Контроль оценочных средств по дисциплине "Основы гидравлики и теплотехники"

МЕТОДИЧЕСКИЕ   РЕКОМЕНДЦИИ   ДЛЯ   ОБУЧАЮЩИХСЯ	Ульяновский авиационный колледж – Межрегиональный центр компетенций
	Общепрофессиональный цикл
	ОП.05 Основы гидравлики и теплотехники ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА для проведения промежуточной аттестации на специальности СПО 35.02.16 Эксплуатация сельскохозяйственной техники и оборудования Форма проведения оценочной процедуры –ЭКЗАМЕН Ульяновск 2018

ОДОБРЕНО на заседании ЦМК _________________________ Протокол № ___ от «____»____________20_____г. Председатель ЦМК _________________/_______________/          Подпись                         Ф.И.О.	УТВЕРЖДАЮ Зам. директора по учебной работе _________________/_Знаенко Г.В.        Подпись                             «____»__________    20 __ г.
РАЗРАБОТЧИК: Бруздаева С.Н., к.т.н., преподаватель «УАвиаК -МЦК»

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

		Стр.
I  ПАСПОРТ КОМПЛЕКТА ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ
1.1	Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины……………
1.2	Предмет и объект оценивания…………………………………………………..
1.3	Организация контроля и оценки освоения программы учебной дисциплины
II  КОМПЛЕКТ ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ
2.1	Структура и условия выполнения индивидуального варианта……………..
2.2	Задания для подготовки обучающихся  к экзамену…………………………
2.3	Критерии оценивания заданий………………………………………………...
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА………………………………………………….

I. ПАСПОРТ КОМПЛЕКТА ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ

1.1.            Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины

Результаты обучения (освоенные умения, усвоенные знания)

УМЕНИЯ

У1      использовать гидравлические устройства и тепловые установки в производстве

ЗНАНИЯ

З1       Основные законы гидростатики, кинематики и динамики движущихся потоков

З2 Особенности движения жидкостей и газов по трубам (трубопроводам)

З3 Основные положения теории подобия гидродинамических и теплообменных процессов

З4  Основные законы термодинамики

З5 Характеристики термодинамических процессов и тепломассообмена

З6 Принципы работы гидравлических машин и систем, их применение

З7 Виды и характеристики насосов и вентиляторов; принципы работы теплообменных аппаратов, их применение

ОК 01 Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности, применительно к различным контекстам

ОК 02 Осуществлять поиск, анализ и интерпретацию информации, необходимой для выполнения задач профессиональной деятельности

ОК 10 Пользоваться профессиональной документацией на государственном и иностранном языке

ПК 1.1 Выполнять монтаж, сборку, регулирование и обкатку сельскохозяйственной техники в соответствии с эксплуатационными документами, а также оформление документации о приемке новой техники

ПК 1.2 Выполнять регулировку узлов, систем и механизмов двигателя и приборов электрооборудования в соответствии с правилами эксплуатации

ПК 1.3 Осуществлять подбор почвообрабатывающих, посевных, посадочных и уборочных машин, а также машин для внесения удобрений, средств защиты растений и ухода за сельскохозяйственными культурами, в соответствии с условиями работы

ПК 1.4 Выполнять настройку и регулировку почвообрабатывающих, посевных, посадочных и уборочных машин, а также машин для внесения удобрений, средств защиты растений и ухода за сельскохозяйственными культурами для выполнения технологических операций в соответствии с технологическими картами

ПК 1.5 Выполнять настройку и регулировку машин и оборудования для обслуживания животноводческих ферм, комплексов и птицефабрик

ПК 1.6 Выполнять настройку и регулировку рабочего и вспомогательного оборудования тракторов и автомобилей в соответствии требованиями к выполнению технологических операций

ПК 2.3 Выполнять работы на машинно-тракторном агрегате в соответствии с требованиями правил техники безопасности и охраны труда

ПК 3.1 Проводить диагностирование неисправностей сельскохозяйственных машин и механизмов и другого инженерно-технологического оборудования в соответствии с графиком проведения технических обслуживаний и ремонтов

ПК 3.2 Определять способы ремонта сельскохозяйственной техники в соответствии с ее техническим состоянием

ПК 3.4 Подбирать материалы, узлы и агрегаты, необходимые для проведения ремонта

ПК 3.5 Осуществлять восстановление работоспособности или замену детали/узла сельскохозяйственной техники в соответствии с технологической картой

ПК 3.6 Использовать расходные, горюче-смазочные материалы и технические жидкости, инструмент, оборудование, средства индивидуальной защиты, необходимые для выполнения работ

ПК 3.7 Выполнять регулировку, испытание, обкатку отремонтированной сельскохозяйственной техники в соответствии с регламентами

ПК 3.8 Выполнять консервацию и постановку на хранение сельскохозяйственной техники в соответствии с регламентами

1.2. Предмет и объект оценивания

Предмет оценивания	Объект оценивания
З1-З7, ОК 01,ОК 02,ПК1.4,ПК1.5, ПК1.6, ПК3.1, ПК 3.2, ПК 3.4-3.6,	Вопрос 1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
У1, З1, З2, З6, ОК 02, ПК 1.1, ПК 1.2, ПК 1.3, ПК 1.4, ПК 1.6. ПК 2.3, ПК 3.1, ПК 3.2, ПК 3.4 - ПК 3.8	Вопрос 2. ПРАКТИЧЕСКОЕ  ЗАДАНИЕ
У1, З3-З5,З7, ОК 02, ПК 1.5,  ПК 2.3, ПК 3.1-3.8	Вопрос 3. ПРАКТИЧЕСКОЕ  ЗАДАНИЕ

1.3. Организация контроля и оценки освоения программы учебной дисциплины

Форма итогового контроля	Критерии положительной аттестации
Экзамен	Условием допуска к промежуточной аттестации является положительная текущая аттестация. Экзаменационная отметка выставляется исходя  из демонстрации освоенных  умений, знаний и компетенций  по контролируемым показателям.

 

II. КОМПЛЕКТ ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ

Промежуточная аттестация проводится с учетом результатов текущего контроля (набранных баллов). Образовательные результаты контролируемых показателей составляют не менее 39% по каждому разделу учебной дисциплины.

2.1. Структура экзаменационного  билета

Ø ЦЕЛЬ: проверить уровень сформированности  образовательных результатов обучающихся по учебной дисциплине.

Ø  ПРОВЕРЯЕМЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ: У1, З1, З2, З6, ОК 02, ПК 1.1, ПК 1.2, ПК 1.3, ПК 1.4, ПК 1.6. ПК 2.3, ПК 3.1, ПК 3.2, ПК 3.4 - ПК 3.8

Ø  СТРУКТУРА ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЭКЗАМЕНАЦИОННОГО  БИЛЕТА

№ вопроса	Задание	К-во	Вопросы формируются из №№ заданий
1	ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ	1	1.1 - 1.30
2	ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ	1	2.1 – 2.30
3	ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ	1	3.1 - 3.30

Ø ВРЕМЯ ВЫПОЛНЕНИЯ: 40 мин

Ø ОЦЕНИВАНИЕ ЗАДАНИЙ: 1 вопрос - 20 баллов;

2 вопрос - 40 баллов;

3 вопрос - 40 баллов

Ø  КРИТЕРИИ ОТМЕТОК: «5» ³ 81%  правильных ответов

   «4» = 61– 80%  правильных ответов 

   «3» = 39 – 60% правильных ответов

   «2» < 39%  правильных ответов

Ø  ПРИМЕЧАНИЕ:

1. Разрешается пользоваться справочниками и таблицами, не разрешается выходить из аудитории.

2. Отметка ставится только на основании правильных ответов; за  ошибочные ответы баллы не снимаются.

2.2. Задания  для подготовки обучающихся  к ЭКЗАМЕНУ

Вопрос 1 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

РАЗДЕЛ 1. Основы гидравлики

1.1  Предмет гидравлики. Основные понятия.

1.2 Основные физические свойства жидкостей: плотность, удельный вес, вязкость, сжимаемость, температурное расширение.

1.3  Рабочие жидкости гидроприводов. Требования, предъявляемые к ним. Классификация.

1.4  Гидростатика. Свойства гидростатического давления и основной закон гидростатики.

1.5  Гидродинамика. Основные понятия и определения.

1.6  Расход жидкости. Уравнение расхода.

1.7  Уравнение Бернулли для идеальной жидкости, для потока реальной жидкости.

       1.11 Режимы течения жидкости. Понятия о кавитации.

       1.12 Состав и основные понятия о гидроприводах. Гидроприводы с дроссельным регулированием, с объемным регулированием.

       1.13 Объемные гидравлические машины. Принцип действия и характеристики насосов объемного типа. Достоинства, недостатки, применение.

1.14  Гидроцилиндры, классификация, расчет и подбор.

1.15 Гидромоторы, классификация, применение.

       1.16 Гидрораспределители, классификация, принцип работы, условное обозначение.

       1.17 Регулирующие гидроклапаны. Классификация, принцип работы, условное обозначение.

1.18  Направляющие гидроклапаны, назначение, принцип работы, условное обозначение.

1.19 Гидродроссели. Классификация, назначение, условное обозначение.

       1.20 Гидроаккумуляторы. Классификация, назначение, обозначение.

1.21 Предмет и задачи термодинамики. Основные понятия и определения.

1.22 Основные параметры состояния газов. Уравнения состояния идеальных газов.

