1. *Первый закон динамики.

2. Параметры рабочего тела p,V,T,U,i,S.

3. Внутренняя энергия рабочего тела

4. Внутренняя энергия рабочего тела. Физический смысл и размерность.

5. Процессы обратимые и необратимые. Равновесные и неравновесные.

6. Энтальпия. Физические свойства.

7. Теплоёмкость рабочего тела

8. Изохорный процесс газа

9. Изобарный процесс газа.

10. Изотермический процесс газа.

11. Адиабатный процесс газа.

12. Второй закон термодинамики

13. Формулировки второго закона термодинамики.

14. Цикл Карно и его свойства.

15. Таблицы водяного пара.

16. i – S диаграмма водяного пара.

17. Адиабатический процесс водяного пара. Изображение процесса в p – V , i – S и T –S диаграммах.

18. Многоступенчатое сжатие в компрессоре.

19. Цикл ДВС со сгоранием при V=const

20. Цикл ДВС со сгоранием при p=const

21. Цикл ДВС с подводом тепла при V и p =const

22. Цикл ДВС со смешанным подводом тепла.

23. Цикл газотурбинной установки

24. Цикл паросиловой установки. Цикл Ренкина.

25. Цикл воздушной компрессорной холодильной установки.

26. Цикл паровой компрессорной холодильной установки.

27. Процесс парообразования в p – V диаграмме.

28. Процесс p =const водяного пара. Изображение процесса в p – V , i – S и T –S диаграм­мах.

29. Повторный перегрев пара.

30. Процесс T=const водяного пара. Изображение процесса в p – V , i – S и T –S диа­граммах.

31. Таблицы средних теплоёмкостей. Определение теплоты при помощи таблиц.

32. Удельные расходы пара и тепла в паросиловых установках

33. Цикл газотурбинной установки с регенерацией.

34. Уравнение состояния рабочего тела.

35. Формула Майера.

36. Понятие «Холодильный коэффициент».

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ДИНАМИКИ.

Первый закон термодинамики является частным случаем общего закона сохранения и превращение энергии применительно к процессам взаимного превращения теплоты и работы. Закон утверждает, что сумма всех видов энергии изолированной системы при любых происходящих в системе процессах остается постоянной:

При осуществлении термодинамиче­ского процесса подводимая к телу теплота Q идет на изменение его внутренней энергии и совершение механической работы:

Для 1 кг рабочего тела

.

ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ТЕЛА P,V,T,U,I,S.

Величины, характеризующие тело в данном состоянии, называют параметрами состоя­ния. Чаще всего состояние тела определя­ется следующими параметрами: удельным объемом, давлением, энтальпией и тем­пературой.

Удельный объем (v) тела представляет со­бой объем единицы его массы. В техниче­ской термодинамике за единицу массы при­нимают килограмм (кг), за единицу объ­ема— кубический метр (м³). Если V — объем в м³, занимаемый телом массой М в кг, то удельный объем

Плотность – величина обратная удельному объему

Давление р в Международной системе еди­ниц (СИ) измеряют в паскалях. Паскаль (Па) — давление, вызы­ваемое силой 1 ньютон (Н), равномерно распределенной по нор­мальной к ней поверхности площадью 1 м². Таким образом, в единицах СИ паскаль из­меряют в ньютонах на квадратный метр (Н/м²).

Температура характеризует степень нагре­того тела. Ее измеряют или по термодина­мической температурной шкале, или по международной практической температур­ной шкале. Единицей термодинамической температуры является кельвин (К), пред­ставляющий собой 1/273,16 часть термоди­намической температуры тройной точки воды.

Энтальпия

Энтальпией термодинамического тела называют сумму внутренней энергии u и произ­ведения pv.

где dl_t - есть дифференциал технической работы (dl_t = - vdp).

Полученное уравнение является также вто­рой формулировкой первого закона термо­динамики, используя понятия энтальпии и технической работы.

Величина i может также рассматриваться как параметр состояния термодинамиче­ского тела наряду с ранее введенными p, v, T, и. Физический смысл величины i может пояснен на основе уравнения dq = di - vdp, которое для процесса p = const запи­шется как:

dq_p = di . (86)

Откуда следует, что di есть элементарное количество теплоты, подведенное к термо­динамическому телу в процессе постоян­ного давления.

Изменение энтальпии в любом процессе определяется только начальным и конеч­ным состояниями тела и не зависит от ха­рактера процесса.

Энтропия является функцией состояния, поэтому её изменение в термодинамическом процессе опреде­ляется только начальными и конеч­ными значениями параметров состоя­ния. Изменение энтропии в основных термодинамических процессах:

в изохорном

в изобарном

в изотермическом

в адиабатном

в политропном

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ РА­БО­ЧЕГО ТЕЛА, ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ И РАЗМЕРНОСТЬ.

