ОСНОВНІ ЗАДАЧІ ВСТУПНОГО ІСПИТУ

Вступний іспит ставить задачу оцінити комплекс теоретичних знань, отриманих абітурієнтом у період навчання на кваліфікаційному рівні бакалавра, рівень творчого мислення, уміння синтезувати знання окремих дисциплін для самостійного рішення практичних задач в області кріогенної техніки.

Перелік питань, який пропонується, систематизовано по різноманітним взаємозв’язаним сторонам діяльності фахівця та охоплює її теоретичні основи, питання проектування й  експлуатації різних по своєму призначенню об'єктів кріогенної  техніки. Питання, які містяться в екзаменаційних білетах, покликані виявити знання з усіх видів діяльності майбутнього спеціаліста у рамках навчальних дисциплін, які вивчалися бакалавром. Кожний екзаме-наційний білет містить тестові питання та практичні завдання за програмою вступного іспиту, яка приводиться нижче.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ ВСТУПНОГО ІСПИТУ

Прийом вступного іспиту по спеціальності здійснюється приймальною фаховою екзаменаційною комісією.

Вступній іспит проводиться для абітурієнтів відповідно до затвердженого приймальною комісією графіку. Перед іспитом проводяться консультації, які призвані допомогти у підготовці до іспиту, надають відповіді на окремі питання програми вступного іспиту.

Вступний іспит проводиться у письмовій формі. Результати вступного випробування оголошуються приймальною комісією на наступний день.

ПЕРЕЛІК РОЗДІЛІВ І ПИТАНЬ ВСТУПНОГО ІСПИТУ

ПЕРЕЛІК ПИТАНЬ ВСТУПНОГО ІСПИТУ

1. КРІОГЕННА ТЕХНІКА I ТЕХНОЛОГІЯ

1.1. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ КРІОГЕННОЇ ТЕХНІКИ

  1. Діаграма температура-ентропія. Основні термодинамічні процеси (ізотермічний, ізобаричний, ізохоричний, адіаба-тний, дроселювання) у діаграмі температура - ентропія.
  2. Дроселювання. Диференціальні й інтегральні ефекти. Дроселювання ідеальних газів і реальних речовин. 
  3. Крива інверсії.  Положення лінії інверсії в діаграмі температура - ентропія.
  4. Детандування. Диференціальні й інтегральні ефекти. Детандування ідеальних газів і реальних речовин.
  5. Аналіз  зв'язку  диференціальних  ефектів  дроселювання  й детандування. Порівняльний аналіз процесів дроселю-вання й детандування.
  6. "Ізотермічне" дроселювання. Диференціальні й інтегральні ефекти "ізотермічного" дроселювання.  
  7. Аналіз зв'язку диференціальних ефектів дроселювання й "ізотермічного" дроселювання.
  8. Діаграма ентальпія - температура. Визначення ізобарної теплоємності, інтегральних ефектів дроселювання й "ізо-термічного" дроселювання в діаграмі.
  9. Цикл із мінімальною роботою зрідження. Порівняння циклу з мінімальною роботою зрідження й циклу Карно.
  10. Цикл із однократним дроселюванням. Основні енергетичні характеристики циклу без регенерації. Аналіз впливу параметрів циклу на його енергетичні характеристики. 
  11. Цикл із однократним дроселюванням. Основні енергетичні характеристики циклу з регенерацією. Вплив регенера-тивного теплообміну на енергетичні характеристики циклу.
  12. Цикл із однократним дроселюванням і регенеративним теплообміном. Аналіз впливу параметрів циклу на його енергетичні характеристики.
  13. Цикл із однократним дроселюванням і регенеративним теплообміном. Визначення оптимальних тисків прямого потоку в режимах  максимальної холодопродуктивністі й максимального холодильного  коефіцієнта.
  14. Діаграма ентальпія - ентропія. Основні ізолінії в діаграмі. Положення лінії інверсії в діаграмі. Цикл із однократним дроселюванням і регенеративним теплообміном у діаграмі.
  15. Визначення  оптимальних  тисків  прямого  потоку  для різних  режимів роботи циклу з однократним дроселюван-ням і регенеративним теплообміном.
  16. Втрати холоду в циклах кріогенних установок. Втрати від недорекуперації й від теплоприливів з навколишнього середовища. 
  17. Цикл із однократним дроселюванням і проміжним охолодженням. Основні енергетичні характеристики циклу. По-рівняння із простим  циклом Лінде.
  18. Порівняльний аналіз циклів з однократним дроселюванням з використанням і без використання проміжного охоло-дження.
  19. Детандерні цикли. Цикл середнього тиску з детандером (цикл Клода). Основні енергетичні характеристики циклу при його роботі в рефрижераторному режимі. Порівняння із простим циклом Лінде.
  20. Детандерні цикли. Цикл середнього тиску з детандером (цикл Клода). Основні енергетичні характеристики циклу при його роботі в зріджувальному режимі. Коефіцієнт зрідження. Порівняння із простим циклом  Лінде.
  21. Вплив тиску прямого потоку, температури газу перед детандером  і частки детандерного потоку на характе-ристики детандерних циклів.
  22. Детандерний  цикл  високого  тиску  (цикл Гейландта). Основні  енергетичні характеристики циклу при роботі в рефрижераторному  режимі..
  23. Основні енергетичні характеристики детандерного  циклу  високого  тиску при роботі в зріджувальному режимі.
  24. Детандерний цикл низького тиску (цикл Капиці). Основні енергетичні характеристики циклу при роботі в рефри-жераторному  режимі. Особливості установки, що реалізує цикл Капиці.
  25. Основні енергетичні характеристики детандерного  циклу  низького  тиску при роботі в зріджувальному режимі.