1.23 Законы термодинамики.

       1.24 Режимы движения жидкостей. Число Рейнольдса.

       1.25 Методика расчета теплообменных аппаратов.

1.26  Предмет и методы теории теплообмена. Основные виды переноса теплоты. Понятия теплоотдачи и теплопередачи.

1.27  Теплопроводность. Температурное поле, температурный градиент.  Закон Фурье.

1.28 Конвективный теплообмен. Факторы, влияющие на процесс теплоотдачи. Уравнение Ньютона-Рихмана.

1.29 Теплопередача через плоскую, цилиндрическую стенки.

1.30 Теплообменные аппараты. Классификация, устройство. Преимущества и недостатки.

Вопрос 2 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

2.1         Задача 1. Определить  повышение давления в закрытой поршневой полости гидроцилиндра диаметром d = 100мм, длиной L = 250мм, если ее объем, заполненный рабочей жидкостью, уменьшится при перемещении поршня на DL = 10мм. Утечками жидкости и деформацией корпуса гидроцилиндра пренебречь. Модуль упругости жидкости Е = 1500 МПа.

2.2         Задача 2.  Жидкость с удельным весом g = 8000 Н/м³ обладает динамической вязкостью m = 0,002 Па×с. Определить ее кинематическую вязкость.

2.3         Задача 3.   Определить удельный вес и плотность жидкости, если вес 10 л ее равен 95 Н.

2.4         Задача 4.   Определить температурный коэффициент объемного расширения жидкости, если при увеличении температуры от Т₁ = 283 К до Т₂ = 293 К ее объем, равный 8м³, увеличился на 0,01 м³.

2.5         Задача 5.  . Определить  абсолютное и избыточное гидростатическое давление воды в точке А на глубине h = 0,5 м от поршня, если на поршень диаметром d = 200 мм воздействует сила   F = 6,2 кН, а атмосферное давление Р_атм = 0,1 МПа (рисунок 1).

 

2.6              Задача 6. По трубопроводу переменного сечения протекает жидкость (рисунок). Определить среднюю скорость V₂ в суженной части трубопровода, если диаметры трубопровода D = 75 мм,

d = 50 мм, а средняя скорость в широкой части трубы V₁ = 1 м/с.

2.7              Задача 7. Определить режим движения воды в трубе диаметром d = 100 мм при расходе        Q = 4 дм³/с.   Температура воды t = 20^оС.

2.8              Задача 8. Определить потери напора в стальном трубопроводе диаметром d = 200 мм и длиной в 2 км, если расход транспортируемой воды Q = 200 л/с.  На трубопроводе установлены две задвижки, закрытые на ¼,  и угольник (90^о). Принять для воды n = 10^-6 м²/с.

2.9              Задача 9.   Определить количество воды, которое необходимо подать насосом в абсолютно жесткий трубопровод диаметром d = 300 мм и длиной l = 100 м, полностью заполненного при атмосферном давлении, чтобы давление в нем поднялось до 5 МПа.

2.10          Задача 10.   Сосуд размерами d = 1 м, H_о = 120 см считается абсолютно жестким и заполнен бензином на высоту Н = 1 м, при температуре t₁ = 20 °C. Определить на какую высоту h поднимется поршень, если сосуд нагреть до температуры t₂ = 50 °C. Весом поршня пренебречь.

2.11          Задача 11. Трубопровод длиной  и внутренним диаметром  перед гидравлическим испытанием заполнен водой при атмосферном давлении. Сколько нужно добавить в трубопровод воды, чтобы давление в нем повысилось до величины . Температура воды .

2.12          Задача 12. Трубопровод диаметром d = 500 мм и длиной L = 1000 м наполнен водой при давлении 400 кПа, и температуре воды 5 ⁰C. Определить, пренебрегая деформациями и расширением стенок труб, давление в трубопроводе при нагревании воды в нем до 15 ⁰C, если коэффициент объемного сжатия _w = 5,1810^-10 Па^-1, а коэффициент температурного расширения _t = 150 10^{-6 0}С^-1.

2.13          Задача 13. Найти давление на свободной поверхности воды p0  в замкнутом резервуаре, если уровень жидкости в открытом пьезометре (рис.2) выше уровня жидкости в резервуаре на h = 2,0 м.

                                                  Рисунок 2

2.14   Задача 14.  В U-образный сосуд налиты ртуть и вода (рис. 3). Линия раздела жидкостей N – N расположена ниже свободной поверхности ртути на величину ðò h = 8 см. Определить разность уровней h в обеих частях сосуда.

Рисунок 3

2.14          Задача 15. Бетонная плита весит в воздухе G = 1 230 Н, а в воде её вес меньше и составляет G_в = 735 Н. Определить удельный вес этого бетона.

