[ Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Уральский государственный педагогический университет»
Институт физики и технологии
Кафедра технологии
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине «Машиноведение»
для направления «050500.62 – Технологическое образование»
профиль «Технология обработки конструкционных материалов»
по циклу ОПД.Ф.07 Общепрофессиональные дисциплины Федеральный компонент Заочная форма обучения Курс 2,3,4 Семестр 4,5,6,7 Объем в часах всего в т. ч.: лекции практические занятия самостоятельная работа Экзамен – 7 семестр Зачет – 5 семестр Контрольная работа - Екатеринбург Рабочая учебная программа по дисциплине «Машиноведение»
ФГБОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет»
Екатеринбург, 2012. – 30 с.
Составитель: Бурдуковский В.Г., канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры технологии _ (подпись) Рабочая учебная программа обсуждена на заседании кафедры технологии УрГПУ Протокол от 29.06.2012г. № 11. Зав. кафедрой _О.А. Чикова Директор института физики и технологии П.В. Зуев
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
1.1 Цели и задачи дисциплины Целью дисциплины «Машиноведение» является формирование профессиональных педагогических знаний будущего учителя технологии в области работы современных машин, обеспечение теоретической и практической подготовки студентов, необходимой для преподавания соответствующих разделов дисциплины «Машиноведение», расширение их политехнического кругозора, обеспечение научности и фундаментальности общетехнической подготовки студентов как основы для изучения других дисциплин, предусмотренных ГОС ВПО по направлению подготовки «050500 – Технологическое образование».Основные задачи курса «Машиноведение»:
- расширение и углублений знаний, полученных в ходе изучения естественнонаучных и технических дисциплин (физика, химия, прикладная механика и др.);
- обеспечение предметным знанием устройства, работы и безопасной эксплуатации современных машин и их проектирования;
- формирование умений применения полученных знаний при анализе состава, структуры, устройства и принципов безопасной и эффективной работы конкретных технических объектов; выполнения проектных и конструкторских расчётов для объектов учебного, бытового и производственного назначения; преподавания законов, принципов действия и устройства и лежащих в основе работы машин и аппаратов;
- воспитание общекультурных и творческих качеств, соответствующих современным технологиям, на примере вклада русских учёных в науку и технику, воспитание патриотизма и осознания того, что любая техническая разработка делается в конечном счёте для человека.
1.2. Место дисциплины в структуре ООП Машиноведение является дисциплиной федерального компонента общепрофессионального цикла учебного плана при подготовке бакалавров по направлению подготовки «050500 – Технологическое образование». Основные требования к входным знаниям, умениям студентов вытекают из ее роли в системе непрерывного естественнонаучного образования, начиная со школьной скамьи, через высшее образование к профессиональной деятельности. Эти требования заключаются в базовых знаниях в области устройства, работы и безопасной эксплуатации современных машин и их проектирования.
Для овладения дисциплиной студент должен обладать общекультурными компетенциями: культурой мышления, способностью к обобщению, анализу и восприятию информации; готовностью использовать нормативные документы в своей деятельности.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- роль машин в развитии цивилизации и культуры человеческого общества;
- историю развития техники;
- классификацию и структуру современных машин, основные механизмы и детали машин, критерии и методы оценки работоспособности машин и их деталей;
- основы проектирования и конструирования машин, основные понятия и законы технической термодинамики, теплообмена и гидродинамики;
- принципы действия, устройства и основные типы тепловых и гидравлических машин, теплообменных аппаратов, гидроприводов;
- источники энергии, основные понятия и процессы превращения тепловой энергии в электрическую на электростанциях, принципы и методы энергосбережения.
Уметь:
- пользоваться основными понятиями и законами механики, гидродинамики и термодинамики для понимания работы машин;
- проводить кинематический и прочностной расчёт простых механизмов и деталей машин, анализ циклов тепловых машин, оценку характеристик гидравлических машин и гидропривода;
- обращаться со справочной и нормативной литературой описания машин и их работы;
- самостоятельно работать с научно-технической литературой для поиска необходимой информации;
- оценивать надёжность, экономичность и экологическую чистоту технических объектов.
Владеть:
- простейшими методами прочностного расчёта деталей машин;
- простейшими методами расчёта тепловых режимов;
- навыками работы с учебной, справочной, научной литературой при анализе работы машин и проектировании узлов и механизмов;
- навыками логического творческого и системного мышления, решения задач, связанных с профессиональной деятельностью.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 240 часов.
2. УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ
Детали и узлы машин. Механические передачи Двигатели внутреннего сгорания и их основные Гидравлические машины и Энергоресурсы. Энергетика и электрофикация3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Даётся представление о машиноведении как науке, рассматривается классификация машин, основные требования к машинам и критерии их работоспособности. Вводятся понятия о деталях машин, их назначении, а также методы оценки работоспособности. Рассматриваются принципы преобразования движения, назначение и устройство механических передач.Рассматриваются теоретические основы действия энергетических машин: основные понятия и законы технической термодинамики, общий метод исследования термодинамических процессов в тепловых машинах, условия работы тепловых машин, способы распространения тепла и виды теплообмена.
Даётся представление о теплообменных аппаратах и принципах их работы.
Рассматриваются виды и источники энергии, и топливные ресурсы. Даётся представление о двигателях внутреннего сгорания их классификации, принципах работы и основных характеристиках.
Рассматриваются свойства воды и водяного пара как рабочего тела паротурбинных установок. Даётся представление о паротурбинных установках, принципах их работы, конструкции, теоретических циклах и основных характеристиках.
Рассматриваются типы реактивных двигателей и принципы их работы, применяемое в реактивных двигателях топливо.
Даётся понятие о холоде и хладоагентах. Рассматриваются принципы работы основных типов холодильных машин.
Приводится классификация гидравлических машин и гидропривода. Рассматриваются принципиальные схемы и работа основных типов гидравлических машин и гидропривода.
Даётся понятие об энергоресурсах, энергетике и её структуре. Рассматриваются основные типы современных электростанций, принципы их работы, достоинства и недостатки.
Даётся современное понятие о загрязнении окружающей среды. Рассматриваются экологические вопросы, связанные с работой энергетических машин и установок, использования вторичных ресурсов и нетрадиционных методов получения энергии.
Тема 1. Введение в машиноведение. Понятие машины. Критерии работоспособности машин Машиноведение как наука. Классификация и основные требования к машинам. Структура современных машин. Критерии работоспособности машин. Прочность как основной критерий работоспособности. Виды нагрузок. Прочностной расчёт.
Тема 2. Детали и узлы машин. Соединения деталей машин Стандартизация и взаимозаменяемость деталей машин. Система допусков и посадок. Общие вопросы проектирования машин.
Неразъёмные соединения. Заклёпочные соединения. Сварные и клеевые соединения. Разъёмные соединения. Резьбовые соединения. Шпоночные и шлицевые соединения.
Тема 3. Принципы преобразования движения. Механические передачи Принципы преобразования движения. Общие положения о механических передачах. Передачи вращательного движения. Передачи трением: фрикционные, ремённые передачи. Передачи зацеплением.
Зубчатые передачи. Червячные и цепные передачи. Детали передач вращательного движения. Оси, валы, муфты. Подшипники. Редукторы, мультипликаторы.
Тема 4. Теоретические основы действия энергетических машин 1. Основные понятия технической термодинамики. Термодинамические параметры рабочего тела.
Уравнение состояния. Идеальный и реальные газы. Работа и теплота. Теплоёмкость.
2. Внутренняя энергия. Энтропия. Термодинамические диаграммы. Первый закон термодинамики.
3. Термодинамические процессы идеального газа. Смеси газов.
4. Цикл Карно. Второй закон термодинамики. Условия работы тепловых машин. Физический смысл и свойства энтропии.
Тема 5. Способы распространения тепла. Виды теплообмена 1. Теплообмен. Основные понятия. Теплопроводность;
2. Конвективный теплообмен. Основы теории подобия и применение её в теплотехнических расчётах;
3. Теплообмен излучением.
Тема 6. Теплообменные аппараты Теплообменные аппараты. Рекуператоры, регенераторы, смесители. Принципы расчёта теплообменных аппаратов.
Тема 7. Двигатели внутреннего сгорания и их основные характеристики 1. Простейшая схема двигателей внутреннего сгорания. Индикаторная диаграмма работы двигателя.
Термодинамический анализ и классификация двигателей внутреннего сгорания. Идеальные циклы.
2. Термический КПД цикла и его анализ. Октановое число. Основные характеристики двигателей внутреннего сгорания: индикаторная, эффективная и литровая мощность. Достоинства и недостатки современных двигателей внутреннего сгорания. Пути развития двигателей внутреннего сгорания. Двигатели Стирлинга и Ванкеля.
3. Компрессоры – машины для получения сжатых газов.
Тема 8. Паротурбинные установки 1. Истечение газов и паров. Характеристики потока газа. Первый закон термодинамики для газового потока. Сопла и диффузоры. Скорость истечения газов. Дросселирование и эжектирование.
