M Ű SZAKI HŐ TAN SZIGORLAT

Átírás

1 I. kérdéscsoport A., A termodinamikai rendszer. Értelmezze a termodinamikai rendszer és környezet fogalmát! Jellemezze a rendszert határoló falakat tulajdonságaik alapján! B., Vízgőz-körfolyamat. Kapcsolási vázlat és T s diagram segítségével részletesen mutassa be a RANKINE CLAUSIUS-féle vízgőz körfolyamatot (berendezések, állapotváltozások)! Részletesen (kapcsolási vázlat, T s diagram) ismertesse a körfolyamat termikus hatásfokának növelésére alkalmazható módszereket! C., A hőterjedés alapvető formái. Átfogóan ismertesse a hőterjedés alapvető formáit! Írja fel és értelmezze a hőterjedés alapvető formáit leíró alapegyenleteket és adja meg ezen egyenletek elnevezéseit is! D., Időben változó hővezetés. Mutassa meg az időben változó hővezetési folyamatokat leíró differenciálegyenlet megoldásának módszerét, a megoldásfüggvény szerkezetét! Definiálja és értelmezze a FOURIER- és a BIOT-számot!

2 II. kérdéscsoport A., A termodinamikai rendszer jellemzése. Értelmezze az állapothatározók és anyagi tulajdonságok fogalmát és adjon is példákat ezekre! Definiálja a kölcsönhatásban álló termodinamikai rendszerek egyensúlyának feltételét (0. Főtétel)! B., Többfázisú rendszerek. Rajzolja fel és értelmezze az egykomponensű rendszer p-t fázisegyensúlyi diagramját! Értelmezze a hármaspont és kritikus pont fogalmát! Sorolja fel az elsőrendű fázisátalakulásokat! C., A hővezetés alapjai. Írja fel és értelmezze a FOURIER-féle egyenletet! Egyszerű geometria (hengeres fal vagy gömb) esetére oldja meg ezt az egyenletet (vázolja a hőfokeloszlási képet)! D., Hőátadás halmazállapot változásnál. Rajzolja fel nagy térfogatban történő forralás esetére a felületi hőáramsűrűség értékét a felületi hőmérséklet és a telítési hőmérséklet különbségének függvényében! Mutassa meg és részletesen jellemezze e diagramban a forrás különböző szakaszait!

3 III. kérdéscsoport A., A termodinamika I. Főtétele! Írja fel a termodinamika I. Főtételét nyitott és zárt, mozgó és nyugvó rendszerre! Definiálja a belső energia, az entalpia, a totális energia és totális entalpia fogalmát! B., Többfázisú rendszereke állapotdiagramjai. Ismertesse a víz-vízgőz rendszer T s diagramját, megmutatva a diagram felépítését és az egyes paramétervonalak menetét! Ismertesse a hűtőkörfolyamatok vizsgálatánál használatos log p h diagram felépítését! C., Bordázott testek. Írja fel a környezetével hőátadásos hőcserében lévő rúd hőfokeloszlásának meghatározásához szükséges differenciálegyenletet! Adja meg a fenti egyenlet megoldásához szükséges peremfeltételeket végtelen és véges hosszú rúd esetére! D., Hőátvitel. Definiálja a hőátviteli tényezőt (k)! Adja meg kiszámításának módját különféle esetekre (síkfal, vastagfalú cső, bordázott testek stb.)! Milyen módszerekkel fokozható a hőátadás intenzitása?

4 IV. kérdéscsoport A., A termodinamika II. Főtétele! Adja meg a termodinamika II. Főtélének néhány (legalább háromféle) megfogalmazását! Definiálja az entrópiát, ismertesse meg az entrópia tulajdonságait és kiszámításának módját! B., Gázturbina körfolyamat. Rajzolja fel ideális gáz T s diagramjában a JOULE-BRAYTON-féle gázturbina körfolyamatot és az ehhez tartozó helyettesítő kapcsolási vázlatot! Értelmezze a kompresszor és a turbina belső hatásfokát, valamint a körfolyamat termikus hatásfokát! C., Hasonlóság. Mikor nevezhető két fizikai jelenség hasonlónak? Időben változó hővezetés esetében értelmezze a FOURIER és a BIOT hasonlósági kritériumot! Magyarázza meg e kritériumok fizikai tartalmát! D., Hőcserélő készülékek. Vezesse le kondenzációs hőcserélő esetére a BOŠNJAKOVIĆ-féle hatásosság összefüggését!

