Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Thermodynamics

.pdf
Скачиваний:
37
Добавлен:
31.03.2015
Размер:
4.5 Mб
Скачать

 

1

Оглавление

 

Список литературы ..............................................................

7

1. Введение .........................................................................

9

1.1. Основные понятия термодинамики...............................

9

1.2. Свойства функций состояния и функций процесса ......

11

2. Первый закон термодинамики .........................................

14

2.1. Принцип эквивалентности .........................................

14

2.2. Аналитические выражения и формулировки 1-го закона

термодинамики ...............................................................

16

2.3. Работа......................................................................

17

2.4. Аналитические выражения 1-го закона термодинамики19

2.5. Энтальпия ................................................................

19

2.6. 1-й закон термодинамики для потока вещества ..........

20

3. Законы и уравнения идеальных газов..............................

24

3.1. Уравнение Клапейрона – Менделеева ........................

24

3.2. Калорические свойства идеального газа ....................

25

3.3. Теплоемкость ...........................................................

26

3.3.1. Теплоемкость при постоянном объеме (изохорная

теплоемкость) ..............................................................

26

3.3.2. Теплоемкость при постоянном давлении (изобарная

теплоемкость) ..............................................................

27

3.3.3. Уравнение Майера...............................................

27

 

2

3.3.4. Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости

идеального газа ...........................................................

27

4. Расчет процессов идеального газа...................................

30

4.1. Изохорный процесс...................................................

30

4.2. Изобарный процесс (р = const)..................................

31

4.3. Изотермический процесс (T = const) ..........................

32

4.4. Адиабатный процесс (для газа, теплоемкость которого

постоянна)......................................................................

33

4.5. Адиабатный процесс (для газа, теплоемкость которого

зависит от температуры)..................................................

36

4.6. Политропные процессы .............................................

37

4.7. Процессы в потоке вещества .....................................

40

4.7.1. Подвод (отвод) теплоты в потоке (в теплообменных

аппаратах)...................................................................

40

4.7.2. Техническая работа в адиабатных процессах (для

газа, теплоемкость которого постоянна) ........................

40

4.7.3.Техническая работа в адиабатных процессах (для газа, теплоемкость которого зависит от температуры) .... 40

4.7.4.Техническая работа и теплота в политропных процессах для газа, теплоемкость которого зависит от

температуры (на примере охлаждаемого компрессора) ... 41

4.8. Смеси газов..............................................................

42

5. Второй закон термодинамики ..........................................

45

 

3

5.1. Формулировки второго закона ...................................

45

5.2 Процессы обратимые и необратимые...........................

45

5.3. Круговые процессы (циклы) ......................................

47

5.4. Цикл Карно ..............................................................

48

5.5. 1-я теорема Карно ....................................................

50

5.6. Энтропия – функция состояния..................................

50

5.7. Расчет изменения энтропии идеального газа ..............

52

5.8. Расчет адиабатного процесса идеального газа,

теплоемкость которого зависит от температуры (второй

способ)...........................................................................

54

5.9. T,s –диаграмма идеального газа ................................

55

5.10. Вторая теорема Карно .............................................

58

5.11.Второй закон термодинамики для необратимых

процессов .......................................................................

58

5.12. Энтропия изолированной системы............................

60

5.13. Статистический характер 2-го закона термодинамики 62

6. Эксергетический анализ термодинамических систем.........

64

6.1. Основные понятия ....................................................

64

6.2. Эксергия неподвижной системы.................................

64

6.3. Эксергия теплоты .....................................................

65

6.4. Эксергия потока вещества.........................................

68

6.5. Эксергетический анализ............................................

69

4

7.Термодинамические свойства и процессы реальных газов. 71

7.1.Основные отличия свойств реальных газов от идеальных

......................................................................................

71

7.2. Р,v-диаграмма реального газа. Опыт Т.Эндрюса..........

71

7.3. Кривая насыщения ...................................................

73

7.4. Полные (фазовые) р,Т- и р,v- диаграммы ...................

74

7.5. Влажный пар ............................................................

75

7.6. T,s-диаграмма реального газа (на примере водяного

пара)..............................................................................

76

7.7. h,s-диаграмма реального газа (на примере водяного

пара)..............................................................................

79

7.8. Термодинамические процессы реальных газов............