Зразки екзаменаційних завдань

01. Роль теплообмінника в циклі Лінде состоїть у:

  1. виробництві холоду;
  2. переносі  холоду на більш низький температурний рівень;
  3. підвищенні холодильного коефіцієнту циклу;
  4. підвищенні долі рідини, що виробляється;
  5. оптимізації тиску в циклі.

02. Джерела холодопродуктивності в циклі Капиці:

  1. детандер, компресор, теплообмінник;
  2. компресор та холодильна машина;
  3. детандер та теплообмінник;
  4. компресор та детандер;
  5. компресор, детандер та дросельний вентиль.

03. До якого з перелічених нижче циклів підходить така формула визначення холодопродуктивності:

  1. простий цикл Лінде;
  2. цикл Клода;
  3. цикл Гейландта;
  4. цикл Капиці;
  5. цикл Лінде з проміжним охолодженням.

04. Кріогенна установка виробляє холод на двох температурних рівнях – 150 К та 70 К з холодопродуктивністю відповідно 1000 та 500 Вт. Знайти сумарну холодопродуктивність кріогенної установки, якщо температура оточуючого середовища 300 К.

Рекомендована література

  1. Беляков В.П. Криогенная техника и технология. - М.:  Энергоиздат, 1982. - 272 с.
  2. Бродянский В.М., Семенов А.М. Термодинамические основы криогенной техники. - М.: Энергия, 1988.- 448 с.
  3. Врагов А.П. Масообмінні процеси та обладнання хімічних і газонафтопереробних виробництв: Навч. посібн. – Суми: Універс. книга. 2007. – 267 с.
  4. Васютинський С.Ю. Теоретичні основи кріогенної техніки: Навч. посібн. – Одеса: Астропринт. 2009. – 238 с.
  5. Криогенные системы: Основы теории и расчета / А.М.Архаров, И.В.Марфенина, Е.И.Микулин. Ч.1.- М.:Машиностроение, 1986. – 464 с.

1.2. КРІОГЕННА ТЕХНІКА

  1. Класифікація установок кріогенної техніки.
  2. Основні принципи функціонування кріогенних систем.
  3. Показники ефективності рефрижераторних кріогенних установок.
  4. Показники ефективності зріджувальних кріогенних установок.
  5. Декомпозиція кріогенної системи. Основні види рівнів охолодження.
  6. Визначення числа рівнів охолодження кріогенної системи.
  7. Особливості ізотопів гелію як робочих речовин кріогенних систем.
  8. Особливості водню як робочої речовини кріогенних систем.
  9. Ортопароконверсія водню, її вплив на установки зрідження водню.
  10. Схеми включення реакторів у зріджувачі водню.
  11. Енергетичний баланс кріогенної установки і її елементів.
  12. Втрати від необоротності процесів у кріогенній системі, їхні види.
  13. Класифікація втрат від необоротності процесів у кріогенній системі.
  14. Ексергетичний баланс кріогенної установки і її елементів.
  15. Мета і завдання термодинамічного розрахунку циклів кріогенних установок. Вибір вихідних даних для термо-динамічного розрахунку циклів.
  16. Принцип регенерації тепла, його реалізація. Показники ефективності кріогенних теплообмінних апаратів.
  17. Методи визначення середнього температурного напору у двохпоточних теплообмінних апаратах.
  18. Аналіз працездатності двохпоточних теплообмінних апаратів.
  19. Цикли гелієвих і водневих установок малої продуктивності.
  20. Системи підготовки робочого тіла кріогенних гелієвих і водневих установок.
  21. Мікрокріогенні системи охолодження, їхні характерні риси.
  22. Дросельні мікрокріогенні системи на сумішах речовин.
  23. Одержання наднизьких температур по методу Померанчука.
  24. Одержання наднизьких температур у рефрижераторах розчинення.
  25. Одержання наднизьких температур методами розмагнічування.

Рекомендована література

  1. Беляков В.П. Криогенная техника и технология. - М.:  Энергоиздат, 1982. - 272 с.
  2. Бродянский В.М., Семенов А.М. Термодинамические основы криогенной техники. - М.: Энергия, 1988.- 448 с.
  3. Техника низких температур.-2-е изд. / Под ред. Е.И.Микулина,  И.В.Марфениной,    А.М.Архарова. - М.: Энергия, 1975. - 512 с.
  4. Криогенные системы: Основы теории и расчета / А.М.Архаров,    И.В.Марфенина, Е.И.Микулин. Ч.1. – М.:Машиностроение, 1986. –464 с.
  5. Криогенные системы. А. М.Архаров, И. А. Архаров, В. П. Беляков и др. : Под общ. ред. А. М. Архарова и  А. И. Смородина. – М.: Машиностроение. – Т.1, 1996. -576 с.; Т.2, 1999. – 720 с.