5 V. kérdéscsoport A., Alapfogalmak. Értelmezze a munka és a hő fogalmát! Mutassa meg a fizikai és a technikai munka közötti összefüggéseket (p v diagramban készített vázlatok segítségével)! B., Körfolyamatok. Ismertesse és jellemezze a CARNOT-körfolyamatot (vázlat, állapotváltozások)! Vezesse le a CARNOT-körfolyamat termikus hatásfokának meghatározására szolgáló összefüggést! Hogyan növelhető e hatásfok? C., Hőátadás. Mely egyenletekből álló egyenletrendszert kell ahhoz megoldanunk, hogy az áramló közeg hőfokeloszlását megkapjuk? Definiálja a NUSSELT-féle hasonlósági kritériumot! D., Hőcserélő készülékek. Értelmezze a BOŠNJAKOVIĆ-féle hatásosság fogalmát és adja meg a Φ tényező kiszámítására szolgáló összefüggést egy tetszőleges hőcserélő esetére! Rajzolja fel a hőfokeloszlást hőmérséklet-felület diagramban többféle, tetszőleges egyen- és ellenáramú hőcserélő készülék esetére!

6 VI. kérdéscsoport A., Az ideális gáz. Értelmezze a termodinamikai értelemben vett ideális gázt! Írja fel az ideális gáz állapotegyenletet! Adja meg az összefüggést ideális gáz esetére az univerzális gázállandó, a specifikus gázállandó, a moláris tömeg, az izobár fajhő, az izochor fajhő és az adiabatikus kitevő között! B., Gőzkörfolyamat. Ismertesse a RANKINE-CLAUSIUS-féle vízgőz körfolyamatot T s diagram és kapcsolási vázlat segítségével! Adjon lehetőségeket és módszereket a körfolyamat termikus hatásfokának növelésére! Mutassa be e módszereket kapcsolási vázlattal és T s diagrammal! C., Hőátadás. Írja fel és értelmezze a hőátadási tényező NEWTON-féle definiáló egyenletét! Definiálja a REYNOLDS, a PRANDTL, GRASSHOFF és a PECLET-féle hasonlósági kritériumokat! Mi a fizikai tartalma e kritériumoknak? D., Hőátadás halmazállapot változásnál. Ismertesse a lamináris filmkondenzáció mechanizmusát! Mely tényezők és hogyan befolyásolják a hőátadási tényező értékét lamináris filmkondenzáció esetén?

7 VII. kérdéscsoport A., Az ideális gáz. Ismertesse az ideális gáz T s diagramjának felépítését! Mutassa meg ideális gáz T s diagramjában a következő állapotváltozások menetét: izobár, izochor, izoterm, adiabatikus és politropikus! B., Ideális gáz entrópiája. Vezesse le ideális gáz s = s( T,p) függvényét! Mutassa meg különféle irreverzibilis állapotváltozások esetére az entrópiaváltozás meghatározásának módját! C., Hővezetés. Írja fel a hővezetés általános differenciál-egyenletét! Ismertesse a hővezetés általános differenciál-egyenletének megoldásához szükséges első-, másod- és harmadfajú peremfeltételt! D., Hőátvitel. Definiálja a hőátviteli tényező fogalmát! Vázlat segítségével ismertesse egy sík fal falhőmérsékleteinek megszerkesztését hőátvitel esetére, ha ismertek a fal jellemzői, az áramló közegek hőmérsékletei a faltól távol, valamint a hőátadási tényezők!

8 VIII. kérdéscsoport A., A termodinamika II. és III. főtétele. Ismertesse a termodinamika II. főtételének néhány megfogalmazását, valamint definiálja az entrópiát! Ismertesse a termodinamika III. főtételét, valamint a negatív abszolút hőmérséklet fogalmát! B., Hűtőkörfolyamatok. Kapcsolási vázlat, T s és log p h diagramok segítségével mutassa be a gőz (ammónia) munkaközegű hűtőkörfolyamat működését, valamint az állapotváltozások sorozatát! Definiálja a hűtőkörfolyamat hatásosságát! Ideális gáz T s diagramjában készített vázlatok segítségével mutassa meg a fordított JOULE-BRAYTON körfolyamat szerint működő hűtőgép munkafolyamatait! C., Hővezetés. Írja fel a hővezetés általános differenciál-egyenletét! Ismertesse az időben állandó, hőforrásmentes hővezetési feladat egy numerikus megoldási módszerét! D., Hőcserélők. Rajzolja fel különböző kapcsolású, véges és végtelen nagy felületű hőcserélő készülékek hőmérséklet-felület diagramját! Értelmezze az egyes esetekre a logaritmikus közepes hőmérsékletkülönbséget és a BOŠNJAKOVIĆ-féle hatásosságot!

