С.И. Баранник теплотехника Методические указания
для студентов заочной формы обучения
Новосибирск 2007
Общие методические указания
В соответствии с программой курса и методическими указаниями студент должен самостоятельно изучить материал учебников, учебных пособий и выполнить письменную контрольную работу. Студенту следует разобраться с основными понятиями, определениями, законами; понять ход математических выводов.
При решении задач и изучении теоретического материала надо особое внимание обратить на размерность величин в формулах. Анализ размерности позволяет выявить ошибки при выводе формул, глубже понять сущность теплофизических процессов.
По всем возникающим вопросам необходимо обращаться на кафедру физики к ведущему преподавателю за консультацией. Решать задачи и отвечать на вопросы надо строго в соответствии со своим вариантом.
Условия и номер задачи, формулировки контрольных работ в контрольной работе переписываются полностью. Решения задач должны сопровождаться краткими пояснениями и подробными вычислениями. Необходимо словами пояснить, какая величина вычисляется.
В процессе решения необходимо сначала привести формулы и лишь затем, подставив численные значения, проводить вычисления.
Следует указать размерность величин как заданных, так и полученных в результате вычислений. Размерности величин применять только в системе СИ.
Ответы на вопросы контрольных работ должны быть исчерпывающими, но не пространными.
Контрольная работа выполняется в тетради. Для заметок преподавателя оставляются поля и в конце работы чистая страница. В конце работы должна стоять подпись студента.
Литература
Основная
Теплотехника. Учеб. для вузов. / В.Н. Луканин и др. – 2-е изд., перераб., - М.: Высш.шк., 2005.
Дополнительная
Техническая термодинамика. Учеб. для вузов. / В.А. Кудинов, Э.М. Карташов. – М.: Высш.шк., 2000.
Термодинамика и теплопередача. Учеб. для вузов. / А.В. Болгарский и др. – 2-е изд. – М.: Высш.шк. 1975.
Сборник задач по термодинамике и теплопередаче. / А.В. Болгарский и др. – М.: Высш.шк., 1972.
Теплофизика
Изучение дисциплины предусматривает:
самостоятельную работу с учебником;
выполнение контрольной работы, которая содержит 2 задачи и 2 вопроса;
курс обзорных лекций (8 час);
практические занятия (8 час);
зачет.
2.1. Рабочая программа курса «Теплофизика»
Введение. Термодинамика. Области применения. Основные этапы развития. Роль русских и зарубежных ученых в развитии термодинамики.
Основные положения и определения. Термодинамическая система. Гомогенные и гетерогенные системы, понятие термодинамических фаз. Обмен энергией и веществом. Термодинамическое равновесие. Термодинамический процесс. Равновесие и обратимые термодинамические процессы. Основной постулат термодинамики. Внешние и внутренние параметры состояния.
Давление (размерность, методы измерения давления). Понятие идеального газа. Температура, шкалы температур. Плотность и удельный объем.
Термическое уравнение состояния идеального газа. Газовая постоянная, ее размерность. Уравнение состояния для 1 моля газа. Расчет плотности и удельного объема.
Газовые смеси. Способы задания состава смеси. Закон Дальтона. Парциальное давление, парциальный объем.
Энергетические характеристики систем. Энергия. Теплота и работа. Энтальпия. Внутренняя энергия.
Теплоемкость. Понятие теплоемкости. Виды выражения теплоемкости. Средняя и истинная теплоемкость. Зависимость теплоемкости от температуры. Отношения теплоемкостей.
Первый закон термодинамики. Взаимодействие системы с окружающей средой. Анализ уравнения первого закона термодинамики.
Равновесные процессы. Обратимость. Прямые и обратные циклы. Политропные процессы. Показатель политропы. Работа, внутренняя энергия и теплота в политропных процессах. Частные политропные процессы. Графическая интерпретация политропных процессов.
Второй закон термодинамики. Основные положения. Прямые и обратные циклы. Термодинамический КПД и холодильный коэффициент. Тепловые насосы, тепловые трансформаторы. Цикл Карно. Теорема Карно. Энтропия. Физический смысл энтропии.
Реальные газы и пары. Уравнение состояния реальных газов Ван-дер-Ваальса. Критическая точка, критические параметры. Изменение агрегатного состояния. Тройная точка. Водяной пар. Парообразование при постоянном давлении.
Течение газов. Основные уравнения газового потока. Располагаемая работа потока. Скорость истечения и расход газа. Истечение газа из резервуара неограниченной емкости. Скорость звука. Расширяющиеся сопла. Дросселирование газов.
Машины для сжатия и расширения газов. Компрессор. Процессы в одноступенчатом компрессоре. Работа и мощность компрессора. Детандеры.
Циклы холодильных машин. Цикл воздушно-холодильной машины. Цикл парокомпрессионной холодильной машины. Цикл теплового насоса.
Парогазовые смеси. I-d диаграмма влажного воздуха.