2.15          Задача 16. Через кирпичную стену передается теплота. Известны постоянные температуры на поверхностях стены  t₁ = 20^оС и t₂ = -10^оС, коэффициент теплопроводности кирпича l = 0,14, толщина стены d = 40 см, площадь изотермической поверхности F = 15 м². Определить

2.16          Задача 17. Теплота передается через стенку трубы толщиной d = 50 мм. Известны постоянные температуры на внутренней поверхности трубы
t₁ = 100^оС и на наружной t₂ = 80 ^оС, а также коэффициент теплопроводности стенки l = 0,2, внутренний диаметр d₁ = 50 мм и длина трубы = 10 м. Определить коэффициент теплоотдачи.

2.17          Задача 18. Паровой калорифер изготовлен из 150 стальных горизонтальных труб диаметром 38x3мм, по которым проходит 5200 кг/час воздуха, нагревающегося от 20 до 90°С. Снаружи трубы обогреваются насыщенным паром давлением 2 бара. Определите необходимую длину труб L и расход греющего пара G". В расчетах принять среднюю температуру стенки труб 90°С, а пар считать неподвижным.

2.18          Задача 19. По трубкам калорифера проходит насыщенный водяной пар при давлении 0,52 МПа, который греет атмосферный воздух от 5 до 140°С в количестве G₂ = 0,5 кг/с. Определите тепловую нагрузку аппарата Q и потребную площадь теплообмена F, если коэффициент теплопередачи  k = 40 Вт/(м²∙К).

2.19          Задача 20. Свинарник для поросят до двухмесячного возраста на 400 голов, массой 15 кг. Объём помещения 1200 м³, температура внутри помещения 18⁰С, влажность воздуха 75%. Температура наружного воздуха -20⁰С, влажность 83%. Давление воздуха 101,3 кПа. Определить производительность калориферной установки.

2.20          Задача 21.. Рассчитать воздухообмен в животноводческом помещении по выделениям углекислоты и водяных паров. Подобрать калориферную установку.

Исходные данные: Свинарник для взрослых свиней на откорме на 600 голов, массой 200 кг. Объём помещения 7000 м³, температура внутри помещения 10⁰С, влажность воздуха 75%. Температура наружного воздуха -18⁰С, влажность 85%. Давление воздуха 100 кПа.

2.21          Задача 22:  На сжатие газа затрачена работа 180 МДж. Теплообмен с внешней средой был исключён. Определить изменение внутренней энергии газа.

2.22          Задача 23: Для принятых теплопотерь в системе охлаждения двигателя Д-240 Q = 55 кВт определите требуемую площадь теплорассеивающей поверхности радиатора. Примите среднюю температуру воды в радиаторе 87⁰С, температура наружного воздуха 30⁰С. Коэффициент теплопередачи радиатора 170 Вт/(м².⁰С).

2.23          Задача 24. Определить тепловой поток от неизолированного трубопровода наружним диаметром d =90 мм и длинной l=3,8м к окружающему воздуху.Температура стенки tс=110°С, температура воздуха tж=6°С. Расположение трубопровода вертикальное.

2.24          Задача 25. Тепло горячей воды, движущейся внутри круглой горизонтальной трубы, передается воздуху, омывающему трубу по наружней поверхности свободным потоком. Требуется определить коэффициенты теплоотдачи водой внутренней поверхности трубы и наружной ее поверхности к воздуху, а также коэффициент теплопередачи от воды к воздуху. Внутренний диаметр трубы d1=30 мм, толщина стенки трубы δ=6,0 мм; длина трубы l=1,8 м; материал трубы — красная медь, с коэффициентом теплопроводности λ=378 Вт/(м•К) ; средняя скорость воды в трубе w=0,4м/с; средняя температура воды в трубе tж1 =70°С, температура воздуха tж2 =20°С.

2.25          Задача 26.Температура поверхности вертикальной стенки высотой h=3 м равна tс=10°С. Температура воздуха в помещении tж=30°С. Определить коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке.

2.26          Задача 27.Определить коэффициент теплоотдачи от воды к внутренней стенке трубы диаметром d=17 мм, если температура стенки tс=40°С, а температура воды в трубе tж=70°С. Скорость воды в трубе w=0,4 м/с.

2.27          Задача 28. Определить удельный тепловой поток через бетонную стенку толщиной δ=300 мм, если температура на внутренней и наружной поверхностях соответственно равны: t₁=15°С, t₂= –15°С, а коэффициент теплопроводности стенки: λσ=1,0 (Вт/м•К).

2.28          Задача 29. Трубопровод диаметром d=120мм проложен в канале размером АхВ=400х400 мм. Определить потерю теплоты излучением 1м трубопровода, если температура поверхности его изоляции t₁=117°С, а внутренней поверхности кирпичной кладки канала t₁=18°С. Степень черноты поверхностей одинаковы и равны ε1=ε2=0,83.