9 IX. kérdéscsoport A. Hűtőkörfolyamatok Kapcsolási vázlat, T s és log p h diagramok segítségével mutassa be a gőz (ammónia) munkaközegű hűtőkörfolyamat működését, valamint az állapotváltozások sorozatát! Definiálja a hűtőkörfolyamat hatásosságát! Mutassa be a hűtőkörfolyamatok hatásosságának növelésére alkalmazható módszereket! B., Ideális gáz állapotváltozásai. Ideális gáz p v és T s diagramjában mutassa meg az izobár, izochor, izotermikus és adiabatikus állapotváltozások menetét! Ismertesse a fentebb felsorolt állapotváltozások munkájának és hőforgalmának meghatározásához szükséges számítási módszereket! C., Hőátadás. Írja fel a hőátadás NUSSELT-féle alapegyenletét és értelmezze az egyenletben szereplő tényezőket! Ismertesse azokat a közelítéseket, melyeket az áramló közeg hőfokmezőjének meghatározásakor alkalmaztunk! D., Hőcserélő készülékek. Definiálja a hőcserélők BOŠNJAKOVIĆ-féle hatásosságát! Ismertesse a hőcserélők méretezésének módszereit!

10 X. kérdéscsoport A., Ideális gáz. Vezesse le az ideális gáz s(t, p) és s(t, v) entrópiafüggvényét! Ideális gáz p v és T s diagramjában mutassa meg az egyszerű állapotváltozások menetét, valamint az ezen állapotváltozások munkájának és hőforgalmának megfelelő területeket! B. Az I. Főtétel. Írja fel a termodinamika I. Főtételét nyitott és zárt, mozgó és nyugvó rendszerekre! Definiálja a munka, hő, belső energia és entalpia fogalmakat! Ideális gáz p v diagramjában mutassa meg az összefüggéseket a fizikai, technikai, belépési és kilépési munka között! C., Bordázott testek. Írja fel a borda hőfokeloszlását leíró differenciálegyenletet! Oldja meg e differenciálegyenletet mindkét végén izotermikusan tartott állandó keresztmetszetű rúdra! D., Hőátadás. Definiálja a REYNOLDS, PRANDTL, PECLET, GRASSHOFF és NUSSELT hasonlósági kritériumokat, adja meg azok fizikai tartalmát! Milyen sajátosságokat kell figyelembe venni határolt térben, természetes áramlás esetén történő hőátadás vizsgálatánál!

11 MŰ SZAKI HŐ TAN XI. kérdéscsoport A., Hűtőkörfolyamatok. Kapcsolási vázlatok és log p h diagram segítségével mutassa be azokat a módszereket, melyekkel a hűtőkörfolyamatok hatásossága növelhető! B., Gőzkörfolyamatok. Kapcsolási vázlatok és T s diagram segítségével mutassa be azokat a módszereket, melyekkel az erőművi gőzkörfolyamatok hatásfoka növelhető! Adja meg az egyenértékű CARNOT-körfolyamat megalkotásának módját! C., Időben változó hővezetés. Részletesen ismertesse az időben változó hővezetési folyamatokat leíró differenciálegyenlet megoldásához szükséges első-, másod- és harmadfajú peremfeltételeket! Írja fel és értelmezze a FOURIER-szám meghatározására szolgáló összefüggést! D., Hőátadás halmazállapot változásnál. Vázlatok segítségével ismertesse a lamináris filmkondenzáció mechanizmusát! Ismertesse/értelmezze az átlagos hőátadási tényező meghatározására szolgáló összefüggés levezetésének gondolatmenetét!

12 MŰ SZAKI HŐ TAN XII. kérdéscsoport A., A termodinamikai főtételei. Ismertesse a termodinamika négy főtételét! Részletesen magyarázza el az egyes főtételek kapcsán bevezetett mennyiségeket (belső energia, entalpia, entrópia, abszolút termodinamikai hőmérséklet)! B., Hűtőkörfolyamatok. Ismertesse a fordított JOULE-körfolyamat szerinti hűtőgép működését! C., A hőátadás alapfogalmai. Ismertesse azokat a kiindulási egyenleteket és közelítő/egyszerűsítő feltételezéseket, melyeket az áramlásos hőátadás (konvekció) matematikai modelljének megalkotásánál felhasználtunk! D., Bordázott testek. Írja fel le az állandó keresztmetszetű, állandó tőhőmérsékletű rúd hőmérséklet-eloszlásának meghatározásához szükséges differenciálegyenletet! Értelmezze a bordahatásfok fogalmát!