Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
«Утверждаю»
Проректор СГТУ по УР
проф. Лобачева Г.В.
_________________
ПРОГРАММА
междисциплинарного вступительного экзамена в магистратуру направления
13.04.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»
Программа утверждена на заседании УМКН
«02» сентября 2014 г. протокол № 1
Председатель УМКН ____________ /Антропов П.Г./
Саратов 2015 г
ПРОГРАММА
междисциплинарного вступительного экзамена в магистратуру
направления 13.04.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»
1.Теоретические основы
гидрогазодинамики.
технической
термодинамики,
тепломассообмена,
Первый и второй законы термодинамики, обратимые и необратимые
процессы, энтропия. Максимально возможная работа термодинамических систем,
эксергия. Идеальные и реальные процессы газов и паров. Термодинамические
циклы теплоэнергетических установок, показатели эффективности, образцовые
циклы, методы повышения эффективности циклов.
Стационарная и нестационарная теплопроводность, закон Фурье, условия
однозначности. Конвективный теплообмен в однородной среде при вынужденном
и свободном движении жидкости, закон Ньютона-Рихмана, гидродинамический и
тепловой пограничные слои, теория подобия, критерии подобия. Теплообмен при
кипении и конденсации, кризисы кипения. Тепло-и массообмен в
двухкомпонентных средах. Законы теплового излучения, угловые коэффициенты,
излучение газов и паров, теплообмен в поглощающих и излучающих средах.
Тепловой расчет теплообменных аппаратов.
Струйная модель движения несжимаемой жидкости, уравнение
неразрывности, уравнение Бернулли, режимы течения жидкости, определение
гидравлических сопротивлений.
2.Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях, нетрадиционные и
возобновляемые источники энергии.
Масштабы потребления энергии в мире и национальным хозяйством РФ,
государственная политика в области энергосбережения, критерии энергетической
эффективности. Энергосбережение в системах производства, транспорта и
потребления тепловой и электрической энергии, в теплотехнологических
аппаратах промышленных предприятий, коммунальном хозяйстве. Традиционные
и нетрадиционные источники энергии, экологические проблемы энергетики,
использование энергии солнца, ветра, подземных термальных вод, океанов и
морей, вторичных энергоресурсов для получения тепловой и электрической
энергии.
3. Тепловые двигатели и нагнетатели, котельные установки и парогенераторы,
источники и системы теплоснабжения.
Турбинная ступень и преобразование энергии в ней. Определение
мощности, развиваемой потоком в турбинной ступени. Основные потери энергии
в ступени и определение лопаточного КПД. Определение дополнительных потерь
энергии в ступени и расчет внутреннего относительного КПД. Основы теплового
расчета
турбинной ступени активного или реактивного типа. Влияние
переменных режимов на газодинамические характеристики ступени.
Базовые законы теории нагнетательных машин. Пути уменьшения работы
сжатия. Напор, подача, мощность и КПД насосов вентиляторов и компрессоров.
Режим работы нагнетательной машины на сеть. Индивидуальная и совместная
работа машин на сеть при последовательной и параллельной схемах включения.
Регулирование режимов работы насосов, вентиляторов, компрессоров.
Понятие устойчивой работы нагнетательных машин на сеть и основные
влияющие факторы. Помпаж и борьба с ним. Коэффициент запаса по помпажу и
граница устойчивой работы. Основы конструкции осевых и центробежных
насосов, вентиляторов и компрессоров.
Особенности сжигания различных топлив, расчет объемов воздуха и
продуктов сгорания, тепловой баланс котла, тепловые потери. Тепловая схема
парового и водогрейного котла. Тепловой расчет радиационных и конвективных
поверхностей нагрева. Конструкции топки, пароперегревателя, экономайзера и
воздухоподогревателя.
Высокотемпературная и низкотемпературная коррозия. Загрязнение и очистка
поверхностей нагрева. Гидродинамика паровых и водогрейных котлов, структура
двухфазового потока в трубах. Движущий и полезный напор циркуляции и их
зависимость от определяющих параметров. Гидродинамика систем с
принудительным движением рабочей среды в трубах.
Водный режим паровых и водогрейных котлов, источники загрязнения
питательной воды. Пути обеспечения чистоты пара в котлах с естественной
циркуляцией и прямоточных котлах. Внутрибарабанная сепарация пара.
Ступенчатое испарение. Продувка непрерывная и периодическая. Требования к
водному режиму паровых котлов на сверхкритические параметры пара.
Сепарационные устройства прямоточных котлов.
Металлы паровых и водогрейных котлов. Основные критерии прочности металлов
при статистических и динамических нагрузках. Условия работы металлов в
поверхностях нагрева паровых и водогрейных котлов. Изменение свойств и
структуры сталей в процессе работы при высоких температурах и давлениях.
Расчет на прочность элементов парового котла, выполненных из труб. Контроль за
качеством металла в процессе эксплуатации паровых котлов.
Защита окружающей среды от вредных выбросов при эксплуатации котлов.
Тепловое потребление промышленных предприятий, жилых и общественных
зданий. Паровые и водяные системы теплоснабжения, открытые и закрытые
тепловые сети, присоединение потребителей. Регулирование тепловой нагрузки,
температурный график сети. Гидравлический расчет сетей, гидравлический режим
сетей, пьезометрический график. Тепловой расчет сетей. Механические нагрузки в
сетях. Тепловые схемы котельных, паротурбинных, парогазовых, газотурбинных и
дизельных ТЭЦ, выбор основного оборудования. Режимы эксплуатации.
Показатели тепловой экономичности. Экономия топлива от теплофикации.
4. Тепловые электрические станции.
Действие 1, 2 законов термодинамики на ТЭС и ее элементах. Влияние
начальных и конечных параметров на эффективный КПД циклов ТЭС. Основы
выбора
термодинамически
наивыгоднейших
параметров циклов ТЭС.
Термодинамическая сущность теплофикации. Термодинамическая сущность
регенерации в циклах паротурбинных ТЭС. Промежуточный перегрев пара в
циклах ТЭС. Схемы регенеративного подогрева воды. Деаэраторные установки,
назначение, принцип работы, схемы включения. Технологическая схема и
основные элементы ТЭС. Компоновка поверхностей нагрева котла-утилизатора в
схемах бинарных ПГУ. Прямоточная и оборотная система водоснабжения ТЭС.
Бинарные парогазовые установки, принцип работы, схемы. Критерии оценки
эффективности инвестиционных проектов в энергетике. Вредные выбросы ТЭС,
при сжигании газа, мазута, угля.
ВОПРОСЫ
1.Первый и второй законы термодинамики процессов и циклов
теплоэнергетических установок.
2.Термодинамические циклы паротурбинных, газотурбинных, газопоршневых и
парогазовых установок, показатели их энергетической эффективности.
3.Способы повышения эффективности паротурбинных и газотурбинных
энергоустановок.
4.Циклы холодильных и теплонасосных установок, показатели эффективности.
5.Основные законы теплопроводности, теплоотдачи и теплопередачи, условия
однозначности.
6.Способы интенсификации теплопередачи.
7.Механизм процесса кипения, кризисы кипения.
8.Теплообмен при конденсации пара.
9.Радиационный теплообмен в теплоэнергетических установках.
10. Основы теплового расчета теплообменников.
11.Струйная модель движения несжимаемой жидкости. Понятие потока и расхода
через поверхность, уравнения неразрывности в различных формах.
12.Уравнение Бернулли для несжимаемой жидкости, адиабатного и
изотермического течения газов.
13.Режимы движения жидкости, определение потерь напора и гидравлических
сопротивлений.
14.Показатели термодинамического совершенства, тепловой экономичности и
системной топливной эффективности теплоэнергетических установок
15. Общая проблема повышения энергоэффективности экономики. Система
законодательных и нормативных материалов в области энергосбережения.
16.Выработка электричества и теплоты с помощью солнечной энергии.
17.Использование энергии ветра для выработки электроэнергии. Конструкции
современных ветроэнергетических установок, технические и экономические
показатели.
18.Схемы, параметры, теплоносители и показатели современных геотермальных
ТЭС.
19.Технические характеристики топлив. Состав продуктов сгорания, коэффициент
избытка воздуха.
20.Тепловой баланс котла, потери, КПД котла.
21.Порядок расчета конвективных поверхностей нагрева котла.
22.Интенсификация теплообмена в поверхностях нагрева котла.
23.Показатели качества питательной воды и пара, методы подготовки добавочной
воды котлоагрегата
24.Обеспечение надежной работы паровых и водогрейных котлов.
25.Основные законы теории нагнетательных машин, параметры работы, пути
снижения работы сжатия.
26.Характеристики нагнетательных машин, способы предотвращения кавитации и
помпажа.
27.Последовательная и параллельная схемы включения нагнетательных машин.
Регулирование нагнетательных машин.
28.Многоступенчатые турбины. Распределение давлений и теплоперепада между
ступенями турбин. Приближенная оценка КПД проточной части турбины.
29.Влияние изменения начальных и конечных параметров на мощность и
экономичность паровых и газовых турбин.
30.Турбины для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии,
особенность их конструкции. Диаграммы режимов теплофикационных турбин и
их применение.
31.Утилизация теплоты уходящих газов ГТУ. Конструкции регенераторов и
котлов-утилизаторов.
32.Надежность и безопасность работы паровых и газовых турбин.
33.Нагрузки и режимы теплопотребления промышленных предприятий, жилых и
общественных зданий.
34.Паровые и водяные системы теплоснабжения. Закрытые и открытые тепловые
сети.
35.Способы регулирования тепловой нагрузки. Температурный график сети.
36.Гидравлический расчет труб: определение диаметров, толщины стенки.
37.Гидравлический режим тепловых сетей. Нейтральная точка. Пьезометрический
график сети.
38.Тепловой расчет тепловых сетей: потери в тепловых сетях, выбор толщины
изоляции.
39.Тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами. Выбор
основного оборудования котельных.
40.Тепловые схемы паротурбинных ТЭЦ и их особенности. Выбор основного
оборудования.
41.Тепловые схемы газотурбинных ТЭЦ, основные параметры и режимы работы.
42.Тепловые схемы парогазовых ТЭЦ, технико-экономические показатели,
режимы работы.
43.Технико-экономические показатели котельных и ТЭЦ.
44. Экономия топлива от комбинированной выработки электроэнергии и теплоты.
Пути повышения эффективности теплофикации.
45. Вторичные энергоресурсы и их использование в системах энергообеспечения
предприятий.
46. Использование тепловых насосов для теплоснабжения потребителей.
47. Как влияет повышение начальных параметров пара на эффективность КПД
цикла ТЭС?
48. Как влияет понижение параметров пара на эффективный КПД цикла ТЭС?
49. Какова термодинамическая сущность регенерации в циклах паротурбинных
ТЭС?
50. Что дает промежуточный перегрев пара в циклах ТЭС?
51. Назначение деаэраторной установки.
52. Перечислить и написать формулы интегральных показателей эффективности в
энергетике.
53. Перечислить вредные выбросы, образуемые при сжигании мазута.
54. Назвать основные элементы оборотной системы водоснабжения.
55. Перечислить поверхности нагрева двухконтурного котла-утилизатора.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Андрющенко, А.И. Метод эксергетического анализа термодинамических
систем и комплексов: учебное пособие / А.И. Андрющенко, Е.А. Ларин, Л.А.
Сандалова ; Сарат. гос. техн. ун-т. – Саратов : Изд-во СГТУ, 2008. - 74 с. ISBN
2. Соколов, Е.Я. Теплофикация и тепловые сети : учебник / Е.Я. Соколов. - М.,
Энергоатомиздат, 2006. – 472 с. ISBN
3. Тепловые электрические станции: учебник для вузов./ В.Д. Буров, Е.В.
Дорохов, Д.П. Елизаров и др.; под ред. В.М. Ловыгина, А.С. Седлова, С.В.
Цанева. – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 466 с. ISBN
4. Самсонов В.С., Вяткин М.А. Экономика предприятий энергетического
комплекса: Учеб. для вузов – М.: Высш. шк., 2007. – 416 с.
5. Стерман Л.С. Тепловые и атомные электрические станции: учебник для вузов /
Л.С. Стерман, В.М. Лавыгин, С.Г. Тишин. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.:
Издательский дом МЭИ, 2008. — 464 с., ил.
6. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учебник для вузов. — 9-е изд.,
стереот. / Е.Я. Соколов. — М.: Издательский дом МЭИ, 2009. — 472 с.: ил.
7. Цанев С.В. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций:
учебное пособие для вузов / С.В.Цанев, В.Д. Буров, А.Н. Ремезов; под ред. С.В.
Цанева. — 3-е изд., стереот. — М.: Издательский дом МЭИ, 2009. – 584 c.: ил.
Дополнительная
1. Андрющенко, А.И. Методика системных термодинамических исследований в
теплоэнергетике : учебное пособие / А.И. Андрющенко ; Сарат. гос. техн. ун-т. –
Саратов : Изд-во СГТУ, 1996. - 72 с. ISBN
2. Андрющенко, А.И. Образцовые циклы теплоэнергетических установок:
учебное пособие / А.И. Андрющенко ; Сарат. политехн. ин-т. – Саратов : Изд-во
СПИ, -Саратов, 1978. -52 с. ISBN
3. Андрющенко, А.И. Теплофикационные установки и их использование : учебное
пособие / А.И. Андрющенко, Р.З. Аминов, Ю.М. Хлебалин. - М., Высшая школа,
1989. - 256с. ISBN
4. Андрющенко, А.И. Основы термодинамики циклов теплоэнергетических
установок : учебное пособие / А.И. Андрющенко ; - М., Высшая школа, 1985. –
319 с. ISBN
5. Коваленко Л.М., Теплообменники с интенсификацией теплоотдачи / Л.М.
Коваленко, А.Ф. Глушков : М., Энергоатомиздат, 1986. -240 с. ISBN
6. Емцев Б.Т.. Техническая гидромеханика : учебное пособие / Б.Т Емцев : М.,
Машиностроение, 1987. -440 с. ISBN
7. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А Михеев, Н.М.Михеева. - М.,
Энергия,1974.- 386 с.
8. Ковалев, А.П. Парогенераторы / А.П. Ковалев, И.С Лелеев, Т.В. Виленскпй. М., Энергоатомиздат, 1985. - 376 с. ISBN
9. Щегляев, А.В. Паровые турбины / А.В Щегляев. Изд. 5-е.- М.: Энергия, 1976.368 с.
10. Черкасский, А.Н. Насосы, вентиляторы, компрессоры / А.Н. Черкасский. - М.:
Энергоатомиздат, 1982.-452 с.
11. Костюк, А.Г. Газотурбинные установки / Костюк, А.Г., Шерстюк А.Н. Учеб.
пособие для вузов.- М.: Высш. школа, 1979.-254 с.
12. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. – М.: Энергоатомиздат, 1987,
327 с.