1. Первый закон термодинамики

1. Первый закон термодинамики – изменение внутренней энергии системы при переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты, подведенной к системе из вне и работе внешних сил действующих на нее: ∆U=Q+A.

Аналитические выражения:

Через внутреннюю энергию и работу: dq=du+pdV

Через энтальпию: dq=dh-Vdp

2. Второй закон термодинамики применительно к циклам. Энтропия.

- Теплота сама собой переходит лишь от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой и не может самопроизвольно переходить в обратное состояние.

- Не вся теплота полученная от теплоотдачи, может перейти в работу, а только ее часть. Часть теплоты должна перейти в теплоприемник.

Энтропия – это параметр состояния рабочего тела устанавливающий связь между количеством теплоты и температурой. S=Ms измеряется в Дж/К.

Аналитически энтропия определяется следующим образом: dS=сигма q/T.

3. Круговые термодинамические процессы (прямые и обратные циклы). Цикл Карно. Термический КПД цикла.

Прямой цикл

Обратный цикл

Ɛ=q2/lц=q2/(q1-q2), Ɛ-холод. Коэф.

Работа совершаемая из вне.

Невозможная самопроизв. Подача тепла от холодного к горячему.

Цикл Карно - идеальный термодинамический цикл. Состоит из 2 адиабатических и 2 изотермических процессов.

dl=PdV

Работа совершаемая самой системой.

4. Теплоемкость. Определение Сp и Cv и связь между ними.

Теплоемкость – кол-во теплоты, которое необходимо сообщать телу, чтобы изменить его на 1 градус. физическая величина, определяющая отношение бесконечно малого количества теплотыδQ, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры δT.

- При постоянном обьеме, равная отношению кол-ва теплоты подведенной к телу в процессе при постоянном обьеме, к изменению температуры тела.

- При постоянном давлении, равная отношению кол-ва теплоты, сообщаемой телу в процессе при постоянном давлении, к изменению температуры тела dT .

Связь - Понятие теплоёмкости определено как для веществ в различных агрегатных состояниях (твёрдых тел, жидкостей, газов), так и для ансамблей частиц и квазичастиц (в физике металлов, например, говорят о теплоёмкости электронного газа).

5. Водяной пар как рабочее тело, p-v, T-s, h-s диаграммы.

Водяной пар является рабочим телом большинства тепловых механизмов. Газообразное состояние воды. Не имеет цвета, вкуса и запаха. Содержится в тропосфере.

1-2 нагрев воды до кипения

2-3 парообразование

3-4 перегрев пара

1-2 нагрев

2-3 кипение(парообразование)

3-4 перегрев

ВНП- влажный насыщщеный пар

диаграмма водяного пара для паровых процессов и циклов теплоэнергетич установок.

6. Основные хар-ки водяного пара: насыщенный и перегретый пар, теплота парообразования.

Насы́щенный пар — это пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью или твёрдым телом того же состава^[1]. Он имеет температуру зависящую от давления среды в которой происходит процесс кипения.

Перегре́тый пар — пар, нагретый до температуры, превышающей температуру кипения при данном давлении. Перегретый пар используется в циклах различных тепловых машин с целью повышения их КПД. Получение перегретого пара происходит в специальных устройствах — пароперегревателях.

• Теплота парообразования вещества — количество теплоты, необходимое для перевода 1 моля вещества в состояние пара при температуре кипения. Измеряется в Джоулях.

7. Термодинамические процессы идеальных газов. Классификация, уравнение состояния, значение показателя “n” в обобщающем уравнении pv^n=const для основных процессов.

Основные процессы идеальных газов:

- Изохорный (протекающий при постоянном обьеме)

- Изобарный (при постоянном давлении)

- Изометрический (при постоянном t)

- Адиабатный (процесс, при котором отсутствует теплообмен с окружающей средой)

- Политропный (удовлетвор. уравнение pv^n=const

Уравнение состояния: pv=RT или pv/T=P

pv^n=const ; показатель политропы может принимать любое значение от

8. Термодинамический анализ процессов в компрессорах.

Терм. анализом компрессора является определенная работа, затрачиваемая на сжатие рабочего тела при заданных начальных и конечных параметрах. Обычно в компрессорах осуществляется политропное сжатие с показателем политропы n=1,2.

9. Виды и количественные хар-ки переноса тепла. Понятие теплоотдачи и теплопередачи.

Теплопрово́дность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т. п.).

Конве́кция (от лат. convectiō — «перенесение») — явление переноса теплоты в жидкостях или газах, или сыпучих средах потоками вещества. Существует т. н.естественная конвекция, которая возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании в поле тяготения. Вынужденная – Сама вызывает движение среды.

Тепловое излучение – передача тепла с помощью электро магнитных колебаний с различной длиной волны. Актуально при высоких температурах.

Колич. Хар-ки.

[Дж] – кол-во тепла

[Дж/с] – тепловой поток

[Вт/м^2] – плотность теплового потока

Теплоотдача – передача тепла от среды к стенке или от стенки к среде.

Теплопередача – суммарная передача тепла от одной среды к другой.

10. Уравнение теплопроводности для плоской стенки. Физический смысл коэффициента теплопроводности.

Температура изменяется только в направлении по оси х.

Q=λ/толщ.стенки * (tст1 – tст2) F * τ

λ – коэф.теплопроводности матер.стенки

tст1 – tст2 – разность t поверх. стенки

F – поверхность стенки

Тау – время.

Λ – коэф-т теплопроводности [Вт/м*К] – характеризует скорость передачи тепла.

11. Конвективный теплообмен: закон Ньютона-Рихмана, коэффициент теплоотдачи и факторы, флияющие на его величину.

Конвективный теплообмен – обмен тепловой энергии между поверхностью твердого тела и окруж. ее средой.

Закон Нью́тона — Ри́хмана — эмпирическая закономерность, выражающая тепловой поток между разными телами через температурный напор.

Кол-во теплоты перед конвенцией рассчитывается по ур-ию теплоот. Ньютона-Рихмана Q=aF(tст – tж) а – коэф. теплоотдачи .

коэффициент теплоотдачи -  плотность теплового потока при перепаде температур на 1K, измеряется в Вт/(м²·К).

Он зависит:

• от вида теплоносителя и его температуры;

• от температуры напора, вида конвекции и режима течения;

• от состояния поверхности и направления обтекания;

• от геометрии тела.

12. Виды критериальных уравнений конвективного теплообмена. Физический смысл критериев подобия Nu, Re, Gr, Pr.

Nu = αl/λ Nu = f(Re1 * Pr) - критерий Нуссельта (безразмерный коэффициент теплоотдачи), характеризует теплообмен между поверхностью стенки и жидкостью(газом);

Ест: Nu = f(Gr1*Pr) → Nu = C(Gr*Pr)^n

Вын: Nu = C * Re^n * Pr^m * (Prж/ Pr ст) Re = w·l/v , w – м/с, v – кинет. Вязкость, м/с, l – хар-ка разницы - критерий Рейнольдса, характеризует соотношение сил инерции и вязкости и определяет характер течения жидкости (газа); Gr = gl³/ν² * β(tст – tж) ; β= 1/Т[1/к ] - критерий Грасгофа( естественная конвекция), характеризует подьемную силу, возникающую в жидкости (газе) вследствие разности плотностей; Pr = (М ·c_p)/λ; М – динамика вязкости; Ср - теплоемкость - критерий Прандтля, характеризует физические свойства жидкости (газа);

l – определяющий размер (длина, высота, диаметр).