81

7.9. Правило фаз Гиббса..................................................

86

7.10. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса............................

86

7.11. Надкритическая область параметров состояния ........

89

8. Термодинамика потока вещества.....................................

91

8.1. Основные уравнения.................................................

91

8.2. Параметры адиабатного торможения..........................

92

8.3. Сопло. Расчет скорости течения.................................

93

8.4. Расход газа (пара) через сопло .................................

97

8.5. Скорость звука .........................................................

98

8.6. Параметры газа (пара) при кризисе течения ..............

99

 

5

8.7. Профиль сопла. Закон обращения воздействия..........

100

8.8. Расчет сужающихся сопел (3 случая течения) ...........

102

8.9. Сопло Лаваля ..........................................................

105

8.10. Процессы в диффузоре ..........................................

106

8.11. Адиабатное дросселирование .................................

108

8.12. Сравнение эффектов внутреннего охлаждения ........

111

9. Сжатие газов в компрессорах.........................................

113

9.1. Общие положения....................................................

113

9.2. Неохлаждаемый компрессор .....................................

113

9.3. Охлаждаемый компрессор ........................................

114

9.4. Многоступенчатый компрессор .................................

115

10. Дифференциальные уравнения термодинамики .............

118

10.1. Характеристические функции .................................

118

10.2.Зависимость калорических свойств веществ от

давления .......................................................................

120

10.3.Термодинамические соотношения для систем с

переменной массой ........................................................

122

11.Равновесие термодинамических систем..........................

124

11.1. Общие условия равновесия термодинамических систем

.....................................................................................

124

11.2. Условия равновесия изолированной системы ...........

125

11.3. Условия фазового равновесия.................................

126

 

6

12. Термические уравнения состояния реального газа.........

128

12.1. Уравнение Ван-дер Ваальса....................................

128

12.2. Вириальное уравнение состояния ...........................

131

7

Список литературы

а) основная литература

1.Кириллин А.В., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика: / Учебник // – 5-е изд. – М.: Издательский дом МЭИ. 2007. 496 с.

2.Александров А.А. Термодинамические основы циклов

теплоэнергетических установок. / Учебное пособие. – М.: Издательство МЭИ, 2004. –158 с.

3. Сборник задач по технической термодинамике / Т.Н. Андрианова и др. – 5-е изд. – М.: Издательский дом МЭИ. 2006. – 356 с.

4.Зубарев В.Н., Александров А.А., Охотин В.С. Практикум по технической термодинамике. – 3-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 304 с.

б) дополнительная литература

5.Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. – М.: Издательство МЭИ. 1999. 162 с.

6.Александров А.А., Орлов К.А., Очков, В.Ф. Теплофизические свойства рабочих веществ теплоэнергетики – М.: Издательский дом МЭИ, 2009. – 224 с.

7.Ривкин С.Л. Термодинамические свойства газов. – 4-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 287 с.

8.Зубарев В.Н., Филатов Н.Я. Таблицы термодинамических свойств газов – М.: Издательство МЭИ, 2004. – 48с.

8

9.Охотин В.С., Александров А.А. Таблицы термодинамических свойств хладагентов – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. –

32 с.

10.Набор программ для вычисления свойств воды, водяного пара, газов и смесей газов «WaterSteamPro» / А.В. Очков // http://www.wsp.ru

9

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. Основные понятия термодинамики

Предмет технической термодинамики.

Термодинамическая система и окружающая среда

Тела 1, 2, 3 –

термодинамическая система; тела 4 – 8 – окружающая среда.

Рис. 1.1

Виды термодинамических систем

Изолированная система (m = const, Q = 0, L = 0); закрытая система (m = const);

адиабатная система (Q = 0); открытая система (m = var);

поток вещества – открытая система [m (кг/с) = const].

10

Параметры и функции состояния

 

V

U

Т, р, V, U, v

m , u

m ,…

Термические (p, v, T) и калорические (u, h) свойства.

Термическое

уравнение состояния F(p, v, T) = 0, v = f(p, T),

p = f(v, T).

 

 

Калорическое уравнение состояния u = f(T, v), h = f(T, p). Равновесное состояние системы

Рис. 1.2

Термодинамический процесс

Равновесные и неравновесные процессы

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]