2.29          Задача 30. Тепло горячей воды, движущейся внутри круглой горизонтальной трубы, передается воздуху, омывающему трубу по наружней поверхности свободным потоком. Требуется определить коэффициенты теплоотдачи водой внутренней поверхности трубы и наружной ее поверхности к воздуху, а также коэффициент теплопередачи от воды к воздуху. Внутренний диаметр трубы d₁=30 мм, толщина стенки трубы δ=3,0 мм; длина трубы l=1,4 м; материал трубы — красная медь, с коэффициентом теплопроводности λ=378 Вт/(м•К) ; средняя скорость воды в трубе w=0,35 м/с; средняя температура воды в трубе tж1 =70°С, температура воздуха t_ж2 =30°С.

Вопрос 3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

3.1   Задача 1.   Определить величину абсолютного давления на поверхности резервуара, если уровень жидкости в пьезометре превышает уровень свободной поверхности в резервуаре на 4,3 м. Плотность жидкости равна 930 кг/м³.

Рисунок 4

3.2  Задача 2.  Применяемые в водоснабжении и канализации трубы имеют минимальный диаметр d = 12 мм и максимальный диаметр d = 3500 мм. Расчётные скорости движения воды в них V = 0,5÷4,0 м/с. Определить минимальное и максимальное значения чисел Рейнольдса и режим движения воды в этих трубопроводах.

3.3  Задача 3. Стальная труба диаметром d = 150 мм соединяет два резервуара с постоянными уровнями Н₁ = 12 м и Н₂ = 2 м. В трубопроводе длиной l = 45 м, имеющем один поворот на 90о, установлена задвижка, открытая наполовину. Определить расход воды через трубу, приняв сопротивление входы трубы в резервуар ξ_вых = 1, если V = 4 м/с.

3.4  Задача 4.  Определить потери давления при движении жидкости вязкостью ν = 50 мм²/с в трубе диаметром d = 100 мм, длиной l = 50 м, при расходе жидкости Q = 5 л/с.

3.5  Задача 5. Гладкий круглый трубопровод с внутренним диаметром d = 10 мм имеет длину l = 2 м. По трубопроводу перемещается жидкость – минеральное масло с кинематической вязкостью ν = 20 мм²/с. Определить во сколько раз увеличатся потери напора по длине, если первоначальный расход жидкости Q₁ = 12,5 л/мин увеличится в 3,2 раза.

3.6  Задача 6. По лотку прямоугольного сечения шириною b = 40 см при равномерном движении протекает расход воды Q = 40 л/с со средней скоростью V = 1 м/с. Определить смоченный периметр и гидравлический радиус живого сечения.

3.7  Задача 7 Определить число Рейнольдса и режим движения воды в водопроводной трубе диаметром d = 200 мм, если расход протекающей по ней воды Q = 50 л/с. Температура воды t = 20^о С.

3.8  Задача 8. Определить критическую скорость, отвечающую переходу от ламинарного движения к турбулентному, в трубе диаметром d = 50 мм при движении в ней воздуха при t = 20^о С.

3.9  Задача 9. По прямой трубе длиной l = 1 км  и диаметром d = 100 мм протекает жидкость с объемным расходом Q = 5 л/с, имеющая кинематическую вязкость ν = 0,04 см²/с. Определить потерю напора по длине h_l.

3.10                      Задача 10. Определить потери напора на трение по длине h_l в новом стальном трубопроводе диаметром d = 200 мм и длиной l = 2 км, если по нему транспортируемая вода с расходом Q = 20 л/с. Кинематическая вязкость воды ν = 0,01 см²/с.

3.11                     Задача 11. Определить  повышение давления в закрытой поршневой полости гидроцилиндра диаметром d = 80 мм, длиной L = 150 мм, если ее объем, заполненный рабочей жидкостью, уменьшится при перемещении поршня на DL = 20 мм. Утечками жидкости и деформацией корпуса гидроцилиндра пренебречь. Модуль упругости жидкости Е = 1200 МПа.

3.12                     Задача 12.  Жидкость с удельным весом g = 5000 Н/м³ обладает динамической вязкостью m = 0,002 Па×с. Определить ее кинематическую вязкость.

3.13                     Задача 13.   Определить удельный вес и плотность жидкости, если вес 8 л ее равен 107 Н.

3.14                     Задача 14.   Определить температурный коэффициент объемного расширения жидкости, если при увеличении температуры от Т₁ = 203 К до Т₂ = 213 К ее объем, равный 6 м³, увеличился на 0,01 м³.

3.15                     Задача 15. Определить режим движения воды в трубе диаметром d = 90 мм при расходе        Q = 3,8 дм³/с.   Температура воды t = 18^оС.

3.16                     Задача 16. Определить тепловой поток от неизолированного трубопровода наружним диаметром d=100 мм и длинной l=4м к окружающему воздуху. Температура стенки tс=120°С, температура воздуха tж=4°С. Расположение трубопровода вертикальное.

3.17                     Задача 17. Тепло горячей воды, движущейся внутри круглой горизонтальной трубы, передается воздуху, омывающему трубу по наружней поверхности свободным потоком. Требуется определить коэффициенты теплоотдачи водой внутренней поверхности трубы и наружной ее поверхности к воздуху, а также коэффициент теплопередачи от воды к воздуху. Внутренний диаметр трубы d1=30 мм, толщина стенки трубы δ=3,0 мм; длина трубы l=1,4 м; материал трубы — красная медь, с коэффициентом теплопроводности λ=378 Вт/(м•К) ; средняя скорость воды в трубе w=0,35 м/с; средняя температура воды в трубе tж1 =80°С, температура воздуха tж2 =20°С.

3.18                     Задача 18. Температура поверхности вертикальной стенки высотой h=3 м равна tс=10°С. Температура воздуха в помещении tж=20°С. Определить коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке.

3.19                     Задача 19. Определить коэффициент теплоотдачи от воды к внутренней стенке трубы диаметром d=17 мм, если температура стенки tс=30°С, а температура воды в трубе tж=60°С. Скорость воды в трубе w=0,5 м/с.

3.20                     Задача 20. Определить удельный тепловой поток через бетонную стенку толщиной δ=300 мм, если температура на внутренней и наружной поверхностях соответственно равны:t1=15°С, t2= –15°С, а коэффициент теплопроводности стенки: λσ=1,0 (Вт/м•К).

3.21                     Задача 21. Трубопровод диаметром d=120мм проложен в канале размером АхВ=400х400 мм. Определить потерю теплоты излучением 1м трубопровода, если температура поверхности его изоляции t1=127°С, а внутренней поверхности кирпичной кладки канала t1=27°С. Степень черноты поверхностей одинаковы и равны ε1=ε2=0,93.

3.22                     Задача 22. Тепло горячей воды, движущейся внутри круглой горизонтальной трубы, передается воздуху, омывающему трубу по наружней поверхности свободным потоком. Требуется определить коэффициенты теплоотдачи водой внутренней поверхности трубы и наружной ее поверхности к воздуху, а также коэффициент теплопередачи от воды к воздуху. Внутренний диаметр трубы d1=30 мм, толщина стенки трубы δ=3,0 мм; длина трубы l=1,4 м; материал трубы — красная медь, с коэффициентом теплопроводности λ=378 Вт/(м•К) ; средняя скорость воды в трубе w=0,35 м/с; средняя температура воды в трубе tж1 =80°С, температура воздуха tж2 =20°С.

3.23                     Задача 23. Определить потери теплоты в единицу времени с одного погонного метра горизонтально расположенной цилиндрической трубы диаметром d=270мм в окружающую среду, если температура стенки трубы tст=230 °С, а температура воздуха tв=25 °С. Коэффициент теплоотдачи определять из критериальных уравнений теплоотдачи при поперечном обтекании трубы. Особое внимание обратить на вид конвекции, режим течения и определяющую температуру. Теплофизические параметры воздуха рассчитывать с использованием линейной интерполяции по температуре. Лучистым теплообменом пренебречь. Расчет вести для режима смешанной конвекции, средняя скорость движения воздуха w=0,1 м/с.

3.24                     Задача 24. По стальному трубопроводу с внешним диаметром dн=120 мм и толщиной стенки δ=6 мм течет газ со средней температурой tг=900°С. Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке α1=52 Вт/(м2•К). Снаружи трубопровод охлаждается водой со средней температурой tв=80°С. Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воде α2=4400 Вт/(м2•К). Определить коэффициент теплопередачи от газа к воде, погонный тепловой поток и температуры наружной и внутренней стенки трубы. Тепловой поток считать стационарным. Лучистым теплообменом пренебречь

3.25                     Задача 25. Воздух течет внутри трубы, имея среднюю температуру tв=15ºС, давление р=1МПа, скорость w. Определить коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху-α1, а так же линейную плотность теплового потока q, если внутренний диаметр трубы  d₁=40 мм, а толщина ее δ=3 мм, теплопроводность λ=20 Вт/м•К.  Температура и коэффициент теплоотдачи горячих газов, омывающих трубу равны соответственно t₂=700ºС, α₂=40 Вт/м•К, w =10 м/с, λв•102=2,55 Вт/(м• К); νв•106 =14,61 м²/с.

