Дисциплина «Техническая термодинамика» является теоретической основой и фундаментальной базой специальных дисциплин при подготовке инженера- строителя по


НазваниеДисциплина «Техническая термодинамика» является теоретической основой и фундаментальной базой специальных дисциплин при подготовке инженера- строителя по
Дата публикации22.10.2014
Размер141 Kb.
ТипРеферат
referatdb.ru > Математика > Реферат
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина «Техническая термодинамика» является теоретической основой и фундаментальной базой специальных дисциплин при подготовке инженера– строителя по специальности «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна», таких как «Строительная теплофизика», «Отопление», «Теплогенерирующие установки», «Вентиляция», «Кондиционирование воздуха и холодоснабжение», «Теплоснабжение», «Газоснабжение».

Целью преподавания дисциплины «Техническая термодинамика» является подготовка инженеров – строителей, владеющих навыками грамотной эксплуатации современного теплового оборудования с целью интенсификации и оптимизации энерготехнологических процессов, максимальной экономии энергии, топлива и материалов, защиты окружающей среды от загрязнений ее продуктами сгорания топлива.

В соответствии с требованиями к подготовке специалистов в области термодинамики инженер – строитель должен знать: основные формы передачи энергии; первый и второй законы термодинамики; термодинамические процессы с газами и парами; циклы компрессоров и тепловых двигателей, паросиловых и холодильных установок, виды преобразователей энергии. В результате изучения дисциплины он должен уметь: определить изменение рабочих параметров газов и паров, количество подведенной теплоты и совершенную работу в различных процессах с газами и парами; выполнить анализ работы компрессоров и тепловых двигателей, паросиловых и холодильных установок.

Дисциплина «Техническая термодинамика» базируется на знаниях студентов, полученных ими в процессе изучения общенаучных и общеинженерных дисциплин учебного плана: высшей математики, физики, химии.

^ СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Введение. Основные понятия и определения.
Предмет технической термодинамики и ее задачи. Теплота и работа как формы передачи энергии. Рабочее тело. Термодинамические системы. Основные параметры состояния. Равновесное и неравновесное состояние. Уравнение состояния.

Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия работы тела как функции состояния. Работа изменения объема рабочего тела. Сущность первого закона термодинамики и его формулировки. Аналитическое выражение первого закона термодинамики, принцип эквивалентности теплоты и работы.

Уравнение состояния идеальных газов. Основные законы идеальных газов. Смеси идеальных газов.

Основные определения теплоемкости идеальных газов. Теплоемкости Ср и Сv. Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости. Зависимость теплоемкости от температуры. Теплоемкость газовых смесей.
^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ.
Материалы первой темы представляют собой необходимый комплекс определений и понятий, на базе которых излагаются последующие темы. Поэтому студенты должны усвоить это понятие и определения. Необходимо обратить внимание на принципиальное различие между внутренней энергией как функцией состояния газа и теплотой, а так же работой как функцией протекания процесса, т.е. внутренняя энергия вполне определена для каждого заданного состояния газа, работа и теплота вообще не существуют для отдельного состояния, они проявляются лишь при наличии процесса изменения состояния газа и, естественно, зависят от характера протекания процесса.
^ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ.

1. Что понимается под термодинамической системой?

2. Каким числом независимых параметров характеризуется состояние рабочего тела?

3. Какое состояние рабочего тела называется равновесным и какое неравновесным?

4. Что называется термодинамическим процессом?

5. Какие процессы называются обратимыми и какие необратимыми?

6. Каковы условия обратимости процессов?

7. Дайте формулировку и аналитические выражения первого закона термодинамики ?

8. Что такое "функция состояния" и "функция протекания процесса" приведите примеры этих функций?

9. Когда теплота, работа и изменение внутренней энергии считаются положительными и когда отрицательными?

10. Как записывается термическое уравнение состояния идеальных газов?

11. Перечислите основные законы идеальных газов?

12. Что такое газовая смесь и какие способы задания ее состава?

13. В чем отличие понятий "истинная теплоемкость" и "средняя теплоемкость"?

14. Связь между теплоемкостями Ср и Сv для идеального газа?

15. Как определяется теплоемкость газовых смесей?

^ ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ
Изохорный процесс. Изобарный процесс. Изотермический процесс. Политропные процессы. Уравнение процессов, их изображение в р-V диаграмме. Расчет количества теплоты и работы. Показатель политропы.
^ ВОПРОСИ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Как называется процесс, в котором вся подведенная теплота идет на увеличение внутренней энергии?

2. Как называется процесс, в котором все подведенная теплота идет на совершение работы?

3. Как называется процесс, в котором работа совершается лишь за счет уменьшения внутренней энергии?

