Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Уравнение состояния и термодинамический процессСтр 1 из 27Следующая ⇒
CОДЕРЖАНИЕ Раздел I. Техническая термодинамика Тема 1. Введение. Основные понятия и определения · 1.1. Введение · 1.2. Термодинамическая система · 1.3. Параметры состояния · 1.4. Уравнение состояния и термодинамический процесс Тема 2. Первый закон термодинамики · 2.1. Теплота и работа · 2.2. Внутренняя энергия · 2.3. Первый закон термодинамики · 2.4. Теплоемкость газа · 2.5. Универсальное уравнение состояния идеального газа · 2.6. Смесь идеальных газов Тема 3. Второй закон термодинамики · 3.1. Основные положения второго закона термодинамики · 3.2. Энтропия · 3.3. Цикл и теоремы Карно Тема 4. Термодинамические процессы · 4.1. Метод исследования т/д процессов · 4.2. Изопроцессы идеального газа · 4.3. Политропный процесс Тема 5. Термодинамика потока · 5.1. Первый закон термодинамики для потока · 5.2. Критическое давление и скорость. Сопло Лаваля · 5.3. Дросселирование Тема 6. Реальные газы. Водяной пар. Влажный воздух · 6.1. Свойства реальных газов · 6.2. Уравнения состояния реального газа · 6.3. Понятия о водяном паре · 6.4. Характеристика влажного воздуха Тема 7. Термодинамические циклы · 7.1. Циклы паротурбинных установок (ПТУ) · 7.2. Циклы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) · 7.3. Циклы газотурбинных установок (ГТУ) Раздел II. Основы теории теплообмена Тема 8. Основные понятия и определения Тема 9.Теплопроводность · 9.1. Температурное поле. Уравнение теплопроводности · 9.2. Стационарная теплопроводность через плоскую стенку · 9.3. Стационарная теплопроводность через цилиндрическую стенку · 9.4. Стационарная теплопроводность через шаровую стенку Тема 10. Конвективный теплообмен · 10.1. Факторы, влияющие на конвективный теплообмен · 10.2.Закон Ньютона-Рихмана · 10.3. Критериальные уравнения конвективного теплообмена · 10.4. Расчетные формулы конвективного теплообмена Тема 11. Тепловое излучение · 11.1. Общие сведения о тепловом излучении · 11.2. Основные законы теплового излучения Тема 12.Теплопередача · 12.1. Теплопередача через плоскую стенку · 12.2. Теплопередача через цилиндрическую стенку · 12.3. Типы теплообменных аппаратов · 12.4. Расчет теплообменных аппаратов Раздел III. Теплоэнергетические установки Тема 13. Энергетическое топливо · 13.1. Состав топлива · 13.2. Характеристика топлива · 13.3. Моторные топлива для поршневых ДВС Тема 14. Котельные установки · 14.1. Котельный агрегат и его элементы · 14.2. Вспомогательное оборудование котельной установки · 14.3. Тепловой баланс котельного агрегата Тема 15. Топочные устройства · 15.1. Топочные устройства · 15.2. Сжигание топлива · 15.3. Теплотехнические показатели работы топок Тема 16.Горение топлива · 16.1. Физический процесс горения топлива · 16.2. Определение теоретического и действительного расхода воздуха на горение топлива · 16.3. Количество продуктов сгорания топлива Тема 17. Компрессорные установки · 17.1. Объемный компрессор · 17.2. Лопаточный компрессор Тема 18. Вопросы экологии при использовании теплоты · 18.1. Токсичные газы продуктов сгорания · 18.2. Воздействия токсичных газов · 18.3. Последствия "парникового" эффекта · Литература Раздел I. Техническая термодинамика. Тема 1. Введение. Основные понятия и определения. Введение
Теплотехника – наука, которая изучает методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принципы действия и конструктивные особенности тепловых машин, аппаратов и устройств. Теплота используется во всех областях деятельности человека. Для установления наиболее рациональных способов его использования, анализа экономичности рабочих процессов тепловых установок и создания новых, наиболее совершенных типов тепловых агрегатов необходима разработка теоретических основ теплотехники. Различают два принципиально различных направления использования теплоты – энергетическое и технологическое. При энергетическом использовании, теплота преобразуется в механическую работу, с помощью которой в генераторах создается электрическая энергия, удобная для передачи на расстояние. Теплоту при этом получают сжиганием топлива в котельных установках или непосредственно в двигателях внутреннего сгорания. При технологическом - теплота используется для направленного изменения свойств различных тел (расплавления, затвердевания, изменения структуры, механических, физических, химических свойств). Количество производимых и потребляемых энергоресурсов огромно. По данным Минтопэнерго РФ и фирмы "Shell" [3] динамика производства первичных энергоресурсов даны в таблице 1.1.
Таблица 1.1.
* тут – тонна условного топлива.
Такими теоретическими разделами являются техническая термодинамика и основы теории теплообмена, в которых исследуются законы превращения и свойства тепловой энергии и процессы распространения теплоты. Данный курс является общетехнической дисциплиной при подготовке специалистов технической специальности. Термодинамическая система
Техническая термодинамика (т/д) рассматривает закономерности взаимного превращения теплоты в работу. Она устанавливает взаимосвязь между тепловыми, механическими и химическими процессами, которые совершаются в тепловых и холодильных машинах, изучает процессы, происходящие в газах и парах, а также свойства этих тел при различных физических условиях. Термодинамика базируется на двух основных законах (началах) термодинамики: I закон термодинамики - закон превращения и сохранения энергии; II закон термодинамики – устанавливает условия протекания и направленность макроскопических процессов в системах, состоящих из большого количества частиц. Техническая т/д, применяя основные законы к процессам превращения теплоты в механическую работу и обратно, дает возможность разрабатывать теории тепловых двигателей, исследовать процессы, протекающие в них и т.п. Объектом исследования является термодинамическая система, которой могут быть группа тел, тело или часть тела. То что находится вне системы называется окружающей средой. Т/д система это совокупность макроскопических тел, обменивающиеся энергией друг с другом и окружающей средой. Например: т/д система – газ, находящейся в цилиндре с поршнем, а окружающая среда – цилиндр, поршень, воздух, стены помещения. Изолированная система - т/д система не взаимодействующая с окружающей средой. Адиабатная (теплоизолированная) система – система имеет адиабатную оболочку, которая исключает обмен теплотой (теплообмен) с окружающей средой. Однородная система – система, имеющая во всех своих частях одинаковый состав и физические свойства. Гомогенная система – однородная система по составу и физическому строению, внутри которой нет поверхностей раздела (лед, вода, газы). Гетерогенная система – система, состоящая из нескольких гомогенных частей (фаз) с различными физическими свойствами, отделенных одна от другой видимыми поверхностями раздела (лед и вода, вода и пар). В тепловых машинах (двигателях) механическая работа совершается с помощью рабочих тел – газ, пар Параметры состояния
Величины, которые характеризуют физическое состояние тела называются термодинамическими параметрами состояния. Такими параметрами являются удельный объем, абсолютное давление, абсолютная температура, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, концентрация, теплоемкость и т.д. При отсутствии внешних силовых полей (гравитационного, электромагнитного и др.) термодинамическое состояние однофазного тела можно однозначно определить 3-мя параметрами – уд. объемом (υ), температурой (Т), давлением (Р). Удельный объем – величина, определяемая отношением объема вещества к его массе .υ = V / m , [м3/кг] , (1.1) Плотность вещества – величина, определяемая отношением массы к объему вещества. ρ = m / V , [кг/м3] , (1.2) υ = 1 / ρ ; ρ = 1 / υ ; υ • ρ = 1 . (1.3) Давление – с точки зрения молекулярно-кинетической теории есть средний результат ударов молекул газа, находящихся в непрерывном хаотическом движении, о стенку сосуда, в котором заключен газ. Р = F / S ; [Па] = [Н/м2] (1.4) Внесистемные единицы давления: 1 кгс/м2 = 9,81 Па = 1 мм.водн.ст. 1 ат. (техн.атмосфера) = 1 кгс/см2 = 98,1 кПа. 1 атм. (физическая атмосфера) = 101,325 кПа = 760 мм.рт.ст. 1 ат. = 0,968 атм. 1 мм.рт.ст. = 133,32 Па. 1 бар = 0,1 МПа = 100 кПа = 105 Па. Различают избыточное и абсолютное давление. Избыточное давление (Ри)– разность между давлением жидкости или газа и давлением окружающей среды. Абсолютное давление (Р)– давление отсчитываемое от абсолютного нуля давления или от абсолютного вакуума. Это давление является т/д параметром состояния. Абсолютное давление определяется: 1). При давлении сосуда больше атмосферного: Р = Ри + Ро ; (1.5) 2). При давлении сосуда меньше атмосферного: Р = Ро + Рв ; (1.6) где Ро – атмосферное давление; Рв – давление вакуума. Температура – характеризует степень нагретости тел, представляет собой меру средней кинетической энергии поступательного движения его молекул. Чем больше средняя скорость движения, тем вышетемпература тела. За т/д параметр состояния системы принимают термодинамическую температуру (Т), т.е. абсолютную температуру. Она всегда положительна, При температуре абсолютного нуля (Т=0) тепловые движения прекращаются и эта температура является началом отсчета абсолютной температуры. Уравнение состояния и термодинамический процесс
Основные т/д параметры состояния Р, υ, Т однородного тела зависят друг от друга и взаимно связаня между собой определенным математическим уравнением, который называется уравнением состояния: f (Р, υ, Т) = 0 . (1.7) Равновесным состоянием называется состояние тела, при котором во всех его точках объема Р, υ и Т и все другие физические свойства одинаковы. Совокупность изменений состояния т/д системы при переходе из одного состояния в другое называется термодинамическим (т/д) процессом. Т/д процессы бывают равновесные и неравновесные. Если процес проходит через равновесные состояния, то он называется равновесным. В реальных случаях все процессы являются неравновесными. Если при любом т/д процессе изменение параметра состояния не зависит от вида процесса, а определяется начальным и конечным состоянием, то параметры состояния называются функцией состояния. Такими параметрами являются внутренняя энергия, энтальпия, энтропия и т.д. Интенсивные параметры – это параметры не зависящие от массы системы (давление, температура). Аддитивные (экстенсивные) параметры – параметры, значения которых пропорциональны массе системы (Объем, энергия, энтропия и т.д.). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-05-27; просмотров: 219. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |