уравнения теплопроводности стенок при разных граничных условиях,
понятие критического диаметра тепловой изоляции
уметь: рассчитывать температурные поля и тепловые потоки для плоских и
цилиндрических стенок, выбирать оптимальную теплоизоляцию
знать: основные виды оребрения, дифференциальное уравнение теплопроводности ребра, понятие эффективности оребрения
уметь: рассчитывать теплопередачу через оребренные стенки
знать: методы решения одномерных задач нестационарной теплопроводности, особенности регулярных режимов нестационарного теплопереноса
уметь: рассчитывать нестационарные температурные поля в телах простейшей формы
2. Расчет конвективного теплообмена
Динамический и тепловой пограничный слой при обтека-
знать: основные понятия конвективного теплообмена, особенности погранич-
6
нии стенок жидкостью. Режимы течения в пограничном
слое. Теплоотдача и теплопередача.
Система дифференциальных уравнений конвективного теплообмена. Основы теории подобия тепловых процессов.
Теплоотдача при вынужденной конвекции в случае внешнего обтекания тел.
Теплоотдача при вынужденном течении в трубах или каналах.
Теплоотдача при свободной и смешанной конвекции
Теплоотдача при фазовых переходах теплоносителей (кипение жидкостей и конденсация паров).
ных слоев, основные режимы течения в жидкости
уметь: рассчитывать толщины пограничных слоев и оценивать их термические сопротивления тепловому потоку
знать: дифференциальные уравнения неразрывности, энергии и движения,
условия однозначности, основные положения теории подобия, критерии подобия при вынужденной и свободной конвекции
уметь: выбрать масштабы физических величин и привести уравнения к безразмерному виду
знать: методику расчета коэффициентов теплоотдачи при обтекании плоских
поверхностей и трубных пучков
уметь: рассчитывать местную и среднюю теплоотдачу для объектов различной конфигурации, определять тепловые потоки
знать: режимы течения жидкостей в трубах и каналах и основные уравнения
подобия для теплоотдачи
уметь: рассчитывать коэффициенты теплоотдачи и тепловые потоки на стенках
знать: физический механизм свободноконвективного теплообмена, критерии
подобия и основные расчетные уравнения
уметь: рассчитывать теплоотдачу при свободной конвекции, а также при
смешанной конвекции для различных направлений свободного и вынужденного движения жидкости
знать: условия кипения и конденсации, физический механизм теплообмена
при фазовых переходах, основные расчетные уравнения
уметь: рассчитывать теплоотдачу при кипении в большом объеме, при движении кипящей жидкости в канале, при конденсации пара на различных поверхностях и в трубах
3. Расчет процессов совместного тепломассообмена
Основные понятия массообмена. Диффузия. Потоки массы.
Система дифференциальных уравнений конвективного тепломассообмена
знать: особенности переноса компонента в смесях, уравнение диффузии
уметь: рассчитывать диффузионные и конвективные потоки массы в многокомпонентных системах
знать: вид уравнений конвективного тепломассообмена и граничных условий,
определение коэффициента массоотдачи
уметь: анализировать условия на поверхностях раздела фаз, рассчитывать
критерии подобия массообмена
7
Расчет потоков теплоты и массы при совместном тепломассообмене. Тепломассообменная аналогия.
знать: методику расчета процессов совместного тепломассообмена, основные
положения тепломассообменной аналогии
уметь: вычислить потоки теплоты и массы при совместном протекании процессов тепло- и массообмена в технологическом оборудовании
4. Расчет радиационного и сложного теплообмена
Классификация радиационных тепловых потоков. Законы
теплового излучения абсолютно черного тела.
Теплообмен излучением между телами в прозрачных средах. Влияние экранов.
Теплообмен излучением в поглощающих средах.
Сложный радиационно-кондуктивный и радиационноконвективный теплообмен.
знать: основные виды лучистых тепловых потоков, понятия абсолютно черного и серого тела, а также законы теплового излучения
уметь: рассчитывать радиационные тепловые потоки в зависимости от температуры и степени черноты поверхности
знать: соотношения для расчета тепловых потоков между телом и оболочкой
уметь: вычислить тепловые потоки между телами в прозрачной среде при
наличии или отсутствии экранирования
знать: методику расчета тепловых потоков в поглощающих газовых средах
уметь: рассчитывать теплообмен в поглощающей среде между дымовыми газами и стенками топочной камеры
знать: особенности расчета сложного теплообмена в прозрачных средах
уметь: рассчитывать суммарные тепловые потоки за счет конвекции и излучения, используя предположение об их аддитивности
5. Расчет теплообменных аппаратов
Классификация и конструктивные особенности теплообменных аппаратов. Схемы тока.
Основы теплового и гидравлического расчета рекуперативных теплообменных аппаратов.
Тепловой расчет регенеративных теплообменных аппаратов.
знать: классификацию, основные типы и конструктивные особенности теплообменников, особенности схем тока теплоносителей.
уметь: анализировать схемы тока, рассчитывать средние температурные
напоры по теплообменной поверхности
знать: основные методики и уравнения для расчета рекуперативных теплообменников
уметь: рассчитать коэффициенты теплопередачи, тепловые потоки, потери
напора в рекуператорах, выполнить на основе этих расчетов компоновку теплообменника.
знать: основные методики и уравнения для расчета регенеративных теплообменников с неподвижной и движущейся насадкой.
уметь: произвести тепловой расчет регенератора, определить массу и объем
слоя насадки в нем.
8
Рекомендуемая литература
Цветков Ф.Ф., Григорьев Б.А. Тепломассообмен. М.: Изд. МЭИ, 2005, 549 с.
Корнюхин И.П. Тепломассообмен в теплотехнике текстильного производства. М.: Изд. МГТУ (группа «Совьяж Бево»), 2004, 597 с.
Соколовская Т.С., Соколовский Р.И. Нестационарная теплопроводность плоскослоистых сред. М.: Изд. МГТУ, 2007.
Корнюхин И.П., Жмакин Л.И. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию «Выбор, конструирование и расчет рекуперативных теплообменников теплотехнологических установок». М.: РИО МГТУ, 2006
5. Корнюхин И.П., Жмакин Л.И. Тепломассообмен в пористых телах. М.: Изд. Информэлектро, 2000, 235 с.
6. Теория тепломассообмена. Под ред. А.И. Леонтьева. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана Н.Э., 1997, 683 с.
7. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена, Новосибирск, Изд. «Наука», 1970, 658 с.
8. Кутателадзе С.С. Анализ подобия в теплофизике, Новосибирск, Изд. «Наука», 1982, 280 с.
9. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972, 720 с.
10. Справочник по теплообменникам. Под ред. О.Г.Мартыненко, том 1, том 2. М.: Энергоатомиздат, 1987
11. Жукаускас А.А. Конвективный перенос в теплообменниках, М.: Наука, 1982, 472 с.
12. Бакластов А.М. и др. Промышленные тепломассообменные процессы и установки. М.: Энергоатомиздат, 1986
1.
2.
3.
4.
Список интернет-ресурсов.
1. http://ellib.gpntb.ru/
2. http://elibrary.ru/defaultx.asp
3. http://www.msu.ru/libraries/
Разработал:
Председатель предметной комиссии
Согласовано:
Проректор по учебно-методической работе
_______________доц. И.Н. Бычкова
________________проф. С.Г. Дембицкий