4. Как называется процесс, в котором подведенная к рабочему телу теплота численно равна изменению энтальпии?

5. Какой процесс называется политропным?

6. При каких значениях показателя политропы n можно получить уравнения основных термодинамических процессов?

^ ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
Обратимые циклы и оценка эффективности их работы. Основные формулировки второго закона термодинамики. Цикл Карно, теорема Карно. Энтропия, Т- S диаграмма идеального газа. Регенеративный цикл. Среднеинтегральная температура. Изменение энтропии в необратимых процессах. Физический смысл энтропии и эксергия теплоты. Аналитическое выражение второго закона термодинамики. Статистический характер второго закона термодинамики.
^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Необходимо усвоить, что поскольку термический к.п.д. цикла Карно всегда меньше единицы и имеет наибольшее значение по сравнению . других циклов, работающих в тех же интервалах температур, то никакими новыми конструкциями тепловых двигателей нельзя в цикле всю подведенную теплоту превратить в полезную работу. Для увеличения нужно стремиться к таким процессам, образующим цикл, в которых среднеинтегральная температура подвода теплоты была бы как можно больше, а среднеинтегральная температура отвода теплоты как можно меньше.

Нельзя смешивать понятие "энтропия тела" и "энтропия системы". Энтропия как функция состояния определенного тела (газа или пара) обладает вполне определенным свойством – изменение ее при протекании какого-либо процесса не зависит от характера протекания процесса, а лишь от параметров тела в начальном и конечном состояниях его. Поэтому изменение ее S может быть положительным, отрицательным или равным нулю в зависимости от того, подводится или отводится теплота от тела или процесс происходит без теплообмена. Энтропия не является функцией состояния системы, состоящей из нескольких тел (рабочее тело, холодильники и источники теплоты), каждое из которых характеризуется своими параметрами. Поэтому на изменение энтропии системы влияет характер процесса теплообмена между рабочим телом и источниками теплоты. Если эти процессы теплообмена обратимы, то энтропия системы не изменяется, при необратимых процессах теплообмена энтропия системы растет. Теория Клаузиуса "тепловой смерти" вселенной несостоятельна, т.к. дифференциальные соотношения термодинамики несправедливы для микромера, в котором расстояния между частицами материи сравнимы с дифференциалом исследуемого объекта и в изложении Больцмана второй закон имеет статистическое толкование, т.е. не является абсолютным законом природы.
^ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Какой цикл называется прямым и какой обратным?

2. Чем оценивается эффективность прямого и обратного циклов?

3. В чем сущность второго закона термодинамики? Приведите его основные формулировки.

4. Из каких процессов состоит цикл Карно и почему его называют идеальным?

5. Энтропия, ее физический смысл.

6. Что называют эксергией теплоты?

7. Как изображаются основные процессы идеального газа в TS– диаграмме?.

8. Что называется среднеинтегральной температурой? Каково аналитическое выражение второго закона термодинамики?

^ СВОЙСТВА РЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ
Внутренняя энергия реального газа. Сжимаемость реальных газов. Термические коэффициенты. Уравнения Максвелла. Связь между Ср и Cv для реального газа. Уравнение Ван-дер-Ваальса и его анализ. Теория ассоциации и другие уравнения состояния реальных газов.

Пары. Основные понятия. Парообразование в pVдиаграмме. Тройная точка. Влажный пар и его параметры. ТS- диаграмма водяного пара. iS – диаграмма водяного пара. Расчет основных процессов водяного пара.
^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Необходимо уяснить, что расчетные формулы, применявшиеся при изучении идеальных газов, здесь, как правило, недействительны. При рассмотрении отдельных видов уравнения состояние реального газа необходимо понять, на каком физическом фундаменте строились эти уравнения. Надо разобраться в закономерностях парообразования при различных давлениях, фазовых состояниях воды, определении основных параметров пара по таблицам и диаграммам. Затем изучаются закономерности основных процессов с водяным паром, способы расчета параметров и изображение процессов в диаграммах – pV, TS, iS.
Вопросы для самопроверки

  1. Как определяется внутренняя энергия реального газа?

  2. Как определяются термические коэффициенты и какова связь между ними?

  3. Что учитывается при выводе уравнения Ван– дер– Ваальса?

  4. В чем суть теории ассоциации?

  5. Что такое испарение и кипение?

  6. Какой пар называется сухим насыщенным?

  7. Каков физический смысл пограничных кривых?

  8. Какой пар называется перегретым?

  9. Какой пар называется влажным насыщенным и что такое степень сухости?

  10. Как определить удельный объем, энтальпию и энтропию влажного пара?

  11. Чем характерна критическая точка?

  12. Какими параметрами характеризуется состояние влажного, сухого и перегретого пара?

  13. Изобразите pV– и TS– диаграммы водяного пара и покажите в них характерные области и линии фазовых переходов.

  14. Изобразите основные термодинамические процессы с паром в pV– ,TS–, iS– диаграммах.

  15. Чем характерна тройная точка? Каковы значения ее параметров для воды?


^ ВЛАЖНЫЙ ВОЗДУХ
Основные определения. Относительная влажность воздуха. Средняя молекулярная масса, газовая постоянная и плотность влажного воздуха. Влагосодержание и энтальпия влажного воздуха, id диаграмма влажного воздуха. Температура мокрого термометра. Температура адиабатного насыщения влажного воздуха.
^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Необходимо усвоить основные зависимости влажного воздуха как смеси сухого воздуха с перегретым водяным паром, который считается идеальным газом. Разобраться в построении и использовании id диаграммы влажного воздуха.
^ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Дайте определение влажного воздуха.

2. Что такое насыщенный и ненасыщенный влажный воздух?

3. Что такое абсолютная и относительная влажность, влагосодержание?

4. Что такое температура точки росы?

5. Как строится id диаграмма влажного воздуха.

  1. Почему температура мокрого термометра всегда ниже температуры воздуха



^ ТЕРМОДИНАМИКА ПОТОКА
Уравнение первого закона термодинамики для потока. Техническая работа потока. Работоспособность (эксергия) потока. Потеря эксергии потока в необратимых процессах. Адиабатное течение газов в каналах. Истечение газов через суживающиеся сопла. Истечение газа через комбинированные сопла и диффузоры. Истечение водяного пара. Необратимое истечение.

Дросселирование газов и паров. Сущность процесса. Изменение параметров в процессе дросселирования. Особенности дросселирования идеального и реального газов. Понятие о эффекте Джоуля – Томсона. Понятие о температуре инверсии. Условное изображение процесса дросселирования в iS – диаграмме.
^ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Напишите уравнение первого закона термодинамики для газового потока и дайте объяснение отдельным членам, входящим в него.

2. Что такое техническая работа потока и как ее определить из pV – диаграммы?

3. Что такое сопло и диффузор?

4. Что такое критическая скорость истечения?

5. Как записывается уравнение неразрывности для потока?

6. При каких условиях применяется комбинированное сопло Лаваля?

7. Какой процесс называется дросселированием?

8. Как изменяются параметры влажного пара при дросселировании?

9. Как и в зависимости от чего меняется температура реального газа при дросселировании?
^ КОМПРЕССИЯ ГАЗОВ И ПАРОВ
Назначение и типы компрессоров. Термодинамический анализ работы компрессора. Многоступенчатое сжатие. Расход мощности на привод компрессора. Индикаторная диаграмма поршневого компрессора. Изотермический и адиабатный к.п.д. компрессора.
Методические указания
При изучении поршневых компрессоров необходимо уяснить два важных положения: а) причины применения многоступенчатых компрессоров и б) целесообразность применения промежуточного охлаждения и охлаждения самих цилиндров компрессоров.
^ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Какая машина называется компрессором?

2. Какие процессы возможны при сжатии газа в компрессоре?

3. Какой процесс сжатия является наивыгоднейшим и при каком процессе

затрачивается наибольшая работа?

4. Почему применяют многоступенчатое сжатие?

5. Что такое индикаторная диаграмма поршневого компрессора?

^ ГАЗОВЫЕ ЦИКЛЫ
Циклы двигателей внутреннего сгорания с изобарным, изохорным и смешанным подводом теплоты и их изображение в рV -диаграмме. Циклы газотурбинных установок и методы повышения их к.п.д.
^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
При изучении идеальных циклов газовых двигателей нужно обратить внимание на то, что быстропротекающие процессы расширения и сжатия в любых двигателях можно считать адиабатными. В газотурбинных установках осуществляется полное расширение газа до давления окружающей среды, поэтому процесс отвода теплоты принимается изобарным. В поршневых двигателях газы выбрасываются из цилиндра с давлением в 2– 4 раза большим атмосферного, поэтому процесс отвода теплоты принимается изохорным. Термический к.п.д. любого газового цикла растет с увеличением степени сжатия.
^ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. На какие группы делятся поршневые двигатели внутреннего сгорания?

2. Устройство и работа четырехтактного карбюраторного двигателя.

3. Устройство и работа четырехтактного дизеля.

4. Дать описание идеального термодинамического цикла с подводом теплоты при V = const, формулу для термического к.п.д. и ее анализ.

5. Дать описание идеального цикла с подводом теплоты при p = const, формулу для термического к.п.д. и ее анализ.

6. Чем вызвано создание д.в.с. со смешенным подводом теплоты.

7. Дать описание идеального цикла д.в.с. со смешанным подводом теплоты, формулу термического к.п.д. , ее анализ и изобразить цикл в pV – диаграмме.

8. Дать описание газотурбинной установки с горением топлива при p = const и ее термический к.п.д.

9. Какие методы существуют для повышения к.п.д. газотурбинной установки.

ЦИК^ ЛЫ ПАРОСИЛОВЫХ УСТАНОВОК
Цикл Карно для водяного пара и его недостатки. Цикл Ренкина. Мощность и энергетические потери паросиловых установок. Влияние параметров пара на термический к.п.д. цикла Ренкина. Цикл с промежуточным перегревом пара. Регенеративный цикл. Теплофикационные циклы. Циклы бинарных парогазовых установок. Методы прямого преобразования энергии.
^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Рассматривая циклы паросиловых установок следует понять, почему для пара цикл Карно не применяется, хотя изотермические процессы с влажным паром осуществляется достаточно просто. Разобраться с преимуществами цикла Ренкина перед циклом Карно и способами повышения экономичности паросиловых установок.
^ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Как изображаются в TS – диаграмме циклы Карно и Ренкина?

2. От каких параметров зависит к.п.д. цикла Ренкина?

3. В чем вред работы турбины на паре с большой влажностью?

4. Для чего применяется вторичный перегрев пара?

5. Что дает и как осуществляется регенеративный подогрев питательной воды?

6. Что дает применение парогазовых циклов?

7. В чем сущность и экономическая целесообразность совместной выработки электроэнергии и теплоты?

^ ЦИКЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК И ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ
Общие характеристики холодильного цикла. Циклы воздушной, паро-компреесионной, пароэжекторной и абсорбционной холодильных установок. Цикл теплового насоса.
^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
При изучении циклов холодильных установок следует обратить внимание на то, что для холодильных машин эталоном является обратный цикл Карно.
^ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Какой параметр характеризует эффективность холодильной установки?

2. Каковы основные недостатки воздушной холодильной установки?

3. Изобразите в ТS диаграмме цикл парокомпрессионной холодильной установки.

4. Какими свойствами должны обладать хладагенты?

5. Как работает тепловой насос?

Элементы химической термодинамики
Основные понятия термодинамики химических реакций. Тепловой эффект химических реакций. Закон Гесса и его следствие. Закон Кирхгофа. Скорость химических реакций и закон действующих масс. Термодинамические условия равновесия химических реакций. Свободная энергия и изобарный потенциал как характеристическая функции. Максимальная работа химических реакций. Уравнение Гиббса – Гельмгольца. Максимальная работа как мера химического средства. Уравнение изотермы химической реакции. Закон Вант – Гоффа. Зависимость скорости реакции от температуры. Тепловой закон Нернста.



Похожие рефераты:

Строительство различных объектов связано с топографическими изысканиями...
Геодезия является одной из ведущих дисциплин при подготовке инженера-мелиоратора и инженера-строителя
Методические рекомендации к изучению по дисциплине Проектирование...
Дисциплина «Проектирование систем электроснабжения по отраслям» является одной из специальных дисциплин (специализации) определяемой...
Методические указания по проведению государственного комплексного...
Государственный экзамен по специальности Агрономия является завершающим этапом в изучении специальных дисциплин студентам высших...
Краткий курс лекций По дисциплине «Инженерная графика» Специальность: 2-360531
Знания и умения, приобретенные по дисциплине, послужат основой при изучении общепрофессиональных и специальных дисциплин, выполнения...
Пояснительная записка клиническая фармакология является одной из...
Уже ни у кого не возникает сомнений о том, что клиническая фармакология прочно заняла свое место среди других базисных дисциплин...
Пояснительная записка клиническая фармакология является одной из...
Уже ни у кого не возникает сомнений о том, что клиническая фармакология прочно заняла свое место среди других базисных дисциплин...
Методические рекомендации и указания по изучению дисциплины по дисциплине «Менеджмент»
«Макроэкономика», «Экономическая политика». Дисциплина «Теория и практика менеджмента» в дальнейшем будет базой при изучении следующих...
Методические указания со пгу 18. 1/15 Министерство образования и науки Республики Казахстан
«Макроэкономика», «Экономическая политика». Дисциплина «Теория и практика менеджмента» в дальнейшем будет базой при изучении следующих...
Жанаталап Кабиденович Нуркенов
Его трудовая биография, как у многих, началась очень рано и вместила самые разные профессии: от конюха в больнице и кочегара на пароходе,...
Программа дисциплины «Техническая термодинамика»
Степанова О. А., канд техн наук, доцент, зав кафедрой «Техническая физика и теплоэнергетика»

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза