KONTROL_NYE_VOPROSY_SAMOPROVERKI (к зачету)

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ САМОПРОВЕРКИ

К зачету в гр.Э4-82б, 83б

ЛЕКЦИЯ №1 «Структура и классификация циклов»

1. Что такое криогенный цикл? Когда цикл называется открытым ? Приведите пример.

2. Что такое технико-экономическое обоснование (ТЭО) проекта?

3. Каковы составляющие полной холодопроизводительности в цикле кристаллизации?

4. Почему цикл разделения газа может быть изображен в T-S диаграмме только условно?

5. Что означает термин «производственный цикл» и в чем разница между ним и технологическим циклом?

6. Каковы основные задачи решают криогенные циклы? Когда требуется непрерывный цикл охлаждения и когда можно использовать периодическое охлаждение?

7. Какие вспомогательные системы вы знаете и каков их вклад в общее энергопотребление криогенного производства?

8. Какие критерии используются для классификации криогенных циклов?

9. Какие процессы в твердом веществе сопровождаются изменением температуры, и при каких условиях? Какие из них могут быть использованы в криогенном цикле?

10. Что такое открытый цикл? Приведите пример.

11. Как вы понимаете термин «комбинированный цикл»?

ЛЕКЦИЯ №2 «Рабочий цикл. Основные характеристики циклов»

1. Каковы основные различия между реальными и идеальными циклами?

2. Какие характеристики реальных циклов являются общими?

3. Почему реальная работа отличается от идеальной? В чем разница между изотермической и адиабатической работой сжатия?

4. Как определить термодинамическую эффективность цикла разделения газов?

5. Дайте определение эксергии? Какие виды эксергии вы знаете? Приведите соотношения.

6. Какие циклы являются идеальными для охлаждения, сжижения и разделения?

7. В каком случае холодильный коэффициент превышает 1? Приведите пример и объясните, почему. При каких условиях холодильный коэффициент имеет максимум в дроссельных циклах?

8. Какие критерии используются для определения необходимого количества ступеней охлаждения?

9. Как определяется давление прямого потока для дроссельных циклов?

10. Какие положительные и отрицательные стороны имеет увеличение количества ступеней охлаждения?

11. Почему формула Капицы не может быть применена к дроссельным ступеням и ступеням высокого давления?

12. Если параметр расширения a _i ≠ 1, что это означает?

13. В случае, когда нет данных о параметрах изоляции, как мы можем задать величины теплопритоков по ступеням?

ЛЕКЦИЯ №3 «Дроссельные и детандерные циклы»

1. Какими путями можно осуществить предварительное охлаждение? Какой хладагент лучше, жидкий или твердый? Поясните. Почему жидкий азот LN2 неприемлем для предварительного охлаждения в циклах сжижения CO2?

2. Какие критерии вы знаете для выбора хладагента предварительного охлаждения?

3. Объясните с помощью диаграммы P-T или T-S, что дроссельный эффект в реальных газах увеличивается при понижении температуры.

4. Можно ли построить двухступенчатый дроссельный цикл с циркуляцией части потока высокого давления для сжижения гелия? Если да, то каким образом?

5. Какие способы повышения эффективности дроссельного цикла вы знаете?

6. Почему коэффициент ожижения х зависит от ΔТ_Т2 и не зависит от ΔТ_Т1?

7. Почему выход жидкости в двухступенчатом дроссельном цикле с циркуляцией части потока меньше? Как поток циркуляции влияет на выход жидкости?

8. Как изменится выход жидкости, если ΔТ_Т2 будет уменьшаться?

9. Дайте определение каскада? В чем отличие от ступени охлаждения?

10. Что означает «холодный» компрессор? В чем преимущества и недостатки?

11. В чем основное различие между многокаскадным циклом и циклом Клименко?

12. Какие дополнительные уравнения баланса массы необходимы для четырехкомпонентного хладагента? Напишите уравнение для четвертого компонента.

13. Когда ПГ охлаждается, что происходит с высококипящими фракциями углеводородов? Нужно ли их отделять от основного потока?

14. При каком типе детандера необратимость расширения меньше? Поясните.

15. Когда графический метод определения температуры на всасывании в детандере применим? Каковы ограничения?

16. Как коэффициент гидравлических потерь j зависит от фактора Фаннинга и теплопритока к ТОА?

17. Оптимальная степень расширения, что это такое? Как меняется π_Ex при снижении температуры Тх?

18. Какова тенденция воздействия ΔТ_Т на η_t? Как это зависит от Тх?

19. Почему детандерные циклы редко используются для производства СПГ? Какова причина?

20. Как влияет ΔТ_Т на холодильный коэффициент и η_t зависит от количества ступеней расширения? Объясните, используя диаграмму T-S.

21. Составьте уравнения баланса для двухступенчатого цикла с двухфазным детандером и объясните, почему холодильный коэффициент и η_t увеличиваются. Какие параметры оказывают наибольшее влияние на степень расширения детандера для этого цикла?

ЛЕКЦИЯ №4 «Комбинированные циклы»

1. Какую структуру имеют комбинированные циклы? Какие критерии используются для их классификации?

2. Какие преимущества циклов высокого и среднего давления вы знаете? Какие из них проще и дешевле для реализации? Как затраты на эксплуатацию зависят от давления цикла?

3. В каком случае верхний ТОА в цикле Гейландта можно удалить, а что происходит с ΔT_Т?

4. Как можно доказать существование оптимального расхода через детандер? Что происходит с параметрами цикла, если он не является оптимальным? Проиллюстрируйте на примере.

