Министерство образования и науки Украины

ОДЕССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ

А.В. Кирис, в.В. Лисин

ТЕРМОДИНАМИКА И ТЕПЛОТЕХНИКА

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

В двух частях

Часть 1.

ТЕРМОДИНАМИКА

Одесса - 2005

ББК 31.311

К 43

УДК 536 (075.8)

Кирис А.В., Лисин В.В.

К 43 Термодинамика и теплотехника: Учебное пособие. В 2 ч. Ч.1: Термодина-

мика. – Одесса: ОНМА, 2005. - 96 с.

Рецензенты: профессор ОНМУ Вассерман А.А., д.т.н.; профессор

ОГАХ Дорошенко А.В., д.т.н.

Изложены: количественные и качественные соотношения при взаим-

ном превращении теплоты и работы; термодинамические пути реализа-

ции и принцип действия тепловых двигателей и холодильных установок;

методы термодинамического анализа циклов, их основные преимущества

и недостатки, пути повышения эффективности циклов тепловых двигате-

лей и холодильных установок; истечение и дросселирование газов и па-

ров.

Учебное пособие предназначено для курсантов и студентов выс-

ших морских учебных заведений по направлению подготовки 0925

«Автоматизация и компьютерно-интегрированные технологии».

Утверждено ученым советом ОНМА

в качестве учебного пособия для направ-

ления подготовки 0925 «Автоматизация

и компьютерно-интегрированные техно-

логии» и рекомендовано к печати

28 апреля 2005 г., протокол № 8.

© А.В.Кирис, В.В.Лисин, 2005

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

1. Введение. Основные понятия и определения….........................................6

1.1. Рабочее тело…………………………………………………….………...7

1.2. Термодинамическая система…………………………………………....8

1.3. Параметры состояния…………………………………………………....8

1.4. Основные законы идеальных газов…………………………………….11

1.5. Контрольные вопросы……………………………………………….….11

2. Состояние термодинамической системы

2.1. Уравнение состояния. Объединенный газовый закон………………..12

2.2. Физический смысл газовой постоянной R……………………….…....13

2.3. Универсальное уравнение состояния идеального газа……………....14

2.4. Газовые смеси………..……………………………………….………....15

2.5. Способы задания смеси…………………………………………….......16

2.6. Расчет газовой смеси. Основные расчетные соотношения…………..16

2.7. Уравнение состояния для смеси……….……………………………....17

2.8. Контрольные вопросы………………………………………………….18

3. Первый закон термодинамики. Энергетические характеристики

термодинамических систем

3.1. Теплоемкость…………………………………………………………....18

3.2. Закон Майера……………………………………………………….……19

3.3. Первый закон термодинамики …………………………………………20

3.4. Аналитическое определение и графическое изображение работы…..21

3.5. Теплота и работа в термодинамическом процессе………………..…..22

3.6. Внутренняя энергия……………………………………………………..23

3.7. Энтальпия…………………………………………………………….….24

3.8. Контрольные вопросы…………………………………………………..25

4. Основные термодинамические процессы

4.1. Методика исследования термодинамических процессов……….…....25

4.2. Изохорный процесс………………………………………………….….25

4.3. Изобарный процесс……………………………………………………..26

4.4. Изотермный процесс…………………………………………………....27

4.5. Адиабатный процесс…………………………………………………....28

4.6. Политропный процесс…………………………………………….…….30

4.7. Тепломкость политропного процесса…………………………….…....31

4.8. Определение численного значения показателя n…………………..….31

4.9. Взаиморасположение термодинамических процессов в р-v коор-

динатах…………………………………………………………….……..33

4.10. Контрольные вопросы……………………………………………..…..34

5. Второй закон термодинамики

5.1. Круговые процессы……………………………………………………..34

5.2. Второй закон термодинамики………………………………………….36

5.3. Некоторые формулировки второго закона термодинамики……….....37

5.4. Обратимость термодинамических процессов………………………....37

5.5. Цикл Карно………………………………………………………............39

5.6. Свойства обратимых и необратимых процессов (аналитическое

выражение второго закона термодинамики)………..…………….......40

5.7. Энтропия…………………………………………………………….…..42

5.8. Работоспособность (эксергия)…………………………………….…...43

5.9. Пределы применимости второго закона…….……………………...…44

5.10. Контрольные вопросы………………………………………………...44

6. Изменение энтропии в процессах. Энтропийные уравнения

6.1. Координатная система Т-s...…………………………………………....45

6.2. Обобщенный (регенеративный) цикл Карно……………….…….…...45

6.3. Среднеинтегральная температура………………………………….…..47

6.4. Энтропийные уравнения…………………………………………….….47

6.5. Изображение термодинамических процессов в Т-s координатной

системе……………..………………………….……………………..….48

6.6. Перенос графиков из р-v в Т-s координатную систему…………........49

6.7. Контрольные вопросы……………………………………………….….49

7. Водяной пар

7.1. Уравнение состояния водяного пара……………………………….….50

7.2. Диаграмма Эндрюса…………………………………………………….51

7.3. Механизм парообразования………………………………………….....51

7.4. р-Т диаграмма…………………………………………………….……..52

7.5. Процесс парообразования в р-v диаграмме. Виды пара………….…..52

7.6. График парообразования в Т-s диаграмме……………………….…....54

7.7. Таблицы термодинамических свойств воды и пара…………….…….54

7.8. Теплота парообразования……………………………………………....55

7.9. Анализ параметров 3 фаз парообразования. Критические пара-

метры воды…………….…………………………………………………56

7.10. Изменение энтропии по трем фазам парообразования………….…..56

7.11. Диаграмма i-s…………………………………………………………..57

7.12. Контрольные вопросы………………………………………………...58

8. Воздух

8.1. Влажный воздух………………………………………………………...58

8.2. Диаграмма i-d для влажного воздуха……………………………….…59

8.3. Контрольные вопросы……………………………………………….…60