Зразки екзаменаційних завдань

01. Кріогенною прийнято вважати техніку, що забезпечує отримання температур у діапазоні:

  1. від 2 мК до 150 К;
  2. від 150 К до 300 К;
  3. від 300 К до 500 К;
  4. від 0,3 К до 120 К;
  5. від -1 К до 80 К.

02. Яка з вказаних температур охолодження відноситься до кріогенної області:

  1. 150 К;
  2. 5 мК; 
  3. 80 К;
  4. 210 К;
  5. -0,5 К.

03. До стану прямого потоку робочого тіла відноситься:

  1. стиснуте робоче тіло на виході з компресору;
  2. робоче тіло, що випаровується в ванні проміжного охолодження;
  3. робоче тіло на вході в випарник;
  4. робоче тіло на вході в компресор;
  5. робоче тіло на виході з збірника одержаної в установці рідини.

04. У збірник рідинного водню надходить парорідинний потік витратою 20 кг/год при тиску 0,12 МПа, що має ступінь сухості 0,86. Густина рідинної фази складає 70,4 кг/м3. Визначити продуктивність установки в л/год.

1.3. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ РОЗДІЛЕННЯ СУМІШЕЙ

  1. Способи поділу сумішей. Діаграми бінарних розчинів. Трикомпонентні суміші. Способи подання властивостей на площині.
  2. Основні закони ідеальних розчинів. Умови рівноваги фаз. Правило фаз Гіббса, приклади.
  3. Мінімальна робота поділу суміші, висновок і аналіз.
  4. Фракціонована конденсація парової суміші газів. Основні залежності й діаграми.
  5. Мінімальні й робочі флегмові числа ректифікаційних колон.
  6. Проточний випар рідкої бінарної суміші. Визначення теплового навантаження випару. 
  7. Фракціонований випар рідкої бінарної суміші. Основні залежності й діаграми. Визначення ЧЕП маси.
  8. Дефлегмація суміші газів. Визначення тиску трубного простору. Баланси. Визначення ступеня витягу компонента.
  9. Ректифікація. Загальні поняття. Теоретична ректифікаційна тарілка.
  10. Колона однократної ректифікації для одержання кисню. Баланси. Ступінь витягу кисню. Достоїнства й недоліки.
  11. Колона однократної ректифікації для одержання азоту. Баланси. Ступінь   витягу азоту. Достоїнства й недоліки.
  12. Колона дворазової ректифікації повітря. Визначення тиску в конденсаторі. Схема зі змійовиком. Баланси колони. Одержання чистих компонентів. Відвід фракції. 
  13. Метод Мак Кеба й Тиле, допущення, висновок рівняння робочої лінії. Визначення числа теоретичних тарілок, дій-сних тарілок.
  14. Застосування методу Мак Кеба й Тиле для розрахунку колони однократної ректифікації для одержання кисню.
  15. Застосування методу Мак Кеба й Тиле для розрахунку колони однократної ректифікації для одержання азоту.
  16. Застосування методу Мак Кеба й Тиле для розрахунку верхньої  колони апарата дворазової ректифікації повітря.
  17. Застосування методу Мак Кеба й Тиле для розрахунку нижньої  колони апарата дворазової ректифікації повітря.
  18. Поняття про секції ректифікаційних колон. Розрахунок відгінної секції колони методом Поншона - Бошняковича на прикладі колони однократної ректифікації для одержання кисню.
  19. Розрахунок колони, що складає з концентраційної  й відгінної секцій методом Поншона - Бошняковича на прикладі верхньої колони апарата дворазової ректифікації.
  20. Розрахунок концентраційної секції ректифікаційної колони методом Поншона - Бошняковича на прикладі нижньої колони апарата дворазової ректифікації.
  21. Мінімальне положення полюса ректифікації.
  22. Плівкові ректифікаційні апарати. Типи, достоїнства й недоліки. Визначення висоти насадочної колони.
  23. Дефлегмація. Визначення теплового навантаження дефлегматора. Переваги й недоліки процесу.
  24. Розрахунок процесу ректифікації потрійної суміші методом Наринського (ВНИИКИМАШ).
  25. Розрахунок процесу ректифікації потрійної суміші методом Столпера.
  26. Виведення координат полюса ректифікації, рівняння робочої лінії. Поняття полюсного променя, флегмового відношення.
  27. Розрахунок процесу ректифікації потрійної суміші методом Льюїса - Мачесона.
  28. Типи ректифікаційних тарілок, переваги й недоліки.
  29. Теоретичні основи поділу сумішей за допомогою сорбції. Ізотерма адсорбції. Рівняння Генрі, Фрейндлиха, Ленгмюра.

Зразки екзаменаційних завдань

01. У мартенівському виробництві застосовується кисень:

  1. для продувки через шар металу з метою збільшення виходу рідкоземельних металів;
  2. тільки для продувки че-рез шар металу з метою окислювання шкідливих домішок;
  3. для подачі у факел і для продувки через шар металу;
  4. тільки для подачі у факел з метою збільшення температури полум'я;
  5. для продувки через шар металу й подачі в приміщення плавильного цеху

02. Відгінна секція ректифікаційної колони призначена для одержання:

  1. будь-якого компонента суміші;
  2. тільки аргонної фракції;
  3. тільки висококиплячого компонента;
  4. тільки низькокиплячого компонента;
  5. неоногелієвої суміші.