Внутренняя энергия – это вся энер­гия заключенная в теле или системе тел. Эту энергию можно представить в виде суммы отдельных видов энергий: ки­нетической энергии молекул, включающей энергию поступательного и вращательного движения молекул, а также колебательного движения атомов в самой молекуле; энергии электронов; внутриядерной энергии; энергии взаимодействия между ядром молекулы и электронами; потенциальной энергии или энергии положения молекул в каком либо внешнем поле сил; энергии электромагнитного излучения.

Полную внутреннюю энергию тела принято обозначать U (Дж), а удельную внутреннюю энергию u (Дж/кг).

Внутренняя энергия равна:

Где – внутренняя кинетическая энергия молекул, внутренняя по­тенциальная энергия молекул, – по­стоянная интегрирования.

В технической термодинамике рассматриваются только такие процессы, в которых изменяются кинетическая и потенциальная составляющие внутренней энергии.

Изменение внутренней энергии идеального газа для любого процесса при бесконечно малом изменении состояния (для 1 кг)

В теплотехнических расчётах обычно требуется знать изменение внутренней энергии , а не её абсолютное значение; поэтому начало отсчёта (0 К или 0⁰ С) для конечного результата ( ) не имеет значения.

где - средняя массовая теплоёмкость при постоянном объёме в пределах

Таким образом, изменение внутренней энергии идеального газа для любого процесса равно произведению средней теплоёмкости при постоянном объёме на разность температур газа.

Процессы обратимые и не­обратимые. Равновесные и неравновесные

Термодинамический процесс – это по­следовательное изменение состояния тела, происходящее в результате энер­гетического взаимодействия рабочего тела с окружающей средой.

Понятия обратимый и необратимый термодинамический процесс тесно связаны с равновесием системы. Рас­смотрим такую термодинамическую систему у которой отсутствует тепло­обмен с окружающей средой (адиабат­ная термо­динамическая система). Происходящие в такой системе термо­динамические процессы называют об­ратимыми, если система в ходе пря­мого и обратного процесса вернется в исходное состояние без какого-либо дополнительного теплового воздей­ствия окружающей среды на систему. В случае если система в ходе обрат­ного процесса не может возвратиться в исходное состояние или для этого тре­буется подвод тепла, то такой процесс называется необратимым.

Процесс при каждом изменении дав­ления и температуры может быть об­ратимым только в том случае, когда на протяжении всего процесса от точки к точке термодинамической си­стемы давление постоянно и темпера­тура в каждой точке равна темпера­туре окружающей среды или их раз­ность бесконечно мала.

обратимые термодинамические про­цессы являются идеальным или тео­ретическим случаем. Все реальные процессы являются необратимыми, так как на практике выполнение условия квазистатичности трудно вы­полнимо. Кроме того, необратимость процессов вызывается наличием внутреннего трения в рабочем теле и поверхностного трения в техническом оборудовании (течение в сопле, тре­ние поверхности поршня о стенку ци­линдра и т.д.). Для преодоления тре­ния всегда необходимо затратить не­которое количество механической ра­боты, которая в ходе процесса пре­вращается в тепло.

Энтальпия. Физические свойства

Энтальпией термодинамического тела называют сумму внутренней энергии u и произ­ведения p v.

где dl_t - есть дифференциал техниче­ской работы (dl_t = - vdp).

П олученное уравнение является также второй формулировкой первого за­кона термо­динамики, используя поня­тия энтальпии и технической работы.

Величина i может также рассматри­ваться как параметр состояния термо­динамического тела наряду с ранее введенными p, v, T, u. Физический смысл величины i может пояснен на основе уравнения (dq = di - vdp), ко­торое для процесса p = const запи­шется как: dq_p = di .

Откуда следует, что di есть элемен­тарное количество теплоты, подве­денное к термодинамическому телу в процессе постоянного давления.

Изменение энтальпии в любом процессе определяется только начальным и конеч­ным состояниями тела и не зависит от промежуточных состояний и ха­рактера процесса.

Теплоёмкость рабочего тела

Теплоемкостью называют количество теплоты, которое необходимо сооб­щить телу (газу), чтобы повысить тем­пературу какой-либо количественной единицы на 1° С.

Для определения значений перечис­ленных выше тепло­емкостей доста­точно знать величину одной какой-либо - из них. Удобнее, всего иметь величину мольной теплоем­кости, то­гда массовая теплоемкость:

а объемная теплоемкость:

Объемная и массовая теплоемкости связаны между собой зависимостью:

где - плотность газа при нормаль­ных условиях.

Теплоемкость газа зависит от его тем­пературы. По этому признаку разли­чают среднюю и истинную теплоём­кость.

Если q- количество теплоты , сообща­емой единице количества газа (или от­нимаемого от него) при изменении температуры газа от t₁ до t₂ то

Представляет собой среднюю тепло­ёмкость в пределах . Предел этого отношения, когда разность температур стремиться к нулю, называют истинной теплоёмко­стью.