5. Постройте шаг за шагом диаграмму для определения коэффициента массового соотношения прямого и обратного потоков β. Как найти начальную точку построения, показать на диаграмме T-S!?

6. Почему изобара P1 выглядит прямой линией, а изобара P2 как кривая? Какие допущения приняты при определении оптимального расхода через детандер?

7. В чем основное различие между ТОА в цикле Капицы и циклами Гейланда и Клода?

8. В чем основное преимущество цикла Капицы низкого давления? Когда применение турбомашин оправдано?

9. Докажите, что потери холода в цикле Капицы превышают аналогичные в циклах среднего и высокого давления. Как это можно объяснить? Напишите условие работоспособности цикла Капицы и объясните его. Что происходит с коэффициентом испарения a, если мы поставим эжекторный насос вместо дросселя?

10. Почему коэффициент утечки газа δ пренебрежимо мал для циклов Гейланда и Клода?

11. Какой цикл имеет минимальные затраты энергии для получения 1 литра жидкого воздуха? Если давление обратного потока повысится, как изменится холодильный коэффициент?

12. Как адиабатный КПД детандера влияет на выход жидкости x в цикле Капицы?

ЛЕКЦИЯ №5 «Термодинамический анализ циклов»

1. Чем принципиально отличаются эксергетический и энтропийный анализ?

2. Когда эксергетический анализ предпочтителен, для нового разработанного цикла или существующего?

3. Какие виды эксергии вы знаете? Приведите пример.

4. Если мы сравним рефрижераторный и ожижительный дроссельные циклы, когда потери эксергии будут выше и почему?

5. В каком случае изменение эксергии в сборнике жидкости не равно нулю? Объяснить, почему.

6. Если мы перенесем наш цикл на орбиту Земли, как изменится работа компрессора? А эксергия?

7. Как построить диаграмму e-h, если ее нет?

8. Почему потери тепла в окружающую среду не включены в таблицу в нашем примере анализа простого дроссельного цикла?

9. Что характеризует коэффициент потерь?

10. Включает ли коэффициент потерь теплообменного аппарата гидросопротивления?

11. Какова корреляция между коэффициентом потерь и изотермическим КПД компрессора?

12. Почему в реальном цикле ожижения в сборнике жидкости ∆S_liq ≠0 ?

13. Если C_p потоков не одинакова, как изменится выражение коэффициента потерь?

14. Как степень термодинамического совершенства цикла зависит от коэффициентов потерь в его процессах?

ЛЕКЦИЯ №6 «Твердотельные циклы»

1. Почему термомеханическая система неприменима для получения сверхнизких температур?

2. Какой тепловой эффект является наибольшим в диапазоне температур ниже 1К?

3. Приведите выражение для 1-го и 2-го законов термодинамики в трех разных системах - термоэлектрической, термомагнитной и термомеханической? Объясните разницу.

4. Чем определяется пригодность твердого тела для магнитного охлаждения?

5. Какие магнитные циклы охлаждения вы знаете? Какие из них имеют предпочтение с точки зрения рекуперации тепла?

6. В чем основная проблема рекуперации тепла в магнитных рефрижераторах?

7. Что означает понятие - метамагнитный фазовый переход?

8. Что показывает характеристическая температура Нееля?

9. Для примера твердотельного цикла Брайтона: если увеличить скорость прокачки жидкостного насоса в два раза, что будет с Q_reg?

10. Почему магнитокалорический эффект размагничивания меньше, чем намагничивания? Какова природа его анизотропии?

11. Как можно определить магнитную энтальпию? Когда она равна внутренней энергии?

ЛЕКЦИЯ № 7 «Базовые технологии и низкотемпературные циклы сжижения природного газа»

ЛЕКЦИЯ№ 8 «Открытые рефрижераторные и разделительные циклы. Адсорбционные циклы»

1. Что является главной особенностью открытого цикла баллонного рефрижератора?

2. Какие дополнительные потери возникают в баллонном рефрижераторе по сравнению с циклом простого дросселирования с компрессором? Как их можно уменьшить?

3. Что произойдет, если массовый расход газа в баллонном рефрижераторех станет меньше минимального?

4. Почему холодороизводительность баллонного рефрижератора с открытым циклом зависит от его конструкции и варьируется в разных режимах?

5. Как можно определить время запуска, если массовый расход предварительно задан?

6. Какой вид газа имеет преимущество в открытом цикле баллонного рефрижератора с более низким или более высоким коэффициентом сжимаемости Z и почему?

7. Как общее время работы баллонного рефрижератора зависит от начального давления газа в баллоне и недорекуперации ΔТ_Т в ТОА?

8. Где применяются десублимационные циклы? Каковы их основные особенности? Когда это может быть выгодно?

9. Как растворимость гелия в жидком неоне зависит от температуры и давления? Можно ли получить неон высокой чистоты 99,999% путем замораживания жидкого неона при нормальном давлении?

10. Что такое адсорбционная или сорбционная способность (активность) сорбента? Как она зависит от температуры и давления? При каких условиях выполняется закон Генри?

11. Докажите, что адсорбционный цикл может быть холодопроизводящим. Какова физическая природа изменения температуры при адсорбции?

12. Как найти холодопроизводительность цикла короткоцикловой адсорбции PSA?

13. Как определить общее количество адсорбата, который поглощается в абсорбере с диаметром D и высотой слоя сорбента L? Как высота слоя зависит от адсорбционной способности адсорбента?