3.26                     Задача 26. Определить поверхность нагрева стального рекуперативного воздушного теплообменника (толщина стенок δст =3 мм) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход воздуха при нормальных условиях Vн, средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева α1, от поверхности нагрева к воде α2= 5000 Вт/(м2•К), начальные и конечные температуры воздуха и воды равны соответственно t₁, t₂, t₁, t₂. Определить также расход воды G, через теплообменник. Изобразить график изменения температур теплоносителей для обеих схем при различных соотношениях их условных эквивалентов.
Указание: При решении задачи можно условно считать стенку плоской. Данные: 10-3Vн=30 м3/ч; α₁= 40 Вт/(м2 К); t₁=360 °С, t₂=130 °С, t₁₁= 45 °С,  t₁₂= 120 °С.

3.27                     Задача 27. Стенка большой печи толщиной δ₁=1,5 см изготовлена из чугуна. Температура горячего газа tж₁=1100ºС, коэффициент конвективной теплоотдачи на внутренней поверхности стенки α₁=250 Вт/(м2•град). Наружная поверхность печи окружена воздухом, коэффициент теплоотдачи равен α₂=20 Вт/(м2•град). Температура среды tж2=30 ºС. Рассчитать значения всех термических сопротивлений на единицу площади. Найти плотность теплового потока через стенку печи. Рассчитать температуры внутренней и наружной поверхностей стенок. Найти толщину изоляции, с теплопроводностью λ2=0,5 Вт/(м•град), которую нужно нанести на стенку печи, чтобы снизить тепловой поток вдвое. Предположить, что изоляция не повлияет на коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности. Рассчитать температуры обеих поверхностей изоляции.

3.28                     Задача 28. Для составной стенки, показанной на рисунке, найти коэффициент теплопроводности kx. Определить, кроме того, температуры поверхностей раздела Tx и Ty.

3.29                     Задача 29. Определить поверхность нагрева противоточного подогревателя молока, а также расход греющей воды, если заданы:
температура молока на входе в подогреватель t₂₎=7°С
 температура молока на выходе из подогревателя  t_2»=55°С
 температуры греющей воды на входе и выходе —  соответственно t₁₍ =98°С и t_1»=70°С;  производительность аппарата по молоку m=1,4 кг/с; коэффициенты теплоотдачи: со стороны молока α₂=2,1 кВт/(м2•К),со стороны воды α₁=2,6 кВт/(м2•К), коэффициент полезного использования тепла Пm=0,76.
Толщина стальной стенки теплообменника δ=3,5 мм. Стенка покрыта слоем накипи толщиной δ_н=1,0 мм. Теплоёмкость воды: с_в = 4,19 кДж/(кг•К);  теплоемкость молока: с_м = 3,6 кДж/(кг• К). Коэффициенты теплопроводности:  нержавеющей стали  λст= 18 Вт/(м•К), накипи  λ_н = 1,75 Вт/(м•К).

3.30                     Задача 30. Какое количество тепла передается через железное ребро толщиной δ=5 мм , высотой h=50 мм и длиной l=1 м. Каков температурный напор θ2 на конце ребра, если коэффициент теплопроводности λ=50 Вт/м•К, коэффициенты теплоотдачи боковой и торцевой поверхности равны соответственно : α₁=10 Вт/м²•К и α₂=10 Вт/м²•К, а температура в основании ребра равна θ₁=80 °С. Расчет выполнить с учетом и без учета теплоотдачи торца.

3. Критерии оценивания заданий

Вопрос 1.ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ (max 20 баллов)

Ø 18-20 баллов (к= 0,9-1,0) ставится от максимального количества баллов ,если обучающийся:

ü полно раскрыл содержание материала в объеме, предусмотренном рабочей программой,

ü изложил материал грамотным языком в определенной логической последовательности, точно используя специальную терминологию;

ü правильно выполнил рисунки, чертежи, графики, сопутствующие ответу;

ü отвечал самостоятельно без наводящих вопросов преподавателя. Возможны одна - две неточности при освещении второстепенных вопросов или в выкладках, которые студент легко исправил по замечанию преподавателя.

Ø 15-17 баллов (к=0,75-0,85) ставится если ответ удовлетворяет  основным требованиям, но при этом имеет один из недостатков:

ü в изложении допущены небольшие пробелы, не исказившие содержание ответа;

ü допущены один – два недочета при освещении основного содержания ответа, исправленные по замечанию преподавателя;

ü допущены ошибка или более двух недочетов при освещении второстепенных вопросов или в выкладках, легко исправленные по замечанию преподавателя.

Ø 10-14 баллов (к=0,5-0,7) ставится в следующих случаях:

ü неполно или непоследовательно раскрыто содержание материала, но показано общее понимание вопроса;

ü имелись затруднения или допущены ошибки в определении понятий, использовании терминологии и  выкладках (определениях), исправленные после нескольких наводящих вопросов преподавателя;

ü при знании теоретического материала выявлена недостаточная сформированность основных умений и навыков.

Ø 5-9 баллов (к=0,25-0,45) ставится в следующих случаях:

ü не раскрыто основное содержание учебного материала;

ü обнаружено незнание или непонимание студентом большей или наиболее важной части учебного материала;

ü допущены ошибки в определении понятий, при использовании терминологии, в выкладках, которые не исправлены после нескольких наводящих вопросов преподавателя.

Ø меньше  5 баллов (к=0-0,25) ставится, если:

ü студент обнаружил полное незнание и непонимание изучаемого учебного материала или не смог ответить ни на один из по­ставленных вопросов по изучаемому материалу.

Вопрос 2 .ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ . (max 40 баллов)

Ø 36-40 баллов (к= 0,9-1,0) ставится если обучающийся:

ü полностью выполнил все требования  индивидуального задания;

ü отвечал самостоятельно без наводящих вопросов преподавателя. Возможны одна - две неточности при освещении второстепенных вопросов или в выкладках, которые студент легко исправил по замечанию преподавателя.

Ø 31-35 баллов (к= 0,78 -0,88) ставится если ответ удовлетворяет  основным требованиям, но при этом имеет один из недостатков:

ü в выполнении допущены небольшие неточности, не исказившие решение задания;

ü допущены один – два недочета при освещении основного содержания ответа, исправленные по замечанию преподавателя;

ü допущены ошибка или более двух недочетов при освещении второстепенных вопросов или в выкладках, легко исправленные по замечанию преподавателя.

Ø 26-30 баллов(к= 0,65-0,75)  ставится в следующих случаях:

ü допущены неточности в выполнении индивидуального задания, но показано общее понимание вопроса;

ü имелись затруднения или допущены ошибки в выполнении индивидуального задания, но осуществлены значительные  исправления после нескольких наводящих вопросов преподавателя;

Ø 20-25 баллов (к= 0,5-0,63)  ставится в следующих случаях:

ü не в полном объеме решена поставленная задача;

ü обнаружено значительные отклонения в выполнении индивидуального задания;

ü после нескольких замечаний преподавателя не исправлены неточности в выполнении индивидуального задания.

Ø меньше 20 баллов (к= 0 - 0,49) ставится, если:

ü студент обнаружил полное незнание и непонимание изучаемого учебного материала или не смог выполнить задание.

Вопрос 3 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ . (max 40 баллов)

Оценивается аналогично вопросу 2.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ  ЛИТЕРАТУРА

1        Брюханов О.Н. Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики /Брюханов О.Н., Коробко В. И. Мелик-Аракелян А. Т.. — Москва: ООО "Научно-издательский центр ИНФРА-М, 2014. - 392с.

2        Гусев, А. А. Гидравлика. Теория и практика : учебник для вузов / А. А. Гусев. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2015. — 285  с.

3        Кудинов В.А. Теплотехника. / Кудинов В.А., Карташов Э.М., Стефанюк Е.В. -Издательство КУРС, 2015 - 424с.

4        Лепешкин А.А., Гидравлика и гидропневмопривод /Михайлин А., Шейпак А. М.: Издательство Инфра-М, 2017 - 446с.

5        Мелик-Аракелян А. Т. Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики: Учебник / О.Н. Брюханов, В.И. Коробко, А.Т. Мелик-Аракелян. - М.: НИЦ Инфра-М, 2013. - 254 с.

6        Мелик-Аракелян А. Т. Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики : учебник / О.Н. Брюханов, В.И. Коробко, А.Т. Мелик-Аракелян. — М. : ИНФРА-М, 2017. — 254 с.

7        Мелик-Аракелян А. Т. Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики : учебник / О.Н. Брюханов, В.И. Коробко, А.Т. Мелик-Аракелян. — М. : ИНФРА-М, 2018. — 254 с.

8        Мелик-Аракелян А. Т.Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики : учебник / О.Н. Брюханов, В.И. Коробко, А.Т. Мелик-Аракелян. — М. : ИНФРА-М, 2019. — 254 с.

9        Сазанов И.И. Гидравлика / Сазанов И.И, Схиртладзе А.Г., Иванов В.И.-М.: Алгоритм, 2017.- 320с.

10    Ухин А.А. Гидравлика / Б.В. Ухин, А.А. Гусев. — М.: ИНФРА-М, 2014. — 242 с.

11    Филина В.М. Гидравлика, пневматика и термодинамика. ФОРУМ, ИНФРА-М, М.: 2015г.-320с

12    Щурова Л.В. Гидравлические и пневматические системы/ Ульяновск.: УАвиаК.  

2006 г. - 40с.