- •Скорочений конспект лекцій з дисципліни «теоретичні основи теплотехніки»
- •1 Термодинамічна система. Термодинамічний стан і параметри стану.
- •2 Рівняння стану. Діаграма рівноважного стану в координатах.
- •3 Види енергії та їх особливості.
- •4 Калоричні параметри стану.
- •5 Форми обміну енергії.
- •6 Перший закон термодинаміки.
- •7 Другий закон термодинаміки.
- •8 Основне рівняння термодинаміки.
- •9 Політропні процеси. Показник політропи. Рівняння політропи. Зображення процесу в p,V- і t, s- координатах.
- •10 Основні рівняння стаціонарного потокового процесу.
- •11 Дроселювання.
- •12 Течія газу в соплах і дифузорах.
- •13 Робочі процеси в машинах.
- •14 Процеси змішування.
- •15 Фазові діаграми станів.
- •16 Процес пароутворення.
- •18 Парогазові суміші (вологе повітря).
- •19 Застосування законів термодинаміки до перетворення енергії в технічних системах.
- •20 Класифікація енергетичних установок.
- •21 Аналіз теплоенергетичної установки.
- •22 Метод к. К. Д. Для аналізу реальних циклів.
- •23 Круговий процес водяної пари.
- •24 Принцип термотрансформації.
- •25 Парокомпресорна холодильна установка.
- •26 Вихідні положення теорії тепломасообміну
- •27 Температурне поле та закон Фур'є.
- •28 Опис теплопровідності.
- •29 Теплопровідність через пласку стінку при граничних умовах першого роду.
- •30 Теплопровідність через циліндричну стінку при граничних умовах роду.
- •31 Теплопровідність через стінку з граничними умовами третього роду (теплопередача).
- •32 Особливості теплової ізоляції тонких труб.
- •33 Інтенсифікація теплопередачі.
- •34 Основні поняття конвективного теплообміну.
- •35 Диференціальне рівняння тепловіддачі.
- •36 Метод розрахунку тепловіддачі. Критерії подоби.
- •37 Тепловіддача при вимушеній течії в каналах.
- •38 Тепловіддача при поперечному обтіканні труб.
- •39 Тепловіддача при вільній конвекції.
- •40 Особливості тепловіддачі при кипінні.
- •41 Тепловіддача при конденсації.
- •42 Основні закономірності тепломасообміну.
- •43 Теплове випромінювання.
- •44 Розрахунки променистого теплообміну. Закон Стефана-Больцмана.
- •45 Розрахункові залежності для результуючого теплового потоку між твердими тілами.
- •46 Складний (комбінований) теплообмін.
- •47 Теплообмінні апарати та їх характеристика за принципом дії.
- •48 Тепловий розрахунок рекуператорів.
- •49 Схеми руху теплоносіїв.
- •50 Шляхи підвищення ефективності теплообмінних систем.
Скорочений конспект лекцій з дисципліни «теоретичні основи теплотехніки»
1 Термодинамічна система. Термодинамічний стан і параметри стану.
Об'єктом вивчення термодинаміки є термодинамічна система – сукупність матеріальних тіл (або одне тіло), що перебувають в тепловій і механічній взаємодії. Система відокремлюється від зовнішнього середовища матеріальною або уявною обмежуючою поверхнею – границею системи; границя вибирається довільно, але таким чином, щоб забезпечити чітке й однозначне визначення системи.
Робочими тілами, як правило, є газоподібні й (рідше) рідкі речовини. Газ можна розглядати як пару відповідної рідини, що перебуває далеко від стану скраплення (перегріта пара), а пара – реальний газ, близький до стану скраплення.
У різних технічних установках робоче тіло перебуває звичайно в безперервному суцільному потоці й тому їх доцільно розглядати у вигляді контрольного простору, через які проходять потоки речовини (енергоносіїв) і здійснюється енергообмін із зовнішнім середовищем.
Сукупність фізичних властивостей, властивій даній системі (робітникові тілу), однозначно визначає її термодинамічний стан. Макроскопічні величини, що характеризують фізичні властивості тіла в цей момент, називаються термодинамічними параметрами стану.
Рівноважним термодинамічним станом є стан робочого тіла, що не змінюється в часі при відсутності зовнішнього енергетичного впливу (ізольована система). Параметри рівноважного стану по всьому обсязі тіла однакові. Факт установлення термічної рівноваги, що доводить існування макроскопічного параметра стану – температури − і що дозволяє визначити її шляхом вимірів, прийнято називати нульовим законом термодинаміки: дві системи, що знаходяться порізно в термічній рівновазі із третьою системою (наприклад, термометром), перебувають також у термічній рівновазі між собою.
До основних параметрів стану, що піддається безпосередньому виміру, відносяться термічні параметри стану: абсолютний тиск Р (Па), питомий обсяг , (м3/кг) і абсолютна температура Т (К).
2 Рівняння стану. Діаграма рівноважного стану в координатах.
Термічні параметри стану однорідного (гомогенного) тіла в рівноважному стані пов'язані між собою функціональною залежністю
яка називається термічним рівнянням стану. Вид функції різний і залежить від природи та агрегатного стану тіла. Геометрично це рівняння можна представити у вигляді просторової поверхні стану з виділенням областей існування кожної із трьох фаз (газу, рідини й твердого тіла). Проекція поверхні на площину показана на рис.1.
Рис. 1 – Діаграма рівноважного стану в координатах:
О – потрійна крапка; К – критична крапка; ОС – лінія сублімації; ОП – лінія плавлення; ОK – лінія паротворення.
Рівняння стану газу (пари) має вигляд
де коефіцієнт стиску, що залежить від параметрів стану; газова постійна. ( мольна маса, кг/кмоль).
В області низьких тисків і досить високих температур коефіцієнт стиску близький до одиниці. При газ називається ідеальним (рівняння Клапейрона ).