05.04.03 «Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения» по техническим наукам

ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского экзамена по специальности

05.04.03 «Машины и аппараты, процессы холодильной
и криогенной техники, систем кондиционирования
и жизнеобеспечения»

по техническим наукам

Введение

Программа составлена с опорой на дисциплины направлений «Техническая физика», «Энергомашиностроение», связанные с особенностями анализа тепло- и массопереноса, сжатия, расширения, фазовых превращений, охлаждения, криостатирования, сжижения, конденсации в жидкое и твердое состояния рабочих тел при ограничениях, связанных со средой эксплуатации и конструкцией машин и аппаратов холодильной и криогенной техники.

Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по энергетике, электрификации и энергетическому машиностроению при участии МГТУ им. Н.Э.Баумана.

1. Термодинамические основы техники низких температур и кондиционирования

Криология как наука о холоде, методах его получения и использования. Области практического использования низких температур. Основные процессы, используемые для получения низких температур. Кратковременное и непрерывное охлаждение. Пути уменьшения затрат при генерации холода.

Особенности применения принципов термодинамики и механики для анализа и расчета низкотемпературных систем. Температурные шкалы. Единицы измерения температуры. Единицы измерения производительности тепла и холода.

Основные задачи техники низких температур - поиск идеальных циклов и минимизации затрат для процессов охлаждения, криостатирования, конденсации в жидкое и твердое состояния, очистки и разделения газов, ожижения газов.

«Производство» энтропии. Источники необратимости. Энтропийный и эксергетический методы анализа низкотемпературных процессов, циклов, установок. Распределение затрат энергии по элементам низкотемпературных установок и систем. Теорема Гюи-Стодолы. Степень термодинамического совершенства.

Идеальное и реальное газовое состояние. Виды уравнений состояния.

Методы определения термодинамических параметров. Термодинамические свойства смесей и методы их определения.

Тепловые диаграммы и таблицы термодинамических свойств. Анализ процессов с помощью тепловых диаграмм.

Равновесные состояния чистых веществ и смесей при фазовых переходах.

Анализ процессов с переменной массой.

Анализ процессов, сопровождающихся в адиабатных условиях уменьшением температуры: дросселирование, изоэнтропное расширение, выхлоп, расширение газа в вихревой трубе, откачка паров кипящих жидкостей, насыщение ненасыщенных паров при барботаже, растворение гелия-3 в гелии-4, охлаждение в пульсирующем потоке, процессы смешения, температурная стратификация в газодинамических системах.

Процессы получения низких температур с рабочими веществами в твердом состоянии: термоэлектрическое охлаждение, адиабатное размагничивание, электромагнитнотермический эффект охлаждения, десорбционное охлаждение, тепловой эффект дегидрирования интерметаллидов.

Энергетические характеристики охлаждающих систем (удельная холодопроизводительность, коэффициент ожижения, удельная работа, холодильный коэффициент, коэффициент удельных затрат мощности). Степень термодинамического совершенства реальных систем. 

2. Криогенная техника

Основные этапы развития мировой и отечественной криогенной техники. Рабочие тела криогенных систем и их свойства.

Классические и реальные циклы. Циклы Линде, Клода, Гейландта, Капицы, Клименко, Лондона, Брайтона, Стирлинга, Гиффорда-МакМагона) для охлаждения, термостатирования и ожижения газов.

Циклы с дросселированием. Детандерные циклы. Комбинированные циклы с дросселированием и расширением в детандере. Многоступенчатые циклы. Типовые ступени охлаждения. Холодопроизводящие процессы в циклах. Холодопроизводительность произвольного цикла. Виды потерь при определенной холодопроизводительности. Полезная холодопроизводи-тельность. Методология расчета циклов.

Криогенные рефрижераторы. Особенности работы и основы теплового расчета в режимах криостатирования. Пути совершенствования.

Ожижители. Особенности организации циклов и основы расчета. Ожижители гелия и водорода, их устройство и особенности расчета. Пути совершенствования. Ортопароконверсия водорода.

Установки для разделения воздуха и других газовых смесей. Типы и схемы установок, особенности их расчета. Пути совершенствования. Очистка газов, получение редких газов (Kr, Xe, Ne, He).

Использование газовых смесей в качестве рабочих тел криогенных установок. Однопоточный многокаскадный цикл.

Заказать диссертацию

Страницы: 1 2 3 > >> ВСЕ