03. При розрахунку ректифікації рівноважними вважають потоки:

  1. минаючі через тарілку;
  2. які знаходяться над тарілкою;
  3. які знаходяться під тарілкою;
  4. ті, що покидають тарілку;
  5. ті, що виходять із крайньої верхньої та крайньої нижньої точки колони.

04. Об'ємна концентрація аргону в повітрі дорівнює 0,93%. Визначте масову концентрацію, якщо молекулярна маса дорівнює 39,994. Молекулярну масу повітря прийняти рівною 29.

Рекомендована література

  1. Беляков В.П. Криогенная техника и технология. - М.:  Энергоиздат, 1982. - 272 с.
  2. Бродянский В.М., Семенов А.М. Термодинамические основы криогенной техники. - М.: Энергия, 1988.- 448 с.
  3. Васютинський С.Ю. Теоретичні основи розділення сумішей: Навч. посібн. – Одеса: Астропринт. 2007. – 228 с.
  4. Криогенные системы: Основы теории и расчета / А.М.Архаров, И.В.Марфенина, Е.И.Микулин. Ч.1. – М.:Машиностроение, 1986. –464 с.
  5. Криогенные системы. А. М.Архаров, И. А. Архаров, В. П. Беляков и др. : Под общ. ред. А. М. Архарова и  А. И. Смородина. – М.: Машиностроение. – Т.1, 1996. -576 с.; Т.2, 1999. – 720 с.
  6. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. - 2-е  изд.  Под ред. И.Епифановой  Л.С.Аксельрода.- М.: Машиностроение, 1973. - Т.I. - 471 с.; Т.II - 566 с.

1.4. ПОВІТРЕРОЗДІЛЬНІ УСТАНОВКИ

  1. Повітрероздільні установки (ПРУ). Класифікація ПРУ й області їхнього застосування.
  2. Загальні принципи проектування ПРУ. Вибір холодильного циклу ПРУ.
  3. Джерела холодопродуктивності й енергетичний баланс ПРУ.
  4. Вибір схеми вузла теплообміну й очищення повітря ПРУ високого тиску з детандером.
  5. Схеми вузла теплообміну й очищення повітря ПРУ середнього тиску типу К і КА .
  6. Схеми вузла теплообміну й очищення повітря ПРУ низького тиску. Регенератори ПРУ й принцип їхньої дії.
  7. Схема ПРУ для одержання технічного кисню під тиском типу К - 0,25.
  8. Вибір схеми вузла ректифікації ПРУ.
  9. Колони зворотної ректифікації для одержання кисню й азоту. Основні достоїнства й недоліки.
  10. Визначення тисків у колонах апаратів однократної й дворазової ректифікації.
  11. Охолодження потоків рідини в апаратах однократної й дворазової ректифікації.
  12. Вузли ректифікації для одночасного одержання кисню й азоту при 0,5 > А/К.
  13. Вузли ректифікації для одночасного одержання кисню й азоту при А/К = 0,5 - 2,0.
  14. Вузли ректифікації для одночасного одержання кисню й азоту при А/К > 2,0.
  15. Вузли ректифікації ПРУ для комплексного поділу повітря з одержанням кисню,  азоту, аргону, криптону, ксенону й неону.
  16. Одержання аргону при поділі повітря. Схема підключення колони сирого аргону до основного апарата.
  17. Основи розрахунку підсумкового теплопривливу від навколишнього середовища. Визначення коефіцієнту випарювання кріогенної рідини.

Зразки екзаменаційних завдань

01. Від яких сумішей очищується повітря в регенераторах ПРУ?

  1. вологи;
  2. вуглекислоти;
  3. вологи та вуглекислоти;
  4. вуглеводнів;
  5. вологи, вуглекислоти та вуглеводнів

02. Яку функцію виконує теплообмінник-зріджувач в ПРУ середнього та високого тиску?

  1. тільки охолоджує повітря;
  2. зріджує повітря;
  3. охолоджує повітря та зріджує пари вологи у повітрі;
  4. очищає повітря;
  5. інша відповідь

03. Як забезпечується не забивання регенераторів в ПРУ?

  1. конструкцією регенераторів з алюмінієвого галетною насадкою;
  2. конструкцією регенераторів з кам’яною базальтовою насадкою й змійовиками;
  3. очищенням повітря перед регенераторами;
  4. відводом частини повітря з середини регенератора;
  5. інша відповідь

04. Частка отриманого в ПРУ кисню – 0.19 кмоль/кмоль. Розрахувати коефіцієнт його видобування з повітря.

Рекомендована література

  1. Беляков В.П. Криогенная техника и технология. - М.:  Энергоиздат, 1982. - 272 с.
  2. Криогенные системы. А. М.Архаров, И. А. Архаров, В. П. Беляков и др. : Под общ. ред. А. М. Архарова и  А. И. Смородина. – М.: Машиностроение. – Т.1, 1996. -576 с.; Т.2, 1999. – 720 с.
  3. Поберезкін А.Е., Цветковська Л.Н.  Повітророзділювальні установки: Навч. посібн. - Одеса – 2009. – 59 с.
  4. Расчет криогенных установок / Под ред. С.С.Будневича. - Л.:  Машиностроение, 1979. -  282 с
  5. Кислород. Справочник. / Под ред. Д.Л.Глизманенко. Т.1. -  М.:  Металлургия, 1967. - Ч. I,II - 668  с.;  Т.2. - М.: Металлургия, 1973. - 464 с.

1.5. ТРАНСПОРТ ТА ЗБЕРІГАННЯ КРІОГЕННИХ РІДИН

  1. Збереження кріогенних речовин у газоподібному стані в газгольдерах. Класифікація газгольдерів. Їх характеристи-ки.
  2. Збереження кріогенних речовин у рідкому стані. Основні вимоги до сосудів та резервуарів для кріогенних речовин у рідкому стані.
  3. Конструкції сосудів Д’юара для збереження кисня, азота та аргона.
  4. Конструкції сосудів Д’юара для збереження водня, неона та гелія.
  5. Методи збереження та транспортування кріогенних речовин.
  6. Системи постачання кріогенних речовин у газоподібному та рідкому стані.
  7. Особливі властивості кріогенних речовин. 
  8. Порівняльна  характеристика  різних  типів  ізоляції
  9. Вимоги, які пред’явленні до резервуарів для зберігання  рідких криогенних продуктів.
  10. Унікальні  особливості  теплофізичних  властивостей  гелію.

Зразки екзаменаційних завдань

01. Яку з переваг має екрано-вакуумна ізоляція?

  1. зручність монтажу;
  2. відносно невелика вартість;
  3. негорючість;
  4. низьке значення коефіцієнта теплопровід-ності;
  5. інша відповідь

02. Чому горловина сосуду Д’юара виготовляється з легованої сталі?

  1. через високий поріг хладноломкості легованої сталі;
  2. через технологію виготовлення;
  3. через низьке значення коефіцієнта теплопровідності легованої сталі;
  4. через корозійну стійкість легованої сталі;
  5. невелика вартість сталі

03. Яка криогенна речовина не може бути при атмосферному тиску у твердому стані?

  1. азот;
  2. водень;
  3. гелій;
  4. метан;
  5. аргон

04. В балоні знаходиться 3 кг кисню при абсолютному тиску 15 МПа та температурі 290К. Знайти об’єм балона в літрах.

Рекомендована література

  1. Беляков В.П. Криогенная техника и технология. - М.:  Энергоиздат, 1982. - 272 с.
  2. Криогенные системы. А. М.Архаров, И. А. Архаров, В. П. Беляков и др. : Под общ. ред. А. М. Архарова и  А. И. Смородина. – М.: Машиностроение. – Т.1, 1996. -576 с.; Т.2, 1999. – 720 с.
  3. Техника низких температур.-2-е изд. / Под ред. Е.И.Микулина,  И.В.Марфениной,    А.М.Архарова. - М.: Энергия, 1975. - 512 с.
  4. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. - 2-е  изд.  Под ред. И.Епифановой  Л.С.Аксельрода.- М.: Машиностроение, 1973. - Т.I. - 471 с.; Т.II - 566 с.

1.6. АПАРАТИ КРІОГЕННИХ УСТАНОВОК

  1. Конструкції трубчатих і пластинчато-ребристих теплообмінників. Вимоги до виготовлення.
  2. Загальна методика проектного розрахунку рекуперативного теплообмінника.
  3. Особливості, методика і отримання розрахункових співвідношень для побудови q-T діаграми трьохпотічних протиточних теплообмінників.
  4. Отримання системи рівнянь для розрахунку температурного поля в поперечному перерізі багатопотічного пластинчато-ребристого теплообмінника.
  5. Методика визначення поверхні теплообміну за допомогою q-T діаграми багатопотічного теплообмінника.
  6. Конструкції регенераторів ПРУ.
  7. Загальна методика теплового розрахунку регенератора.
  8. Розрахунок регенератора ПРУ на незабиваємість.
  9. Конструкції ректифікаційних тарілчатих колон. Конструкції ситчатих тарілок.
  10. Конструкції і робота насадочних колон. Особливості розрахунку процесів.
  11. Методика проектного розрахунку ректифікаційної колони.
  12. Розрахунок гідравлічних процесів на сітчатої тарілці.
  13. Конструкції конденсаторів-випарників і особливості їхньої роботи.
  14. Загальна методика проектного розрахунку конденсаторів-випарників.
  15. Методика розрахунку циркуляції рідини в конденсаторі-випарнику з кипінням усередині труб.
  16. Види й особливості течії двофазних парорідинних потоків.
  17. Конструкції адсорберів. Схема і робота блоку осушення і очищення повітря ПРУ.
  18. Загальна картина зміни  концентрацій домішок за часом і по довжині адсорбера. Масопередача при адсорбції.
  19. Методика визначення часу захисної дії адсорбера.
  20. Методика розрахунку процесів регенерації адсорберів блоків очищення ПРУ.

Зразки екзаменаційних завдань

01. Ректифікаційна колона повинна стояти:

  1. строго вертикально;
  2. строго горизонтально;
  3. нестрого вертикально;
  4. нестрого горизонтально;
  5. будь-як.

02. Ректифікаційна  тарілка повинна забезпечувати:

  1. контакт пари та рідини;
  2. розділяти пар та рідину;
  3. поглинання пара рідиною;
  4. десорбцію пари з рідини;
  5. інша відповідь

03. "Молекулярні сита" – це:

  1. фільтр для пилу;
  2. насадка регенератора;
  3. пристрій для ректифікації;
  4. адсорбент;
  5. абсорбент.

04. Визначити режим течії повітря (Р= 10 МПа, Т = 200 К) в трубі  діаметром 10х1 зі швидкістю 1 м/с. Густина повітря 214,7 кг/м3 , в’язкість 18,4 мкПа?с.

Рекомендована література

  1. Беляков В.П. Криогенная техника и технология. - М.:  Энергоиздат, 1982. - 272 с.
  2. Врагов А.П. Масообмінні процеси та обладнання хімічних і газонафтопереробних виробництв: Навч. посібн. – Суми: Універс. книга. 2007. – 267 с.
  3. Криогенные системы: Основы теории и расчета / А.М.Архаров,    И.В.Марфенина, Е.И.Микулин. Ч.1.- М.:Машиностроение,1986.-464 с.
  4. Криогенные системы. А. М.Архаров, И. А. Архаров, В. П. Беляков и др. : Под общ. ред. А. М. Архарова и  А. И. Смородина. – М.: Машиностроение. – Т.1, 1996. -576 с.; Т.2, 1999. – 720 с.
  5. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. - 2-е  изд.  Под ред. И.Епифановой  Л.С.Аксельрода.- М.: Ма-шиностроение, 1973. - Т.I. - 471 с.; Т.II - 566 с.
  6. Расчет криогенных установок / Под ред. С.С.Будневича. - Л.:  Машиностроение, 1979. – 282 с.
  7. Справочник по физико-техническим основам  криогеники  /  Под  ред. М.П.Малкова.- 3-е изд.- М.: Энергоатомиз-дат, 1985. - 432 с.
  8. Таран В.М.. Проектування апаратів кріогенних установок. Навчальний посібник  Одеса: 2007. – 89 с.

2. ТЕХНІЧНА ТЕРМОДИНАМІКА

  1. Метод технічної термодинаміки та поняття рівноважного стану. Термодинамічні системи і їх різновиди. Параметри стану термодинамічної системи. Емпірична температура та нульовий закон термодинаміки. Інтенсивні та екстенсивні параметри стану. 
  2. Характеристичні рівняння стану та методи їх узагальнення. Термодинамічна поверхня та квазістатичний процес. Діаграми стану речовини та їх практичне застосування. 
  3. Внутрішня енергія та її особливості. Теплота та робота як форми передачі енергії. Узагальнена робота. Деформаційна робота та її графічне зображення в Р – V діаграмі.
  4. Перший закон термодинаміки як закон збереження та перетворювання енергії термомеханічних систем. Аналітичні форми запису першого закону та основні формулювання. Круговий процес та принцип еквівалентності тепла та роботи.
  5.  Функції процесу та функції стану в технічній термодинаміці. Математичні особливості функцій стану. 
  6. Перший закон термодинаміки для стаціонарного потоку. Ентальпія. Технічна робота. Графічне зображення технічної роботи в діаграмі Р - V.
  7. Фізичні уявлення про різний агрегатний стан речовини. Ідеальний газ та його особливості. Закони ідеального газу. Рівняння стану ідеального газу. Властивості внутрішньої енергії та ентальпії ідеального газу. Експериментальні досліди Джоуля та Томсона.
  8. Ентропія ідеального газу. Теплова діаграма Т- S та її властивості. 
  9. Реальний газ та його особливості. Досліди Ендрюса. Стисливість. Стан Бойля та крива Бойля. Граничні криві. Насичена рідина та насичена пара. Рівень сухості пари. Критична точка. 
  10. Аналіз процесу пароутворення. Волога насичена пара. Рівняння Клапейрона – Клаузіуса для фазового переходу. Діаграми Р-V Т- S та їх використання. Таблиці насиченої та перегрітої пари.
  11. Проблема теплового двигуна. Необхідні та достатні умови для реалізації циклічних процесів. Поняття оборотних та необоротних процесів. Нерівновага, як джерело необоротності. 
  12. Формулювання другого закону. Еквівалентність різних формулювань. 
  13. Оборотний цикл Карно та його особливості. Теорема Карно та висновки з неї. Інтеграл Клаузіуса та поняття ентропії. Абсолютна термодинамічна температура та термодинамічна шкала Кельвіна. Об’єднане рівняння першого та другого законів. «Золоте правило термодинаміки».
  14. Другий закон термодинаміки для необоротних процесів. Інтеграл Клаузіуса для необоротних процесів. Принцип зростання ентропії системи в реальних процесах. 
  15. Ентропія як кількісна міра необоротності реальних процесів. Теорема Гюі – Стодола. 
  16. Принцип зростання ентропії адіабатичної ізольованої системи. Теорія теплової смерті Всесвіту та її критика.
  17. Метод еквівалентних та відповідних циклів Карно. Середньо планіметрична температура.
  18. Ексергія як максимальна робота в процесах при переході з нерівноважного стану в рівноважний. Ексергія теплоти , холоду, стану речовини. Необоротність реальних процесів та втрати ексергії. Ексергія та Анергія. 
  19. Ексергетичний коефіцієнт корисної дії як рівень термодинамічної досконалості системи або її окремого елементу. 
  20.  Загальні застави дослідження термодинамічних процесів. Аналіз ізобарного, ізохорного, ізотермічного та адіабатного процесів з ідеальним та реальним газами. Розрахунок енергетичних ефектів та графічне зображення процесів в діаграмах стану Р–V, Т-S, I – S.
  21. Аналіз процесу адіабатного дроселювання. Теоретичні засади та практичне використання. 
  22.  Диференційний та інтегральний ефекти Джоуля – Томсона. Температура інверсії та крива інверсії. Графічне відображення процесу в діаграмах стану.
  23. Взаємозв’язок між термічними та калоричними параметрами. Характеристичні та потенційні функції. Диференційні співвідношення термодинаміки. Рівняння Максвела. Способи розрахунку калоричних величин.
  24. Проблеми виробництва та споживання енергії. Енергетичні кризи. Пряме перетворювання енергії. Термоелектричний, електрохімічний та магнітогідродинамічний способи. Термоядерний синтез. 
  25. Відновлювальні та нетрадиційні джерела енергії. Використання природних нерівноваг. 
  26. Регенерація тепла , як загальний метод підвищення коефіцієнтів термотрансформації циклів. Регенеративний цикл Карно.
  27. Області практичного застосування третього закону термодинаміки. Теплова теорема Нернста та постулат Планка. Основні висновки. Властивості речовин при понаднизьких температурах. Принцип недосяжності абсолютного термодинамічного нуля температур. Поняття про негативні (від’ємні ) абсолютні температури.

Зразки екзаменаційних завдань

01. Які значення може приймати холодильний коефіцент ЕК?

  1. ЕК = 1;
  2. ЕК = нескінченності;
  3. ЕК = 0;
  4. 0 < ЕК < нескінченності.

02. Ефективність якого циклу визначається виразом:

  1. холодильного;
  2. комбінованого;
  3. теплонасосного; 
  4. прямого.

03. Робота розширення, що здійснюється робочим тілом в прямому або зворотному циклі, правильно вка-зана у вигляді площі на рисунку:

  1. А;
  2. A i B;
  3. C;
  4. A, B i D;
  5. D;
  6. B.

04. Визначити теоретичну потужність, що витрачається холодильною установкою, яка працює за циклом Карно і має холодопродуктивність 60 кВт при температурі випарювання мінус 22 °С і температурі конденсації 20 °С. Відповідь дати в кВт.

Рекомендована література

  1. Булянда О.Ф. Технічна термодинаміка. / К.: Техніка, 2006. - 315 с.
  2. Биляев Н.М. Термодинамика .- К.: Вища шк. Головне изд-во: 1987.-344 с.
  3. Гуйго Э.Н. и др. Теоретические основы хладотехники. Термодинамика./ М.: Машиностроение, 1986.
  4. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. - М., Машиностроение, 1983. – 472 с.
  5. Петраш В.Д., Нікульшин Р.К., Морозюк Т.В., Кравченко. Термодинаміка у задачах і розв’язаннях. /О.: ВМВ., 2007. - 207 с.

3. ТЕПЛОМАСООБМІН

  1. Поля температур і теплових потоків, градієнт температур.
  2. Рівняння енергії і теплопровідності. Аналітичні методи в задачах теплопровідності.
  3. Стаціонарна теплопровідність в однорідній та многошаровій стінці. Перенос тепла через шар теплоізоляції, теплові «мости».
  4. Передача тепла теплопровідністю через теплові «мости». Конструкції теплових «мостів». Опори та підвіси у кріо-генних сосудах та резервуарах. Охолоджувані  та неохолоджувані трубопроводи. Визначення величини теплоприпливу до кріогенної рідини по тепловим мостам.
  5. Теплопровідність при нестаціонарному режимі. Формула Фур’є . Нестаціонарні періодичні нагрів та охолодження маси.
  6. Основні вимоги до теплового захисту кріогенного обладнання. Теплоізоляційні матеріали, які використовують у кріогенній техніці. Основні типи ізоляції.
  7. Газонаповнююча ізоляція, її особливість, характеристика та вживання. Типи ізоляційних матеріалів: волокністі, порошкові та пористі. Зрівняння їх недоліків та якостей.
  8. Високо-вакуумна ізоляція, її особливість. Розрахунок перенесення тепла тепловим випромінюванням та теплопро-відністю залишкових газів.
  9. Вакуумна-порошкова ізоляція, її характеристика.  Основи теорії екранування теплоприпливу. Використання мета-левих порошків для зменшення коефіцієнту теплопровідності.
  10. Принципи переносу теплоти в кріогенній теплоізоляції, визначення ефективної теплопровідності. Залежність теп-лопровідності волокнистої ізоляції від температури. Контактна теплопровідність.
  11. Конвективний теплообмін. Зведення математичних моделей конвективного теплообміну до безрозмірної форми. Подібність процесів конвективного теплообміну. Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі для областей сильного та помірного змінювання властивостей.
  12. Тепловіддача при русі рідини вздовж пласкої поверхні, та при поперековому обтеканії труб та трубчастих пучків.
  13. Тепловіддача під час вимушеного руху рідини в трубах і каналах. Ламінарний та турбулентний режими руху.
  14. Теплообмін під час фазових переходів. Кипіння та конденсація. Пузиркове та плівкове кипіння кріогенних рідин.
  15. Теплообмін в рідкому гелії. He-I та He-II. Механізми передачі тепла в He-II, квантова теорія теплопровідності. Те-рмічний опір в приграничному шарі рідина-тверде тіло («опір Капиці»).
  16. Основні закономірності теплового випромінювання, методи розрахунків теплообміну випромінюванням твердих тіл і газів. Захисні екрани. Екранно-вакуумна теплоізоляція, її характеристика. Позитивна якість та недоліки ізоляції.
  17. Рекуперативні та регенеративні теплообмінні апарати. Основи проектного і перевірочного розрахунків.

Зразки екзаменаційних завдань

01. З якого боку слід здійснювати обребріння з метою інтенсифікації теплопередачі, якщо Alfa1 << Alfa2?

  1. зі сторони Alfa2;
  2. з обох боків;
  3. залежить від роду рідини;
  4. залежить від матеріалу поверхні;
  5. зі сторони Alfa1.

02. Який механізм передачі тепла в металах і їх сплавах?

  1. хаотичний рух і зіткнення окремих молекул;
  2. негармонічні пружні коливання;
  3. рух вільних електронів;
  4. дифузія молекул;
  5. пружні акустичні хвилі.

03. Регулярний режим охолодження (процес не залежить від початкового розподілу температур в тілі)  наступає при:

04. Вода рухається в трубі діаметром 30 мм при середній температурі 80 оС ( Lambda = 0,674 Вт/(м•К). Коефіцієнт тепловіддачі від води до стінці труби складає Alfa = 400 Вт/(м2К). Визначити значення числа Нуссельта.

Рекомендована література

  1. Погорєлов. А.І. Тепломасообмін (основи теорії і розрахунку). Львів, Новий Світ-200, 2000. – 140 с.
  2. Лабай В.Й., Тепломасообмін., Львів: Тріада плюс 2004. – 260 с.
  3. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел. А.С. Теплопередача. М., Энергоатомиздат, 1981 – 416 с.
  4. Краснощеков Е.А.,Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. Учебное пособие для вузов.-4-е изд.,перераб.,-М.: Энергия,1980 - 288 с.
  5. Данилова Г.Я. , Филаткин В.Н., Щербов М.Г., Бучко Н.А. Сборник задач по процессам теплообмена в пищевой и холодильной промышленности./ -М.: Агропромиздат, 1986. – 288 с.

4. ГІДРОГАЗОДИНАМІКА

  1. Характер сил, що діють в рідині. Поверхневі і об'ємні сили. 
  2. Ідеальна рідина. Гідростатичний тиск. Закон Паскаля. 
  3. Рівновага нестискуваної рідини в полі сил тяготіння. Абсолютний і надлишковий тиск. Вакуум. 
  4. Сила тиску рідини на стінку. Закон Архімеда. Відносна рівновага рідини. Вимір тиску.
  5. Основні кінематичні характеристики рухомої рідини. Рівняння нерозривності. 
  6. Два основні режими течії. Число Рейнольдса. 
  7. Рівняння руху ідеальної рідини Ейлера. 
  8. Рівняння руху реальної рідини. Рівняння Бернуллі для реальної рідини.
  9. Класифікація втрат натиску. Втрати натиску по довжині. Формула Дарсі. 
  10. Закони опору в гладких і шорстких трубах. Місцеві опори. Формула Вейсбаха.
  11. Гідравлічний розрахунок трубопроводу. Витік рідини через отвори і насадки. Теорія гідравлічного удару. Формула Жуковського.
  12. Основні поняття про гідродинамічний граничний шар.
  13. Рівняння збереження маси, енергії і кількості руху для стискуваних потоків. Основні параметри газових течій. Безрозмірні параметри, число Маха і коефіцієнт швидкості. Швидкість звуку в газі. Закон звернення взаємодій.

Зразки екзаменаційних завдань

01. При обчисленні числа Рейнольдса використовують середню швидкість  

  1. між початком і закінченням досліду;
  2. між входом і виходом з каналу;
  3. по живому перетині каналу;
  4. середнє інтегральне значення швидкості в різних перетинах;
  5. середнє арифметичне значення швидкості в різних перетинах.

02. Критична швидкість  газового потоку – це:

  1. швидкість газу при температурі Т = 0;
  2. швидкість газу при температурі Т=Т0;
  3. швидкість газу при звуковому плині;
  4. мінімальна швидкість газу;
  5. максимальна швидкість газу.

03. Рівняння Вейсбаха  призначене для розрахунку втрат

  1. П'єзометричного  напору;
  2. Статичного напору;
  3. Динамічного напору;
  4. Гідростатичного напору; 
  5. Повного напору

04.  Визначити силу надмірного тиску води (у кілоньютонах) на плоску вертикальну стінку шириною  в=3,0 м,  при глибині води Н=3,2 м. Густина води Ro = 1000 кг/м3.

Рекомендована література

  1. Константінов Ю.М., Гіжа О.О., Технічна механіка рідини і газу. / К.: Вища школа., 2002. - 277 с.
  2. Мандрус В.І., Гідравлічні та аеродинамічні машини – Л.: Магнолія 2007. - 340 с.
  3. Дейч М.Е., Зарянкин А.Е. Гидрогазодинамика – М.: Энергоатомиздат, 1984.
  4. Гиргидов А.Д. Механика жидкости и газа (гидравлика). СПб.: Изд-во Политехн.ун-та. 2007. – 545 с.
  5. Завойко Б.М., Лещій Н.П. Технічна механіка рідин і газів: основні теоретичні положення та задачі. Львів. Магнолія, 2004. – 119 с.
  6. Повх П.Л. Техническая гидромеханика - М.: Машиностроение, 1986.