2. Водяной пар как рабочее тело. Паровая турбина: принцип действия и устройство. Достоинства и недостатки паротурбинных двигателей.
Тема 9. Реактивные двигатели 1. Газовая турбина. Реактивные и ракетные двигатели. Принцип реактивного движения. Сила тяги. Типы реактивных двигателей. Устройство и характеристики турбореактивного двигателя.
2. Типы ракетных двигателей. Формула Циолковского. Характеристики двигателей. Топливо. Сравнение типов двигателей Тема 10. Холодильные машины Понятие холода. Хладоагенты. Обратный цикл Карно. Холодильный коэффициент. Типы холодильных машин и принципы их работы. Тепловые трубы.
Тема 11. Гидравлические машины и гидропривод 1. Классификация гидравлических машин. Насосы. Основные характеристики насосов. Типы насосов и их конструкции.
2. Гидродвигатели и их характеристики. Основные типы гидродвигателей. Примеры применения гидромашин.
Тема 12. Энергоресурсы. Энергетика и электрификация.
Энергия и её источники. Эффективность источников энергии. Потребление энергии и энергозапасы.
Топливно-энергетический комплекс. Энергетика и электрогенерирующие станции Тема 13. Гидравлические, тепловые и атомные электростанции 1. Типы тепловых электростанций. Топлива, сжигаемые на тепловых электростанциях. Простейшая схема ТЭС и технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на ТЭС. Циклы паросиловых установок. Влияние пара на термический КПД паросиловой установки.
Преимущества и недостатки ТЭС.
2. Атомные электрические станции. Ядерное топливо, потребляемое АЭС. Ядерный реактор.
Принципиальная схема. Типы ядерных реакторов. Простейшая схема АЭС. Преимущества и недостатки АЭС.
3. Гидравлические электрические станции. Простейшая схема ГЭС. Типы современных ГЭС.
Конструкции водяных турбин. Преимущества и недостатки ГЭС.
4. Экономичность работы электростанций. Графики электрических и тепловых нагрузок электростанций.
Тепловая экономичность и технико-экономические показатели электростанций.
Тема 1. Введение в машиноведение. Структура современных машин Соединения деталей машин. Решение задач.
Тема 3. Принципы преобразования движения. Механические передачи Тема 4. Теоретические основы действия энергетических машин 1. Первый закон термодинамики. Термодинамические процессы идеального газа. Решение задач.
2. Прямые и обратные циклы. Решение задач.
Тема 5. Способы распространения тепла. Виды теплообмена Теплопередача. Расчёт теплообменных аппаратов. Решение задач.
Тема 8. Двигатели внутреннего состояния и их основные характеристики Анализ циклов. Характеристики. Решение задач.
Тема 13. Гидравлические машины Насосы и гидродвигатели. Решение задач.
Тема 14. Гидроприводы Гидроприводы. Решение задач.
Тема 1. Введение в машиноведение. Структура современных машин 1. Какое различие между механизмом и машиной?
2. Какие классы современных машин Вы знаете?
3. Какие основные требования предъявляются к машинам?
4. Каковы основные критерии работоспособности расчёта деталей машин?
5. Почему прочность является основным критерием работоспособности машин?
6. Что следует понимать под надёжностью машин и их деталей?
7. Что такое ползучесть и как определяются её характеристики?
8. По каким показателям оценивают надёжность?
9. Что называют усталостным разрушением?
10. Что такое допускаемое напряжение?
11. Как определяется коэффициент запаса?
Тема 2. Детали и узлы машин. Соединения деталей машин 1. Что следует понимать под деталью машины? Какие детали называют деталями общего назначения?
2. Каковы категории стандартов?
3.. Что такое взаимозаменяемость деталей машин и чем она обеспечивается?
4. Что такое допуск и поле допуска?
5. Что такое посадка?
6. Объясните понятие натяга?
7. В чём отличие системы отверстия от системы вала?
8. Приведите примеры средств измерения, применяемые в машиностроении?
9. Каковы этапы проектирования машин?
10. Каково различие между проектировочным и проверочным расчётами?
12. Для чего необходим этап испытания экспериментальных образцов?
13. Что следует понимать под системой автоматизированного проектирования (САПР)?
14. Почему выбор оптимального варианта машины в полном объёме возможен лишь в рамках САПР?
15. Что такое технологичность конструкции и чем она характеризуется?
16. Что такое заклёпка? Приведите пример конструкции заклёпки.
18. Где в настоящее время применяются заклёпочные соединения и по какой причине?
19. Какие преимущества имеют сварные соединения?
20. Как образуется сварной шов? Типы сварных швов.
21. Каковы достоинства недостатки паяных соединений по сравнению со сварными? Область их применения.
22. Каковы достоинства и недостатки клеевых соединений по сравнению со сварными? Область их применения.
23. Какие основные виды резьбовых соединений применяют в машиностроении?
24. Какие основные виды крепёжных деталей вы знаете?
25. Что такое профиль резьбы, шаг резьбы, угол профиля?
26. Что представляет собой метрическая резьба и почему она имеет преимущественное применение в качестве крепёжной?
27. В каких случаях применяют резьбы с мелким шагом?
26. Из каких материалов изготовляют резьбовые и крепёжные детали?
28. На каких принципах основаны применяемые способы стопорения резьбовых деталей от самоотвинчивания?
29. Каково назначение шпоночных соединений? Недостатки этих соединений.
30. Каковы основные критерии работоспособности соединений призматическими и сегментными шпонками?
31. Как получают пазы для шпонок в ступице и на валу?
32. Каково назначение шлицевых соединений? Их разновидности.
33. Какими достоинствами обладают шлицевые соединения по сравнению со шпоночными?
34. Каковы основные критерии работоспособности шлицевых соединений?
Тема 3. Принципы преобразования движения. Механические передачи 1. Чем вызвана необходимость введения передачи как промежуточного звена между двигателем и рабочими органами машины?
2. Какие функции могут выполнять механические передачи?
3. Что такое передаточное число?
4. Каковы основные характеристики механических передач?
5. Классификация фрикционных передач. Перечислите основные виды этих передач.
6. Каковы достоинства и недостатки фрикционных передач?
7. Почему во фрикционных передачах непостоянное передаточное число?
8. Какие устройства называются вариаторами? Их назначение.
9. Какие материалы применяют для изготовления рабочих поверхностей фрикционных катков?
10. Каковы критерии работоспособности фрикционных передач?
11. Какие виды ремённых передач различают по форме поперечного сечения ремня?
12. Достоинства и недостатки ремённых передач по сравнению с другими видами передач?
13. Почему передаточное число ремённой передач непостоянно?
14. Для чего в ремённой передаче создают предварительное натяжение ремня? Как его осуществляют?
15.Что такое тяговая способность ремённой передачи? Какие факторы влияют на неё?
16. Что представляет собой открытая передача плоским ремнём?
17. Какие материалы применяют для изготовления плоских приводных ремней? Как устроен плоский резинотканевый ремень?
18. Какой основной геометрический параметр определяют при расчёте передачи с плоскими ремнями?
19. Каковы достоинства и недостатки передачи клиновым ремнём по сравнению с передачей плоским ремнём? Чем объяснить большую нагрузочную способность передачи клиновым ремнём?
20. Каковы основные типы клиновых ремней? Почему рекомендуется применять ремни узких сечений?
21. Какова конструкция клинового ремня? Почему в клиновом ремне корд размещают в зоне нейтрального сечения?
22. Какой основной параметр определяют при расчёте ремённой передачи клиновым ремнём?
23. Какой принцип работы передачи зубчатым ремнём? Её достоинства и недостатки.
24. Как устроен зубчатый ремень? Какие ремни бывают по способу изготовления?
25. Каков основной критерий работоспособности передачи с зубчатым ремнём?
26. Область применения передачи с зубчатым ремнём.
27. Принцип работы зубчатой передачи. Основные достоинства и недостатки зубчатых передач по сравнению с другими передачами.
28. Классификация зубчатых передач.
29. В чём сущность основной теоремы зацепления?
30. Что такое эвольвента окружности и какими свойствами она обладает?
31. Почему эвольвентное зацепление имеет преимущественное применение?
32. Какие окружности зубчатых передач называют начальными и какие окружности зубчатых колёс называют делительными? В каких зубчатых передачах они совпадают?
33. Что называют шагом и модулем зацепления?
34. Какие факторы влияют на выбор степени точности зубчатых передач?
35. Как влияет число зубьев на их форму и прочность?
36. Что такое подрезание зубьев при нарезании их инструментом реечого типа?
37. Что понимают под зубчатым зацеплением со смещением (модифицированным) и для чего его применяют?
38. Каковы методы изготовления зубчатых колёс?
39. Каков стандартный исходный профиль рейки эвольвентного зацепления?
40. В чем сущность нарезания зубьев методом копирования и методом обкатки? Их сравнительная характеристика.
41. С какой целью производят смазывание зубчатых передач?
42. Какие основные факторы влияют на КПД зубчатых передач?
43. Какие материалы и виды термической обработки применяют для изготовления зубчатых колёс?
44. В чём сущность усталостного разрушения зубьев? Виды разрушения. Меры по предупреждению усталостной поломки зубьев?
45. Почему в закрытых передачах усталостное выкрашивание является основным видом разрушения рабочей поверхности зубьев? Меры по предупреждению выкрашивания.
46. В чем сущность заедания зубьев? В каких передачах оно особенно проявляется? Меры по предупреждению заедания.
47. В каких случаях появляется повышенный износ зубьев и как он сказывается на работе передачи?
Меры по предупреждению изнашивания.
48. В каких случаях применяют цилиндрические прямозубые передачи?
49. Каковы основные критерии работоспособности зубчатых передач?
50. Что такое контактная прочность зубьев?
51. Каковы преимущества косозубых цилиндрических передач по сравнению с прямозубыми?
52. В каких случаях применяют шевронные зубчатые колёса и какими достоинствами они обладают по сравнению с косозубыми? Каковы недостатки шевронных передач?
53. Какую зубчатую передачу называют планетарной? Её устройство и принцип работы.
54. В каком случае планетарную передачу называют дифференциальной?
55. В каких областях машиностроения применяют планетарные передачи почему?
56. Сущность червяной передачи. Какова область её применения?
57. Каковы достоинства и недостатки червячных передач по сравнению с зубчатыми?
58. Классификация червячных передач. Типы червяков.
59. Из каких материалов изготовляют червяки и зубчатые венцы червячных колёс? Какие факторы определяют выбор материала?
60. Почему червячная передача работает с повышенным скольжением. Как скольжение влияет на работу передачи?
61. Каковы основные виды разрушения зубьев червячных колёс?
62. Что вызывает нагрев червячной передачи? Способы охлаждения червячных передач.
63. Что называется редуктором? Каково назначение редуктора в приводе?
64. Что такое мотор-редуктор и в каких случаях его применяют?
65. Как классифицируют редукторы? Какие редукторы и почему получили широкое применение в машиностроении?
66. Каковы основные параметры редуктора?
67. Какая разница между валом и осью и какие деформации испытывают вал т ось при работе?
68. Что называют цапфой, шипом, шейкой и пятой?
69. Каковы основные критерии работоспособности валов и осей и какими параметрами их оценивают?
70. Каково назначение подшипников и их классификация.
71. Устройство подшипников скольжения. Каково назначение вкладышей и какие материалы применяют для изготовления вкладышей?
72. Какие различают виды смазки в подшипниках скольжения?
73. Каковы виды разрушения подшипников скольжения?
74. Каковы критерии работоспособности подшипников скольжения?
75. Какие параметры определяют условном расчёте подшипников?
76. Из каких деталей состоят подшипники качения?
77. Каковы достоинства и недостатки подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения?
78. Как классифицируют подшипники качения по направлению воспринимаемой нагрузки, по форме качения, по основным конструктивным признакам?
79. Какие различия имеют основные типы шарико- и роликоподшипников? Области их применения.
80. Каковы особенности конструкции и работы сферических и игольчатых подшипников? Где их применяют?
81. Из каких материалов изготовляют тела качения, кольца и сепараторы?
82. Каковы виды разрушения и критерии работоспособности подшипников качения?
83. Что понимают под базовой динамической радиальной грузоподъёмностью подшипника качения?
84. Что понимают под эквивалентной динамической радиальной нагрузкой подшипника качения?
85. Что понимают под базовой статической радиальной грузоподъёмностью подшипника качения?
86. Как подбирают подшипники качения по таблицам каталога?
87. Для чего применяют смазывание подшипников качения и какими способами его осуществляют?
88. Какие различают опоры по способности фиксировать осевое положение вала.? Какие типы подшипников применяют в них?
89. Что такое муфта и каково её назначение?
90. Как различают муфты по управляемости?
91. Какова основная характеристика муфт? Как выбирают муфты?
92. Как устроены глухие муфты? Где их применяют?
93. Как устроена зубчатая муфта? Какие смещения валов она комперсирует?
94. Каковы достоинства упругих компенсирующих муфт? Какие материалы применяются для упругих элементов муфт?
95. Как классифицируются сцепные управляемые муфты по принципу работы? Каковы преимущества и недостаток кулачковых муфт?
96. Как устроены и работают обгонные муфты?
97. С какой целью в приводах применяют центробежные пусковые муфты?
98. Каково назначение и устройство предохранительных муфт?
Тема 4. Теоретические основы действия энергетических машин 1. Что изучает термодинамика?
2. Что такое термодинамическая система? Какова классификация систем с точки зрения обмена веществом и энергией с окружающей средой?
3. Как Вы понимаете термин состояние системы? Какие состояния системы Вы знаете?
4. Что такое рабочее тело? Почему в тепловых машинах рабочим телом является газ?
5. Каковы основные термодинамические параметры состояния системы?
6. Чем отличаются внутренние и внешние, интенсивные и экстенсивные параметры состояния?
7. Как и в каких единицах измеряется давление?
8. Что такое удельный объём?
9. Что называется молем газа?
10. В каких единицах измеряется масса и количество вещества?
11. Сформулируйте и поясните условия равновесия термодинамической системы?
12. Что определяет нулевое начало термодинамики?
13. Измерение температур. Какой термометр является идеальным? Эмпирическая и термодинамическая температура.
14. Перечислите основные температурные шкалы, как они построены и чем отличаются?
15. Что называется идеальным газом?
16. Перечислите параметры состояния идеального газа. Приведите примеры их использования в технике.
17. Запишите и поясните уравнение состояния идеального газа в различных формах.
18. Дайте определение универсальной газовой постоянной и единицы её измерения.
19. Запишите и поясните уравнение Ван-дер-Ваальса.
20. В чём состоит разница между термодинамическим состоянием термодинамическим процессом?
21. В чем сущность термодинамических диаграмм? Приведите примеры диаграмм.
22. Поясните понятия равновесный и неравновесный, обратимый и необратимый процессы.
23. Что такое термодинамический цикл? Изобразите на pV - диаграмме прямой и обратный цикл.
24. На какие виды условно подразделяют энергию тела? Дайте им характеристику.
25. Какими способами может передаваться энергия от одного тела к другому?
26. В чём заключается смысл эквивалентности теплоты и работы?
27. Объясните причину нагревания велосипедного насоса при накачивании шины.
28. Дайте определение удельной теплоёмкости.
29. Что представляет собой внутренняя энергия тела?
30. Что такое энтальпия? Поясните её физический смысл 31. Что такое истинная и средняя теплоёмкость?
32. Что представляет собой математическая формулировка первого закона термодинамики?
33. Как определяется работа сил давления при изменении объёма системы в термодинамическом процессе?
34. Сформулируйте общий метод исследования термодинамических процессов.
35. Сформулируйте сущность и изобразите график изохорного процесса.
36. Сформулируйте сущность и изобразите график изотермического процесса.
37. Сформулируйте сущность и изобразите график адиабатного процесса.
38. В чём заключается обобщающее значение политропного процесса?
39. Какой процесс называется циклическим? Приведите примеры циклических процессов в природе?
40. Особенности цикла Карно.
41. Второй закон термодинамики его физический смысл.
42. Сформулируйте условия работы тепловых машин.
43. Можно ли в круговом процессе всю теплоту превратить в работу?
44. Термический КПД цикла тепловой машины, его физический смысл и как он определяется?
45. При каких условиях термический КПД цикла Карно может быть равен единице?
46. Индикаторная (рабочая) диаграмма прямого и обратного циклов Карно.
47. Приведите примеры тепловых машин, работающих по прямому циклу.
48. Каким образом построена абсолютная термодинамическая шкала температуры?
49. Энтропия её роль в описании протекания процессов развития природы.
50. Статистический характер второго закона термодинамики.
51. Приведите одну из формулировок второго закона термодинамики.
Тема 5. Способы распространения тепла. Виды теплообмена 1. Перечислите основные способы передачи энергии и поясните их.
2. Температурное поле. Температурный градиент.
3. Какой величиной характеризуется интенсивность переноса теплоты?
4. Какова природа теплопроводности?
5. Напишите и поясните уравнение Фурье.
6. Что определяет коэффициент теплопроводности и какие факторы на него влияют.
7. Что такое термическое сопротивление стенки?
8. Поясните механизм передачи энергии конвекцией. Закон Ньютона.
9. Что выражает коэффициент теплоотдачи и от чего он зависит?
10. Какой способ передачи энергии реализован при обогреве жилых помещений?
11. Какие явления называются физически подобными?
12. В чем смысл моделирования?
13. Что такое критерии подобия?
14. Сформулируйте первую теорему подобия 15. О чём говорит - теорема (вторая теорема подобия)?
16. Что выражает число Рейнольдса?
17. Что характеризует число Нуссельта?
18. Каковы методы определения коэффициента теплоотдачи?
19. Что такое лучистый теплообмен?
20. Поясните физическую природу лучистого теплообмена – теплового излучения.
21. Что представляет собой поверхностная плотность потока интегрального излучения?
22. Что представляет собой абсолютно чёрное тело?
23. Что представляет собой абсолютно белое тело?
24. Что представляет собой абсолютно прозрачное тело?
25. Сформулируйте основные законы лучистого теплообмена (закон Стефана-Больцмана, закон Кирхгофа).
26. Что такое степень черноты тела и от чего она зависит?
27. Сформулируйте закон Бугера для теплообмена в поглощающей среде. От чего зависит коэффициент ослабления?
28. Какие величины характеризуют тепловое излучение как процесс распространения электромагнитных волн?
29. От каких факторов зависит энергия излучения?
Тема 6. Теплообменные аппараты 1. Какой процесс теплообмена называется теплопередачей?
2. Что характеризует коэффициент теплопередачи и как он определяется?
3. Какие методы применяются для интенсификации теплопередачи?
4. Что такое тепловая изоляция?
5. Опишите работу рекуператора?
6. Какие теплообменные аппараты называют регенераторами?
7. Как работают теплообменные аппараты – смесители? Приведите примеры применения смесителей в быту и технике.
8. Как работают термосифоны и тепловые трубы? Нарисуйте схему тепловой трубы.
9. Как оценивается тепловая эффективность теплообменных аппаратов? 10. Какие основные схемы движения теплоносителей применяются в современных теплообменных аппаратах?
Тема 7. Источники энергии и топливные ресурсы 1. Что такое топливо? Классификация топлив.
2. Горение топлива. Что такое теплота сгорания топлива?
3. Назовите основные характеристики жидких топлив.
4. Назовите основные характеристики газообразных топлив.
5. Что такое топливные ресурсы?
Тема 8. Двигатели внутреннего сгорания и их основные характеристики 1. Нарисуйте простейшую схему и объясните принцип работы поршневого двигателя внутреннего сгорания.
2. Что представляет собой индикаторная диаграмма бензинового двигателя?
3. Как производится термодинамический анализ работы тепловой машины?
4. Опишите идеальный цикл поршневого двигателя с подводом тепла при постоянном объёме. При анализе каких двигателей применяется этот цикл?
5. Как выглядит идеальный цикл поршневого двигателя с подводом тепла при постоянном давлении?
При анализе каких двигателей применяется этот цикл?
6. От каких факторов зависит термический КПД поршневого двигателя с подводом тепла при постоянном давлении?
7. Чем ограничивается повышение степени сжатия в двигателях с подводом тепла при постоянном объёме?
7. Опишите основные процессы рабочего цикла дизельного двигателя.
8. Что такое индикаторная мощность двигателя?
9. Какие показатели работы двигателя внутреннего сгорания называют эффективными?
10. Основные характеристики поршневых двигателей внутреннего сгорания.
11. Тепловой баланс двигателей внутреннего сгорания.
12. Дайте анализ нагрузочной характеристики двигателей внутреннего сгорания.
13. Опишите конструктивную схему дизельного двигателя и его преимущества перед бензиновым двигателем.
14. Каковы недостатки поршневых двигателей внутреннего сгорания. Опишите принцип действия роторного двигателя внутреннего сгорания.
15. Приведите примеры машин для нагнетания газов. Перечислите области применения этих машин.
16. Вредное пространство компрессора. Его влияние на производительность компрессора.
17. Почему ограничивают степень повышения давления газа в поршневом компрессоре?
18. Чем вызвано применение многоступенчатых компрессоров?
19. Какой процесс сжатия целесообразно реализовать в компрессоре и почему?
20. Зачем применяют охлаждение газа при сжатии и нагнетании?
21. Что такое идеальный компрессор и какова его индикаторная диаграмма? Как рассчитывается работа такого компрессора?
22. Какие КПД вводятся для оценки эффективности работы компрессора?
23. Как подбирается мощность привода к компрессорам?
Тема 9. Основные свойства воды и водяного пара 1. Опишите поведение воды в различных фазовых состояниях с помощью фазовой диаграммы.
2. Как выглядит pV - диаграмма водяного пара?
3. Что характеризуют тройная и критическая точки на pV - диаграмме водяного пара? Каковы параметры пара в критической точке для водяного пара?
4. Можно ли воду перевести из твёрдого состояния в газообразное (пар), минуя жидкое состояние?
5. Почему при кипении температура воды не изменяется?
6. Какой пар называется насыщенным паром?
7. Каким образом получают перегретый пар? Что называется степенью перегрева?
8. Что называется степенью сухости пара?
9. В каком состоянии может находиться водяной пар в воздухе? Как называется воздух, находящийся в этих состояниях?
10. Что такое точка росы?
11. Что понимается под влагосодержанием воздуха?
12. Как определяются относительная влажность и влагосодержание влажного воздуха?
Тема 10. Паротурбинные установки 1. Запишите уравнение первого закона термодинамики для стационарного потока газа. Поясните величины, входящие в него.
2. Запишите уравнение неразрывности газового потока и поясните величины, входящие в него.
3. Какие устройства применяют для разгона и торможения газового потока?
4. Каким образом можно разогнать газовый поток до скорости, равной местной скорости звука?
5. Каким образом можно получить сверхзвуковую скорость газового потока?
6. Какие каналы называются соплами, а какие диффузорами?
7. Поясните работу сопла Ловаля.
8. Какой физический смысл критической скорости?
9. Что называется критическим отношением давлений и критической скоростью?
10. Что позволяет определить уравнение процесса дросселирования?
11. Что называется дроссельным эффектом и для чего он используется на практике?
12. Что характеризует число Маха?
13. Назовите наиболее важные свойства газа, находящегося в движении?
14. Что такое вязкость газа?
15. Какой процесс называется эжектированием?
16. В чём различие между эжектором и инжектором?
17. Назовите области применения эжекторов и инжекторов в технике.
18. Изобразите цикл Карно в области влажного пара в pV - диаграмме 19. Почему цикл Карно во влажном паре не применяется в паросиловых установках?
20. Объясните устройство и работу паровой турбины.
21. Чем отличается паротурбинная установка от газотурбинной установки?
22. С какой целью вводится в паротурбинных установках промежуточный перегрев пара?
23. Опишите цикл, применяемый в современных паротурбинных установках. Как называется этот цикл?
24. Какое влияние оказывают параметры пара на термический КПД цикла Ренкина?
25. Как определить термический КПД и удельный расход пара паротурбинной установки?
Тема 11. Реактивные двигатели 1. Объясните принцип работы и нарисуйте простейшую схему газотурбинной установки.
2. Как работает газовая турбина?
3. Какие устройства входят в состав турбинной ступени?
4. Нарисуйте идеализированный цикл газотурбинной установки с подводом тепла при постоянном давлении.
5. Как зависит термический КПД газотурбинной установки с подводом тепла при постоянном давлении от степени сжатия или от степени повышения давления?
6. Какие методы можно применить для повышения термического КПД газотурбинной установки.
7. Каковы основные преимущества газотурбинного двигателя перед поршневым двигателем внутреннего сгорания?
8. Реактивные двигатели и области их применения.
9. Конструктивная схема и принцип работы турбореактивного двигателя.
10. Идеализированная диаграмма рабочего цикла турбореактивного двигателя 11. Основные характеристики турбореактивного двигателя.
12. Принцип реактивного движения. Что такое сила тяги?
13. Принцип работы ракетного двигателя.
14. Каковы основные типы ракетных двигателей?
15. Конструктивная схема и принцип работы жидкостного ракетного двигателя.
16. Конструктивная схема и принцип работы ракетного двигателя на твёрдом топливе.
17. Формула Циолковского и её значение.
18. Основные характеристики ракетного двигателя. Удельный импульс и тяговооружённость.
19. Влияние конструктивных параметров и параметров рабочего тела на основные характеристики ракетного двигателя.
20. Топлива для ракетных двигателей.
21. Конструктивная схема и принцип работы ядерного ракетного двигателя.
Тема 12. Холодильные машины 1. Какой процесс называется охлаждением?
2. Что означает понятие холод?
3. Приведите области применения естественного и искусственного охлаждения.
4. Перечислите типы холодильных машин, применяемых в холодильной технике. Какой диапазон температур достигается с помощью таких машин?
5. Как осуществляется обратный цикл Карно?
6. Какая величина принята для характеристики термодинамической эффективности работы холодильной машины?
7. Что такое тепловой насос? В каких случаях целесообразно использовать тепловой насос для отопления зданий?
8. По какой формуле рассчитывается холодильный коэффициент обратного цикла Карно?
9. Какие вещества применяются в качестве рабочих тел в холодильных машинах? Как называются эти вещества, и какими свойствами они должны обладать?
10. Что такое фреоны?
11. Как выглядит принципиальная схема и цикл воздушной холодильной установки?
12. Как выглядит принципиальная схема и цикл паровой компрессорной холодильной установки?
13. Что такое детандер?
14. Объясните принцип получения низких температур с помощью вихревой трубы?
15. Опишите работу пароэжекторной холодильной машины.
16. Опишите работу абсорбционной холодильной машины.
17. Какие эффекты используются в работе термоэлектрических холодильных машин?
Тема 13. Гидравлические машины 1. Какие машины называются гидравлическими? Какова классификация гидравлических машин?
2. Какая гидравлическая машина называется насосом? Типы насосов.
3. Каковы основные характеристики работы насоса?
4. Нарисуйте схему и объясните принцип действия поршневого насоса.
5. Как определяются характеристики поршневого насоса?
6. Какие насосы являются машинами объёмного действия? Каковы их области применения?
7. Какие насосы относятся к насосам динамического действия? Назовите области их применения.
8. Нарисуйте схему и объясните принцип действия центробежного насоса. Где применяются такие насосы?
9. Как определяются характеристики центробежного насоса?
10. Принцип подобия центробежных насосов. Для чего используется коэффициент быстроходности?
11. Роторные насосы. Принцип действия и классификация насосов.
12. Достоинства и недостатки роторных насосов. Область применения.
13. Нарисуйте схему насосной установки 14. Какое устройство называется гидродвигателем? Классификация гидродвигателей.
15. Каковы основные параметры, характеризующие работу гидродвигателей?
16. Потребляемая и полезная мощность гидродвигателей.
17. Гидродвигатели объёмного действия. Принцип действия. Коструктиные типы двигателей.
18. Роторные и роторно-плунжерные гидродвигатели. Принцип действия. Область применения.
19. Гидродвигатели динамического действия. Гидравлическая турбина. Опишите процесс работы турбины.
20. Как определить параметры, характеризующие работу гидравлической турбины?
21. Запишите основное уравнение лопастных машин (уравнение Эйлера). Поясните смысл величин, входящих в уравнение.
22. Как различаются турбины по принципу работы?
Тема 14. Гидроприводы 1. Какое устройство называется гидроприводом? Опишите составные части гидропривода. Как подразделяются гидроприводы по принципу действия?
2. Нарисуйте принципиальную схему объёмного гидропривода и объясните принцип его действия.
3. Классификация гидропривода по виду источника энергии.
4. Какова классификация объёмного гидропривода по типу регулирования?
5. Нарисуйте схему объёмного гидропривода поступательного движения. Где применяется такой гидропривод?
6. Где применяется объёмный гидропривод вращательного движения. Какие гидромашины используются в таком приводе в качестве двигателей? Нарисуйте простейшую схему такого привода.
7. Какой гидропривод называется следящим?
8. Какие вещества используются в качестве рабочего тела в гидроприводах?
9. Какой гидропривод называется гидродинамическим?
10. Что такое гидропередача? Принцип действия и классификация.
11. Опишите принцип действия гидромуфты.
12. Опишите принцип действия гидротрансформатора.
13. В чем состоят достоинства и недостатки гидропривода?
Тема 15. Энергоресурсы. Энергетика и электрификация 1. Назовите наиболее употребляемые в технике виды энергии.
2. По какому принципу производится классификация источников энергии?
3. Какие факторы определяют эффективность источников энергии?
4. Какие факторы влияют на рост потребности в энергии в современном мире?
5. Что понимается под термином энергетическое хозяйство?
6. Что представляют в настоящее время коммерческие ресурсы?
7. Классификация энергии используемой человеком в зависимости от стадий её преобразования?
8. Назовите составляющие энергетического хозяйства.
9. Что означает термин энергетика?
10. Что понимается под термином нетрадиционная электроэнергетика?
11. Что такое электростанция?
12. Что понимается под термином традиционная электроэнергетика?
13. Какой вид электроэнергетики является преобладающим в России?
13. Как определяется теплота сгорания топлива?
14. Какие элементы являются горючими элементами топлива?
15. Что такое условное топливо?
16. Как определяется коэффициент избытка окислителя (воздуха)?
17. Назовите составляющие энергетики и охарактеризуйте их.
Тема 16. Гидравлические, тепловые и атомные электростанции 1. Что такое тепловая электрическая станция?
2. Как производится классификация тепловых электростанций?
3. Какие виды топлива используются на тепловых электростанциях?
4. Нарисуйте простейшую схему ТЭС, и поясните на схеме, как протекает в ТЭС процесс получения энергии.
5. Какие идеализированные циклы применяются в паросиловых установках?
6. Что представляют собой парогазовые электростанции?
7. Назначение котла в паросиловой установке электростанции. В чём отличие прямоточного котла от барабанного?
8. Какие функции выполняет конденсатор?
9. Что представляет собой ступень турбины?
10. Что такое энергоблок электростанции?
11. Каковы преимущества и недостатки тепловых электростанций по сравнению с гидравлическими и атомными электростанциями?
12. В чём отличие атомной электростанции от обычной тепловой и в чём сходство?
13. Что является топливом для атомной электростанции?
14. Что представляют собой первичное и вторичное ядерное топлива?
15. Опишите процесс “горения” ядерного топлива?
16. Какое количество ядерного топлива называется критическим?
17. Нарисуйте простейшую схему ядерного реактора на тепловых нейтронах?
18. Что такое твэлы? Как они устроены?
19. Для чего в реакторе нужен замедлитель?
20. Какую роль в реакторе играет отражатель?
21. Что представляют собой ядерные отходы? Может ли ядерное горючее использоваться в реакторе полностью?
22. Назовите и охарактеризуйте основные типы ядерных реакторов, применяемых на АЭС.
23. Почему реактор ВВЭР называется водо-водяным?
24. Что такое реактор на быстрых нейтронах и каковы его преимущества перед реактором на тепловых нейтронах?
25. Нарисуйте простейшую схему устройства атомной электростанции и поясните её работу.
26. В чём отличие одноконтурной схемы АЭС от двухконтурной?
27. Что является основным теплоносителем в циклах атомной электростанции?
28. Как оценивается КПД энергоблока АЭС?
29. Каковы преимущества и недостатки атомных электростанций?
30. Назовите области применения ядерных энергетических установок?
31. Опишите принцип действия гидравлической турбины и типы гидравлических электростанций.
32. Нарисуйте простейшую схему гидроэлектростанции и объясните её работу.
33. Каковы преимущества и недостатки гидростанций?
34. Что представляют собой графики электрических и тепловых нагрузок электростанции?
35. Какие характеристики используются для оценки экономичности ТЭС и АЭС?
36. Что такое КПД нетто ТЭС по выработке электроэнергии?
37. Как зависит КПД станции от КПД отдельных её элементов?
38. Что такое теплоцентраль? В чем отличие её схемы от схемы ТЭС для выработки электроэнергии?
39. Какие турбины используются на ТЭЦ?
40. Что такое коэффициент использования тепловой энергии?
Тема 17. Экологические вопросы энергетики 1. Что является критериями санитарного состояния среды и качества атмосферного воздуха в стране?
2. Какие вредные вещества находятся в продуктах сгорания теплогенерирующих установок и какова их предельно допустимые концентрации?
3. Охарактеризуйте вредные вещества, выбрасываемые двигателями внутреннего сгорания.
3. Опишите методы снижения выбросов вредных веществ двигателями внутреннего сгорания.
4. Опишите методы снижения выбросов вредных веществ теплогенерирующими установками.
5. Перечислите основные методы, которые используются в мировой энергетике для решения возникших в настоящее время энергетических проблем,.
6. Что такое вторичные энергоресурсы? Каково их деление по техническим параметрам?
7. Каковы четыре направления использования вторичных энергоресурсов?
8. Опишите методы использования солнечной радиации.
9. Что представляет собой ветроэнергетика?
10. Нарисуйте условную схему МГД-генератора и объясните принцип его работы 11. Как работает термоэлектрический генератор?
12. Нарисуйте условную схему и объясните принцип работы топливного элемента.
4. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА И ОРГАНИЗАЦИЯ
КОНТРОЛЬНО - ОЦЕНОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Темы, вынесенные на самостоятельное изучение для студентов заочной формы обучения п.п 1 Проблема безопасности машин. Надёжность. Ресурс 2 Клеевые, паяные соединения. Соединения с натягом 3 Конические и червячные передачи. Передачи Новикова 4 Муфты. Назначение, классификация и конструктивные схемы 5 Редукторы. Назначение и устройство. Классификация. Выбор редуктора 6 Модификация двигателей внутреннего сгорания. Газовые двигатели. Роторные двигатели 7 Газотурбинные установки. Принципиальная схема. Циклы. Область применения 8 Теплообменные аппараты 9 Горение топлива. Современные парогенераторы, котельные установки 10 Теплоснабжение. Отопление. Вентиляция и кондиционирование воздуха 11 Прямое преобразование энергии 12 Экологические вопросы энергетики. Возобновляемые источники энергии Контрольное задание по машиноведению для студентов заочной формы обучения Задача 1 кг воздуха совершает цикл Карно между температурами t1 и t 2 ; наивысшее давление при этом составляет pmax, а наинизшее - pmin. Определить параметры состояния воздуха в характерных точках, работу, термический КПД цикла и количество подведённого и отведённого тепла.pmax, бар pmin, бар Задача Компрессор всасывает 400 м ч воздуха при давлении p1 и температуре t1 и сжимает его до давления p 2. Определить теоретическую работу компрессора при адиабатном сжатии и температуру воздуха в конце сжатия.
p1, бар p 2, бар Задача Газовая турбина работает по циклу с подводом тепла при p const. Известны степень повышения давления в цикле и степень предварительного расширения. Рабочее тело воздух. Определить КПД этого цикла и сравнить его с циклом поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом тепла при p const при одинаковых степенях сжатия и при одинаковых степенях расширения. Нарисовать схему газотурбинной установки и её цикл в pV координатах.
Задача Определить индикаторную мощность одноцилиндрового двухтактного двигателя внутреннего сгорания при среднем индикаторном давлении вращения вала pi, МПа Задача Определить тепловой поток через бетонную стенку здания толщиной если температуры на её поверхностях tc1 C, tc 2 C, а коэффициент теплопроводности Исходные данные tc1 oC tc 2 oC Задача Определить коэффициент теплопроводности материала стенки толщиной потока через неё q Вт м, а разность температур на поверхностях Исходные данные q Вт м Задача Для отопления гаража используют трубу, в которой протекает горячая вода. Рассчитать конвективный коэффициент теплоотдачи и конвективный тепловой поток, если размеры трубы d н м, длина трубы температура стенки трубы t c C и воздуха t ж C.
Теплофизические свойства воздуха при t ж и t c :
Prж =0.703; Prc =0.691; ж 3.4 10 3 1 K Исходные данные dн, м t с oC t ж oC Задача Рассчитать тепловой поток излучением от стальных окисленных труб наружным диаметром d н, м, общей длиной l, м, используемых для отопления гаража с температурой стен t с 2 C. Температура стенки трубы tc1 oC. Для окисленной стали степень черноты 1 =0.8.
Исходные данные dн, м t с1 oC t с 2 oC Задача Две одинаковые металлические полосы с размерами: толщина листовой стали, которая имеет допускаемое напряжение на растяжение швом с помощью дуговой сварки. Длина шва L B. По условиям работы шов постоянно испытывает статическую растягивающую нагрузку, направленную перпендикулярно линии сварки.
Требуется определить предельную максимальную растягивающую силу P, которая обеспечить работоспособность сварного шва.
Исходные данные В, мм Задача Из расчёта заклёпок на срез определить диаметр нагрузки P, действующей на соединение, число заклёпок z в нахлёсточном соединении и допускаемое напряжение Исходные данные P, кН Задача Определить моменты и мощности на каждом из валов двухступенчатой передачи. КПД каждой =0.98, КПД, учитывающее потери в опорах одного вала, оп = 0.99. Полезная мощность на передачи приводном валу N1, частота вращения первого вала n1, передаточные отношения i12, i Исходные данные N1, кВт n1, об/мин i i Задача Определить длину ремня в ременной передаче с плоским ремнём и частоту пробегов ремня, если заданы диаметры шкивов d1 и d 2, и число оборотов ведущего шкива n Исходные данные d1, мм d 2, мм n1, об/мин Примечание Варианты исходных данных задач выбираются по последней цифре зачётного билета 1. Какие способы изменения внутренней энергии вещества вы знаете?
2. Нарисуйте pV – диаграмму и покажите на ней процесс нагревания газа при постоянном объёме и процесс нагревания газа при постоянном давлении до одной и той же температуры. Покажите, что изменение энтальпии газа при этом будет одним и тем же, однако изменение состояния газа будет разным. Объясните почему.
3. Какова общая формулировка закона сохранения энергии?
1. Приведите две математические формулировки первого закона термодинамики.
2. Нарисуйте pV – диаграмму и покажите на ней процесс нагревания газа при постоянном объёме и процесс нагревания газа при постоянном давлении до одной и той же температуры. Покажите, что изменение энтальпии газа при этом будет одним и тем же, однако изменение состояния газа будет разным. Объясните почему.
3. Два тела равной массы нагрели с помощью общего нагревателя. Какое из этих тел нагреется до более высокой температуры, если известно, что удельная теплоёмкость вещества первого тела больше удельной теплоёмкости вещества второго тела?
1. Какая физическая величина называется удельной теплоёмкостью вещества?
2. Нарисуйте pV – диаграмму и покажите на ней процесс нагревания газа при постоянном объёме и процесс нагревания газа при постоянном давлении до одной и той же температуры. Покажите, что изменение энтальпии газа при этом будет одним и тем же, однако изменение состояния газа будет разным. Объясните почему.
3. Как изменится давление идеального газа при увеличении абсолютной температуры в 2 раза?
1.Каков физический смысл следующих понятий: термодинамическое равновесие, равновесное состояние, термодинамический процесс?
2. Нарисуйте pV – диаграмму и покажите на ней процесс нагревания газа при постоянном объёме и процесс нагревания газа при постоянном давлении до одной и той же температуры. Покажите, что изменение энтальпии газа при этом будет одним и тем же, однако изменение состояния газа будет разным. Объясните почему.
3. Два тела равной массы нагрели с помощью общего нагревателя до одной и той же температуры. Какое из этих тел нагреется быстрее, если известно, что начальная температура тел одинакова, а удельная теплоёмкость вещества первого тела больше удельной теплоёмкости вещества второго тела?
1. Два тела равной массы нагрели с помощью общего нагревателя. Какое из этих тел нагреется до более высокой температуры, если известно, что удельная теплоёмкость вещества первого тела больше удельной теплоёмкости вещества второго тела?
2. Нарисуйте pV – диаграмму и покажите на ней процесс нагревания газа при постоянном объёме и процесс нагревания газа при постоянном давлении до одной и той же температуры. Покажите, что изменение энтальпии газа при этом будет одним и тем же однако изменение состояния газа будет разным. Объясните почему.
3. В чём сущность графического способа нахождения работы в термодинамике?
1. Что имеют ввиду, когда говорят, что внутренняя энергия есть функция состояния?
2. Нарисуйте pV – диаграмму и покажите на ней процесс нагревания газа при постоянном объёме и процесс нагревания газа при постоянном давлении до одной и той же температуры. Покажите, что изменение энтальпии газа при этом будет одним и тем же однако изменение состояния газа будет разным. Объясните почему.
3. Два тела из одного и того же вещества нагрели с помощью общего нагревателя до одной и той же температуры. Начальная температура тел одинакова. Какое из этих тел нагреется быстрее, если известно, что масса первого тела больше массы второго тела?
1. На нагревание кирпича на 63 C потребовалось такое же количество теплоты, как на нагревание воды такой же массы на 13,2 C. Чему равна удельная теплоёмкость кирпича? Удельную теплоёмкость воды принять равной 4200 Дж кг К.
2. Почему для любого идеального газа С P CV ?
3. Чему равно изменение внутренней энергии газа, если ему передано количество теплоты, равное 500 Дж, а газ, расширяясь, совершил работу, равную 300 Дж?
1. Два одинаковых тела А и В, имеющие разные температуры T1 и T2 ( T1 T2 ), привели в соприкосновение (см. рисунок) В каких направлениях происходит самопроизвольный теплообмен?
2. Нарисуйте pV – диаграмму и покажите на ней процесс нагревания газа при постоянном объёме и процесс нагревания газа при постоянном давлении до одной и той же температуры. Покажите, что изменение энтальпии газа при этом будет одним и тем же однако изменение состояния газа будет разным. Объясните почему.
3. Каковы свойства идеальных обратимых процессов?
1. В двух сосудах находятся разные жидкости, массы жидкостей одинаковы. Сосуды поставлены на одинаковые горелки. Сравните их удельные теплоёмкости по графикам зависимости температуры от времени 2. Почему при изотермическом сжатии газ не нагревается, хотя внешние силы совершают работу над газом, а при адиабатном сжатии газ нагревается?
3. Как определяется понятие температуры в термодинамике и в молекулярно-кинетической теории?
1. Два груза массой по 50 кг каждый падали с высоты 1 м. Процесс проводился 100 раз. Каково изменение температуры воды, если её масса 20 кг?
2. Почему нагревается газ при его быстром сжатии?
3. Нарисуйте диаграмму s-T (тепловую диаграмму). Как выражается количество теплоты, полученное (отданное) рабочим телом в некотором процессе, на этой диаграмме и почему?
1.В чём заключается смысл эквивалентности теплоты и работы?
2. Воздух в комнате состоит из смеси газов: азота, кислорода, углекислого газа, водяных паров и др. Какие из физических параметров газов обязательно одинаковы при тепловом равновесии?
3. Что называют уравнением состояния? Как записывается это уравнение для идеального газа?
1. Чему равно изменение внутренней энергии газа, если ему передано количество теплоты, равное 300 Дж, а внешние силы совершили над ним работу, равную 500 Дж?
2. Энтальпия газа и её физический смысл.
3. Какими способами в соответствии с первым законом термодинамики можно увеличить температуру газа?
1. Теплоёмкость и её виды.
2. Почему при накачивании велосипедной шины насос нагревается?
3. Нарисуйте pV – диаграмму и покажите на ней процесс нагревания газа при постоянном объёме и процесс нагревания газа при постоянном давлении до одной и той же температуры. Покажите, что изменение энтальпии газа при этом будет одним и тем же однако изменение состояния газа будет разным. Объясните почему.
1. Чему равно изменение внутренней энергии газа, если ему передано количество теплоты, равное 500 Дж, а газ, расширяясь, совершил работу, равную 300 Дж?
2. Как оценить удельную теплоёмкость кофе, если известна мощность кофемолки и время её работы по измельчению некоторого количества кофе?
3. Сформулируйте и поясните смысл нулевого закона термодинамики.
1. Поясните физический смысл основных газовых законов. Приведите примеры их проявления в повседневной деятельности.
2. На какие виды условно подразделяют энергию тела? Дайте им характеристику 3. Чему равно изменение внутренней энергии газа, если ему передано количество теплоты, равное 500 Дж, а газ, расширяясь, совершил работу, равную 300 Дж?
1. При некотором процессе, проведённым с идеальным газом, между давлением и объёмом газа выполнялось соотношение: pV const. Масса газа при этом не изменялась. Как изменится температура этого газа, если увеличить его объём в 2 раза?
2. Перечислите основные температурные шкалы, как они построены и чем отличаются?
3. Почему газ при его быстром сжатии нагревается, а при быстром расширении охлаждается?
1. Нарисуйте pV – диаграмму и покажите на ней процесс нагревания газа при постоянном объёме и процесс нагревания газа при постоянном давлении до одной и той же температуры. Покажите, что изменение энтальпии газа при этом будет одним и тем же, однако изменение состояния газа будет разным. Объясните почему.
2. Что означает запись: удельная теплоёмкость с = 500 Дж кг С ?
3.В чём заключается смысл эквивалентности теплоты и работы?
1. В чём состоит разница между термодинамическим состоянием и термодинамическим процессом?
2. Какими способами может передаваться энергия от одного тела к другому?
3. Как изменится давление идеального газа при увеличении абсолютной температуры в 2 раза?
1. В чем состоит различие между температурой, теплотой и внутренней энергией?
2. В каких единицах измеряется масса и количество вещества? Охарактеризуйте эти единицы измерения.
3. Нарисуйте pV – диаграмму и покажите на ней процесс нагревания газа при постоянном объёме и процесс нагревания газа при постоянном давлении до одной и той же температуры. Покажите, что изменение энтальпии газа при этом будет одним и тем же однако изменение состояния газа будет разным. Объясните почему.
1. По свинцовой пластине ударили молотком. Почему при этом изменяется внутренняя энергия пластины?
2. В чём сущность графического способа нахождения работы в термодинамике?
3. Почему при изотермическом сжатии газ не нагревается, хотя внешние силы совершают работу над газом, а при адиабатном сжатии газ нагревается?
1. Чайник с холодной водой поставили на горячую плиту. Почему при этом изменяется внутренняя энергия воды?
2. Теплоёмкость и её виды. Что означает запись: удельная теплоёмкость с = 800 Дж кг С ?
3. В чём состоит отличие идеальных механических процессов от идеальных термодинамических?
1. Нарисуйте диаграмму s-T (тепловую диаграмму). Как выражается количество теплоты, полученное (отданное) рабочим телом в некотором процессе, на этой диаграмме и почему?
2. Два тела равной массы нагрели с помощью общего нагревателя. Какое из этих тел нагреется до более высокой температуры, если известно, что удельная теплоёмкость вещества первого тела больше удельной теплоёмкости вещества второго тела?
3. Перечислите основные температурные шкалы, как они построены и чем отличаются?
1. Перечислите параметры состояния идеального газа.
2. Нарисуйте pV – диаграмму и покажите на ней процесс нагревания газа при постоянном объёме и процесс нагревания газа при постоянном давлении до одной и той же температуры. Покажите, что изменение энтальпии газа при этом будет одним и тем же однако изменение состояния газа будет разным. Объясните почему.
3. В каких единицах измеряется масса и количество вещества? Охарактеризуйте эти единицы измерения.
1. В двух сосудах находятся разные жидкости, массы жидкостей одинаковы. Сосуды поставлены на одинаковые горелки. Сравните их удельные теплоёмкости по графикам зависимости температуры от времени 2. Чему равно изменение внутренней энергии газа, если ему передано количество теплоты, равное 300 Дж, а внешние силы совершили над ним работу, равную 500 Дж?
3. Энтальпия газа. В чём её сходство с внутренней энергией и в чём различие? Как подсчитать энтальпию газа, если дана диаграмма pV процесса при постоянном давлении?
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №
1. Машиноведение как наука. Роль предмета “Машиноведение” в формировании общетехнических знаний, необходимых будущему учителю физики. Понятие машины. Классификация машин.Структура современных машин и их основные части. Автоматы и автоматические линии.
Машинный агрегат. Понятие механизма. Механизм – составная часть машины. Виды механизмов.
Структурный анализ механизмов. Основные требования к машинам.
2. Перечислите основные характеристики жидких топлив?
3. Основные виды фрикционных передач. Почему во фрикционных передачах непостоянное передаточное число?
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №
1. Разъёмные соединения и их виды. Резьбовые соединения. Геометрические параметры резьбы.Классификация резьб: по форме профиля резьбы, по числу заходов резьбы, по назначению.
Основные типы стандартных резьб. Крепёжная метрическая резьба. Основные типы крепёжных деталей. Материалы стандартных крепёжных деталей общего назначения и классы прочности.
Прочностной расчёт винтов.
2. Понятие энергии. Виды энергии. Естественные и искусственные источники энергии.
Возобновляемые и не возобновляемые энергоресурсы.
3. В чём состоит физический смысл критерия Рейнольдса?
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №
1. Гидравлические машины динамического действия. Насосы. Классификация насосов.Центробежный насос. Основные параметры насоса. Коэффициент быстроходности и подобие 2. Каково назначение шпоночных соединений и их разновидности? Расчёт шпоночных соединений.
3. Что выражает коэффициент теплопроводности? Какие вещества обладают наибольшим коэффициентом теплопроводности?
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №
1. Газотурбинные установки. Простейшая схема газотурбинной установки. Газовая турбина. Камера сгорания. Циклы газотурбинных установок ГТУ. Термический к.п.д. цикла. Абсолютный к.п.д. ГТУ.Методы повышения термического к.п.д. ГТУ. Области применения ГТУ.
2. Каковы основные критерии работоспособности и расчёта деталей машин?
3. Истечение газов. Что такое число Маха и что этот критерий характеризует?
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №
1. Механические передачи. Необходимость передач. Основные соотношения в передачах.Определение этих соотношений в многоступенчатых передачах.
2. Нарисуйте pv – диаграмму двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном давлении и объясните процессы, протекающие в таком двигателе.
3. Первый закон термодинамики в применении к потоку газа?
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №
1. Подшипники, их назначение. Классификация по виду трения. Подшипники скольжения. Область применения. Устройство подшипников скольжения. Материалы. Критерии работоспособности.Подшипники качения. Устройство. Классификация подшипников качения. Материалы тел качения, их смазка. Критерии работоспособности. Подбор подшипников качения.
2. Водяной пар и его свойства. Как выглядит pv-диаграмма водяного пара? Что такое критическая точка? Каковы параметры пара в критической точке?
3. В чём заключается общий метод термодинамического исследования циклов двигателей внутреннего
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №
Универсальная газовая постоянная. Нормальные физические условия. Теплоёмкость идеального газа. Зависимость теплоёмкости от температуры. Истинная и средняя теплоёмкости. Изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы с идеальным газом. Политропные процессы и 2. Гидромашины. Гидротурбина. Виды гидротурбин. Области применения.
3. Что такое степень черноты при лучистом теплообмене и в каких пределах она изменяется?
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №
1. Каково назначение муфт приводов? Как классифицируются муфты по управляемости? Что является основной характеристикой муфт?2. Паротурбинные установки. Устройство паровой турбины. Конструкции паровых турбин..
Преимущества и недостатки водяного пара как рабочего тела.
3. Теплообмен излучением. Основные законы теплообмена излучением. Определение теплового
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №
2. Какая разница между валом и осью, и какие деформации испытывают вал и ось при работе? Что называют цапфой, шипом, шейкой и пятой?
3. Дросселирование газов. В чём состоит дроссель эффект Джоуля-Томсена?
1. Реактивный двигатель. Сила тяги. Удельный импульс. Устройство турбореактивного двигателя.
Внутренний, тяговый и полный КПД двигателя.
2. Теплопроводность. По какой формуле рассчитывается количество теплоты, переданное через плоскую стенку в единицу времени? Что такое термическое сопротивление стенки?
3. Эжектирование газа и его применение в технике 1. Зубчатые передачи. Классификация зубчатых передач. Что такое эвольвентное зацепление и почему оно имеет преимущественное применение в зубчатых передачах? Основные параметры зубчатых передач.
2. Двигатели внутреннего сгорания. Индикаторная диаграмма и термодинамические циклы ДВС.
Термический к.п.д. двигателя.
3. Теплопроводность. Тепловой поток и температурное поле в плоской стенке.
1. Неразъёмные соединения. Сварка. Виды сварки. Типы сварных швов. Расчёт сварных швов на прочность.
2. Теплообменные аппараты. Назначение, классификация и схемы теплообменных аппаратов.
Теплопередача в теплообменниках. Основные схемы движения и теплообмена теплоносителей.
Теплоносители и их основные характеристики. Методы интенсификации теплопередачи.
3. Гидромашины. Насосы. Насосная установка и её параметры.
1. Неразъёмные соединения. Основные виды. Заклёпочные соединения и их типы. Материалы заклёпок. Расчёт на прочность.
2. Второй закон термодинамики. Аналитическое выражение второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Физический смысл и свойства энтропии. Термодинамическая шкала температур. Абсолютный нуль температур.
3. Конвективный теплообмен. Моделирование. Роль критериев подобия при анализе процессов теплоотдачи.
1. Гидравлические машины. Насосы. Основные параметры насосов. Классификация насосов.
Конструкции основных типов роторных насосов.
Как выглядит pv - диаграмма двигателя с подводом тепла при постоянном объёме? Объясните, какие процессы происходят в этом двигателе.
3. Простейшая схема тепловой электростанции. Какие виды топлива применяются в тепловых электростанциях? Их преимущества и недостатки?
1. Водяной пар и его свойства. Парообразование, испарение, кипение, конденсация. Основные понятия и определения. Термодинамические диаграммы. водяного пара. Основные параметры воды и водяного пара.
2. Что называется редуктором? Каково назначение редуктора в приводеЧто такое химическое топливо, каковы его виды? Основные характеристики топлива/ 3. В чём состоит физический смысл критерия Рейнольдса?
1. Ремённая передача. Что представляет собой открытая передача плоским ремнём? Типы ремней.
Каковы достоинства и недостатки передачи клиновым ремнём по сравнению с плоскоременной передачей? Силы и напряжения в ремне. Критерии работоспособности ремённой передачи. Что такое тяговая способность ремённой передачи и как она определяется?
2. Рабочее тело в тепловых машинах и его параметры состояния. Уравнение состояния рабочих тел.
3. Что такое критическая скорость истечения газа?
1. Двигатели внутреннего сгорания. Принципиальная схема. Основные параметры. Основные узлы и механизмы. Классификация поршневых ДВС. Эффективная мощность. Механический и эффективный КПД.. Удельный расход топлива.
2. Из каких деталей состоят подшипники качения? Укажите характер и причины повреждения подшипников качения. Критерии работоспособности подшипников качения.
3. Теплообмен излучением. Плотность потока интегрального излучения тела. Тепловой баланс взаимодействия потока излучения с телами. Абсолютно чёрные и абсолютно белые тела?
1. Червячная передача. Область применения. Типы червяков. Каковы основные виды разрушения зубьев червячных колёс?
2. Термодинамический процесс. Равновесные и неравновесные процессы. Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс (цикл). Внутренняя энергия. Теплота и работа как формы передачи энергии. Закон сохранения и превращения энергии. Первый закон термодинамики для закрытых систем и его аналитические выражения.
3. Какой вид теплообмена описывается законом Фурье?
1. Условия работы тепловых машин. Термический КПД. Цикл Карно и его термический КПД.
Обратный цикл Карно, холодильный коэффициент.
2. Значение теплообмена в машинах. Основные понятия и определения. Виды переноса теплоты.
Теплопроводность, конвекция и излучение. Сложный теплообмен.
3. Гидропривод. Классификация гидроприводов. Основные элементы гидропривода.
1. Зубчатые передачи. Классификация зубчатых передач. Оновные параметры цилиндрической зубчатой передачи. Критерии работоспособности зубчатых передач?
2. Истечение газов. Параметры газового потока. Сопла и диффузоры. Скорость течения газа.
Критические параметры газового потока. Сопло Ловаля.
3. Как изменится КПД цикла Карно, если при постоянной температуре верхнего источника теплоты t1 2500 0 C, температура нижнего источника (холодильника) понизится с 200 до (нагревателя) 1. Требования к деталям машин. Критерии работоспособности. Расчётные напряжения. Допускаемые напряжения. Коэффициент запаса прочности и его выбор. Надёжность. Понятие ресурса.
Проектный и проверочный расчёт.
2. Гидромашины объёмного действия. Поршневой насос. Типы поршневых насосов.
Характеристики поршневого насоса.
3. Сложный теплообмен (теплопередача). Теплопередача между двумя жидкостями через разделяющую их стенку. Интенсификация теплопередачи. Тепловая изоляция.
1. Прочность основной критерий работоспособности машин и их деталей. Виды нагрузок. Прочность при переменном нагружении. Что называют усталостным разрушением деталей машин и каковы его причины? Что такое предел выносливости?
2. Холодильные машины. Понятие холод. Какой процесс называется процессом охлаждения? Виды процессов охлаждения. Классификация холодильных машин. Обратный цикл Карно. Холодильный коэффициент. Рабочие вещества холодильных машин.
3. Что представляет собой топливно-энергетический комплекс. Каково его назначение?
1. Реактивные двигатели. Принцип действия. Основные типы. Сила тяги. Удельный индекс.
Устройство турбореактивного двигателя. Внутренний, тяговый и полный КПД реактивного двигателя.
2. Стандартизация и взаимозаменяемость деталей машин. Система допусков и посадок.
3. Влажный воздух. Абсолютная влажность. Влагосодержание и относительная влажность воздуха.
1. Газовая турбина. Принцип действия. Типы газовых турбин. Преимущества и недостатки.
2. Опишите процессы теплообмена в регенеративном и рекуператорном теплообменниках.
3. Реальные газы их отличие от идеальных газов. Уравнения состояния идеальных и реальных газов.
1. Прочность – основной критерий работоспособности машин и их деталей. Как производится оценка прочности деталей машин. Какие стандартные характеристики прочности Вы знаете, и как их определяют?
2. Охарактеризуйте типы электростанций. Какой тип электростанций наиболее распространён в России? Какой тип электростанций является наиболее экологически чистым? Нарисуйте простейшую схему тепловой электростанции (паросиловой установки). Объясните процессы, протекающие в такой установке 3. Гидропривод. Гидромуфта и гидротрансформатор. Рабочие жидкости, применяемые в гидроприводах. Преимущества гидропривода перед другими типами приводов.
1. Ракетные двигатели. Формула Циолковского. Типы ракетных двигателей и их характеристики.
Топливо для ракетных двигателей.
2. В чём сущность метода модели при анализе явлений конвективного теплообмена?
3. Пружины и рессоры. Назначение. Критерии работоспособности.
5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Тимофеев, С. И. Детали машин: учеб.пособие для студентов вузов. – Ростов н/Дону: Феникс, 2005. – 416 с. - Рек. УМО ВПО [Электронный ресурс].2. Пригожин, И. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур:
учеб. для студентов вузов / И Пригожин, Д. Кондепуди; пер с англ. Ю.А. Данилова и В.В. Белого – М.: Мир, 2002. – 461 с.(17 экз.).
1. Курмаз Л. В., Скойбеда А. Т. Детали машин. Проектирование : Справ.учеб.-метод.пособие / Л.В.Курмаз, А.Т.Скойбеда - М. : Высш.шк., 2004 .- 309с. (5 экз.).
2. Христофоров, А. И. Техническая термодинамика и теплотехника: практ. пособие. В 2 ч. Ч. 1.
Термодинамика в примерах и задачах /А. И. Христофоров ; Владим. гос. ун-т. – Владимир : Изд-во Владим. гос.ун-та, 2009. – 96 с. Допущено УМО [Электронный ресурс].
3. Бурдаков, В.П. Термодинамика: учебное пособие для вузов. Часть 1./В.П.Бурдаков, Б.В.Дзюбенко, С.Ю.Меснянкин, Т.В.Михайлова. – М.: Дрофа, 2009, [Электронный ресурс].
СДО УрГПУ – distant.uspu.ru
6. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ И ДИДАКТИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Учебные презентации по разделам и темам.2. Учебно-наглядные пособия (схемы, таблицы, плакаты).
3. Методические рекомендации для студентов по выполнению контрольных работ.
4. Карточки-задания для текущего контроля и самостоятельной работы студентов по разделам и темам 5. Аудиовизуальные материалы.
6. Натуральные образцы деталей и механизмов машин (валы, оси, зубчатые колеса, точеные и литые 7. Макеты по разделу «Двигатели внутреннего сгорания».
8. Технические средства обучения (компьютерная техника, приборы, лабораторные установки, оборудование, инструменты)
7. СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ ПРОГРАММЫ
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
для направления «050500.62 – Технологическое образование»профиль «Технология обработки конструкционных материалов»
по циклу ОПД.Ф.07 Общепрофессиональные дисциплины Подписано в печать Формат 60х84/ Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л.
Уральский государственный педагогический университет.
«