ВОПРОСЫ
экзаменационных билетов
по дисциплине «Тепловые двигатели и нагнетатели» (гр. СЭП-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, 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. Устройство камер сгорания ГТУ, особенности запуска ГТУ в работу.
19. Особенности конструктивного выполнения газовых турбин.
20. Реальные процессы сжатия в компрессоре и расширения в турбине, замена их усредняющими политропами, показатели этих политрпоп.
21. Назначение и классификация поршневых ДВС, их основные входные и выходные параметры. Безразмерные характеристики цикла ДВС.
22. . Определение основных размеров рабочего цилиндра, числа цилиндров и числа оборотов
двигателя. Основы теплового расчета ДВС.
23. Потери работоспособности в ДВС, понятие о внутреннем относительном КПД. Эффективный КПД двигателя. Среднее индикаторное и среднее эффективное давление.
24. Кинематика кривошипно-шатунного механизма ДВС.
25. Силы, действующие в поршневых ДВС, их уравновешивание
26. Средняя скорость поршня как мера быстроходности двигателя.
27. Принципиальные конструктивные решения четырехтактных и двухтактных двигателей.
28. Система питания дизелей, ее назначение и устройство основных агрегатов.
29. Скоростные и нагрузочная характеристики ДВС.
30. 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.
1.
2.
3.
4.
Задачи
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.
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.
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.
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=18о.
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=20о.
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=20о, 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=20о, 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=20о, выходной угол 2=22о,
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=20о, выходной угол 2=22о, 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 Рк=0,008 МПа. Турбина приводит в действие электрогенератор мощностью
Nг=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 Рк=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 Nг.
17. Определить эффективную мощность четырехцилиндрового четырехтактного дизеля, если
среднее индикаторное давление его Рi=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 Рi=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 Qрн=41500 кДж/кг.
19. Определить эффективную мощность четырехцилиндрового двухтактного дизеля, если среднее индикаторное давление его Рi=0,52 МПа, число оборотов n=1200 об/мин, диаметр цилиндра D=120 мм, рабочий ход поршня Sр=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
tвх=45 оС, давление рвх=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 Рi=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
Sр=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 tвс=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 tвс=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 tвс=20 оС.