- •Термодинаміка, теплопередача і теплосилові установки.
- •1. Основні вихідні поняття та визначення термодинаміки.
- •2.2 Робоче тіло і термодинамічна система.
- •Основні положення розрахунків суміші ідеальних газів.
- •2. Перший закон термодинаміки.
- •2.1. Внутрішня енергія робочого тіла.
- •2.3. Робота зміни об’єму.
- •2.4. Перший закон термодинаміки.
- •2.6. Ентропія.
- •3. Термодинамічні процеси ідеальних газів
- •3.1. Аналіз рівноважного ізохорного термодинамічного процесу.
- •3.2. Аналіз ізобарного термодинамічного процесу.
- •3.3. Аналіз ізотермічного термодинамічного процесу.
- •3.4. Аналіз адіабатного процесу.
- •3.5. Аналіз політропного процесу.
- •4.1. Оборотні і необоротні термодинамічні процеси.
- •4.2 Прямі і обернені термодинамічні цикли.
- •4.3 Цикл Карно. Теорема Карно.
- •4.4. Другий закон термодинаміки.
- •4.5. Ентропія як теплова характеристика циклу.
- •4.6. Зміна ентропії ізольованої термодинамічної системи.
- •5.1 Поняття стаціонарної і одновимірної течії
- •5.2 Основні рівняння течії газу.
- •1. Рівняння суцільності руху
- •2. Рівняння першого закону термодинаміки для течії або рівняння енергії.
- •5.3. Наявна та технічна роботи течії
- •5.4. Ізоентропійна течія газу
- •5.5. Витікання газу із резервуару необмеженого об’єму
- •5.6.Витікання газу через комбіновані сопла.
- •5.7. Дроселювання
- •6. Стискування газу в компресорі
- •6.1 Призначення, класифікація і сфера застосування компресорів
- •6.2 Термодинамічний аналіз роботи одноступеневого компресора.
- •6.3 Багатоступінчасте стикування газу в компресорі.
- •6.4 Потужність та ккд компресора.
- •7. Цикли двигунів внутрішнього згорання.
- •7.1 Призначення, класифікація і сфера застосування циклів двз.
- •7.2 Аналіз циклу двз із змішаним підведенням теплоти.
- •7.3 Аналіз циклу двз з підведенням теплоти по ізобарі.
- •7.4 Аналіз циклу двз з підведенням теплоти по ізохорі
- •7.5 Порівняння циклів двз
- •8. Цикли газотурбінних двигунів (гтд)
- •8.1 Призначення, класифікація і сфера застосування циклів гтд
- •8.2. Аналіз циклу гтд з підведенням теплоти по ізобарі.
- •8.3 Аналіз циклу гтд з підведенням теплоти по ізохорі (цикл Хемфрі)
- •8.4. Регенерація теплоти як метод підвищення термічного ккд циклів гтд
- •1. Теплопровідність.
- •1.1 Температурне поле, градієнт температури, тепловий потік.
- •1.2 Закон Фур’є
- •1.3 Теплопровідність плоскої стінки
- •1.4. Теплопровідність циліндричної стінки.
- •1.4. Теплопровідність циліндричної стінки.
- •2.1 Природна і вимушена конвекція
- •2.2 Рівняння тепловіддачі Ньютона-Ріхмана.
- •2.3 Диференціальні рівняння теплообміну.
- •2.4 Основи теорії подібності
- •2.5 Критерії подібності конвективного теплообміну
- •2.6 Умови подібності процесів конвективного теплообміну
- •2.7 Тепловіддача (конвекція) при природному русі теплоносія в необмеженому об’ємі.
- •2.8 Тепловіддача при турбулентному русі теплоносія в трубі
- •2.9 Тепловіддача при поперечному обтіканні труби та жмутків труб
- •2.10 Інтенсифікація процесів конвективного теплообміну
- •3. Теплообмін випромінюванням.
- •3.1. Основні визначення променистого теплообміну.
- •3.2 Основні закони випромінювання чорних і сірих тіл
- •3.3 Променистий теплообмін між сірими тілами.
- •4 Теплопередача
- •4.1 Основне рівняння теплопередачі. Коефіцієнт теплопередачі
- •4.2 Теплопередача через плоску одношарову і багатошарову стінки.
- •4.3 Передача теплоти через циліндричну одношарову і багатошарову стінки
- •4.4 Інтенсифікація процесів теплопередачі
- •4.5 Теплова ізоляція
- •5 Теплообмінні апарати.
- •5.1 Призначення класифікація і область використання теплообмінних апаратів
- •5.2 Основи теплового розрахунку теплообмінників
4.6. Зміна ентропії ізольованої термодинамічної системи.
Розглянемо повністю ізольовану від навколишнього середовища термодинамічну систему (не обмінюється ні енергією тепловою ні механічною)......Джерела теплоти.....
Д ля неї умова ; і температура довкілля .
Якщо є різниця температур відбувається самочинний тд процес (теплота самочинно переходить від більш нагрітого до менш нагрітого). Якщо процес самочинний то за 2 зак т-ки він є необоротний. то як зміниться ізольованої системи?
Запишемо - ентропія гарячого джерела зменшиться, а другого джерела збільшиться . Оскільки кількість теплоти елементарна то підведення і відведення буде здійснюватися при незмінних температурах. Зміна ентропії системи або . Теплоту взяли за абсолютною величиною тобто ця величина не впливає на знак правої частини р-ня. Тоді який знак буде . Це означає що ентропія ізольованої системи якщо в ній протікає необоротний процес - зростає. А якщо тоді ентропія не змінюється – відбувається оборотний процес.
Оскільки в природі всі процеси в тій чи іншій мірі необоротні то ентропія системи буде зростати і виникає питання, а до якої межі? Ось є схема – коли температури джерел зрівняються і припиниться самочинний процес. В цьому випадку ентропія системи досягне свого максимуму про що буде свідчити те що перша похідна ентропії системи = 0, а друга похідна від’ємна. Система прийшла в положення рівноваги. Використовуючи це положення в 1854 р Клаузіус висунув теорію теплової смерті всесвіту.
Р озглянемо як змінюється ентропія в окремо взятому необоротному термодинамічному процесі? Розглянемо невеликий цикл в наприклад ТS-діаграмі 1-2. В процесі 1-2 теплота підводиться а в процесі 2-1 відводиться. Процес 1-2 необоротний про що свідчить штрихова лінія, в той час коли 2-1 є оборотний. Цикл прямий але необоротний оскільки має місце один необоротний процес. За другим інтегралом Клаузіуса . Замінимо круговий інтеграл сумою криволінійних інтегралів . Оскільки процес 2-1 є оборотний то . Тоді останній вираз можна переписати або або в диференціальній формі . В загальному виді добавивши в вираз знак дорівнює - рівняння другого закону термодинаміки: „=” – процеси оборотні, „>” – процеси необоротні. Комбінуючи з першим законом термодинаміки і прийнявши можна записати:
, – об’єднані рівняння першого і другого законів термодинаміки.
Розділ 5. Основи термодинаміки потоку
5.1 Поняття стаціонарної і одновимірної течії
З гадаємо класифікацію тдс яку розглянули на 1 лекції. За енергообміном, за обміном робочим тілом. Цей розділ присвячений розгляду саме відкритих тдс – обмінюються РТ з навколишнім середовищем. В якості прикладу – компресори, насоси, ДВЗ, будь-який пристрій який виконує технічну роботу і при цьому обмінюється РТ з навколишнім середовищем. Даний розділ є базовим для науки газова динаміка. Всі процеси руху РТ в просторі і часі є важливими для теплових двигунів оскільки РТ рухається по трактах двигуна з дуже великою швидкістю. В загальному випадку РТ рухається каналами. Канал – це стінки які обмежують рух РТ. Канал може мати поперечний переріз незмінний і точної геометричної форми - труба. Але бувають канали криволінійні коли по напрямку руху робочого тіла переріз якось змінюється, або за певною залежністю або хаотично. А самі канали можуть бути довільно зорієнтовані в просторі або можуть бути горизонтальні, вертикальні ... Зображати канал будемо так: зображаємо стінку і вісь. Стрілкою вказуємо напрямок руху РТ. В якості РТ беремо тільки ідеальні гази, що спростить опис таких систем. Через переріз 1-1 РТ попадає до відкритої ТДС, а через 2-2 РТ залишає дану відкриту тдс. Основні відомі нам параметри Т, р, і тут виконують роль основних термодинамічних параметрів стану. Але для опису процесів в таких системах цих параметрів замало. Тому вводять параметр швидкість руху точки. Як його визначити. Позначимо масову витрату течії кг/с, якщо помножимо на і поділимо на то ми отримаємо середню швидкість . - площа поперечного перерізу. За цим розрахунком швидкість однакова в любій точці перерізу 1-1 або 2-2 тому її називають середня швидкість. А на справді в місцях де течія контактує зі стінкою швидкість мінімальна, і максимальна в ядрі потоку. Ми приймаємо що швидкість і інші параметри стану по перерізу не змінюються. А можуть змінюватися вздовж осі потоку. Така течія коли параметри змінюються тільки вздовж осі потоку називається одновимірна течія. Течія ще буває стаціонарна і нестаціонарна. Якщо з плином часу в будь-якій точці потоку (а) параметри не змінюються то така течія називається стаціонарною. Отже вивчати термодинаміку потоку починаємо з одновимірної стаціонарної течії.