- •Техническая термодинамика
- •Введение
- •1. Основные понятия
- •1.1. Термодинамическая система, параметры состояния, уравнение состояния
- •1.2. Термодинамический процесс
- •1.3. Смеси газов, теплоемкость газов и газовых смесей
- •2. Первый закон термодинамики
- •2.1. Внутренняя энергия, работа изменения объема, теплота
- •2.2. Аналитическое выражение первого закона термодинамики
- •2.3. Энтальпия. Уравнение первого закона термодинамики через изменение энтальпии. Техническая работа
- •2.4. Уравнение первого закона термодинамики для потока газа
- •3. Второй закон термодинамики
- •3.1. Содержание и формулировки второго закона термодинамики. Круговые процессы или циклы. Цикл Карно
- •3.2. Энтропия. Аналитическое выражение второго закона термодинамики. Физический смысл энтропии. Тепловая диаграмма т, s
- •4. Термодинамические процессы идеального газа
- •4.1. Метод исследования процессов
- •4.2. Изохорный, изобарный, изотермический процессы
- •4.3. Адиабатный процесс
- •4.4. Политропный процесс
- •5. Равновесие термодинамических систем Термодинамические потенциалы.
- •6. Дифференциальные уравнения термодинамики
- •7. Реальные газы
- •8. Водяной пар
- •8.1. Основные понятия и определения
- •8.2. Процесс парообразования при постоянном давлении Диаграмма p, для пара. Расчет параметров
- •8.3. Таблицы водяного пара t, s и h, s-диаграммы для пара
- •8.4. Термодинамические процессы для пара Уравнение Клапейрона - Клаузиуса
- •9. Влажный воздух
- •10. Истечение и дросселирование газов и паров
- •10.1 Истечение газов. Основные понятия и математическое описание Адиабатное истечение из суживающегося сопла. Сопло Лаваля
- •10.2 Истечение пара. Истечение с учетом трения
- •10.3. Дросселирование газов и паров
- •11. Сжатие газов. Компрессоры.
- •11.1. Одноступенчатый компрессор объемного действия
- •11.2. Многоступенчатый компрессор
- •12. Циклы паросиловых установок
- •12.1. Цикл Карно для насыщенного пара
- •12.2. Цикл Ренкина
- •12.3. Цикл с промежуточным перегревом пара
- •12.4. Регенеративный цикл паросиловой установки
- •12.5. Теплофикационный цикл
- •13. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •13.1. Цикл двс с изохорным подводом теплоты
- •13.2 Цикл двс с изобарным подводом теплоты
- •13.3 Цикл двс со смешанным подводом теплоты
- •14. Циклы газотурбинных установок
- •14.1 Цикл гту с изобарным подводом теплоты
- •14.2 Цикл гту с изобарным подводом теплоты и регенерацией
- •14.3 Цикл гту с изохорным подводом теплоты
- •15. Циклы парогазовых установок
- •Библиографический список
Стародубцев Владимир Алексеевич
Техническая термодинамика
Учебное пособие
Омск 1999
УДК 536.7 (075)
ББК 31.31я73
Авторский знак С 77
Рецензенты:
Ю.И. Сердюк, канд техн.наук, зав.каф. «Двигатели», СибАДИ
В.Р. Ведрученко, д-р техн.наук, проф. каф. «Теплоэнергетика», ОмГУПС
Учебное пособие составлено в соответствии с требованиями «Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования» для специальности 121100 - «Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» (специализация 121112 - «Гидравлические системы и агрегаты теплоэнергетики, их эксплуатация»). В лаконичной форме изложены основные разделы технической термодинамики, принципы и методы преобразования теплоты в работу в различных тепловых двигателях. Достаточно полно рассмотрены циклы паросиловых установок, парогазовые циклы, истечение и дросселирование идеальных и реальных газов.
При составлении учебного пособия автор использовал свой опыт педагогической работы в Омском государственном техническом университете на факультетах энергетического и неэнергетического профиля.
Введение
Термодинамика - это наука о закономерностях превращения энергии.
В основу термодинамики положены два основных закона (или начала), установленные опытным путем. Первый закон термодинамики характеризует количественную сторону процессов превращения энергии, а второй - устанавливает качественную сторону (направленность) процессов.
Термодинамику в зависимости от круга рассматриваемых вопросов и целей исследования делят на физическую (или общую), химическую и техническую. В физической термодинамике даются представления об общих теоретических основах термодинамики и о закономерностях превращения энергии в разнообразных физических явлениях, безотносительно к какому-либо конкретному приложению. Химическая термодинамика представляет собой приложение общих термодинамических положений к явлениям, в которых процессы обмена энергией сопровождаются изменениями химического состава участвующих тел.
Техническая термодинамика изучает применение законов термодинамики к процессам взаимного превращения теплоты и работы.
Термодинамика как наука характеризуется своим специфическим методом описания изучаемых явлений. Главные особенности термодинамического метода состоят в следующем.
1. Термодинамический метод построен на использовании небольшого числа обобщенных закономерностей, установленных в результате накопления и научного анализа огромного количества опытных фактов, что позволяет рассматривать эти закономерности как объективные законы природы.
2. Для описания процессов обмена энергией и свойств различных тел в термодинамике используются физические понятия и величины, не связанные с существующими представлениями о микроскопическом (молекулярном, атомарном и т.д.) строении материи. Эти величины характеризуют итоговые результаты действия огромного числа микрочастиц вещества, когда влияние каждой отдельной частицы становится неразличимым. Подобного рода величины называются феноменологическими или термодинамическими. Примерами феноменологических величин являются температура, давление, плотность.
Такой подход к изучению физических явлений часто называют феноменологическим методом. Преимущество феноменологического метода состоит в том, что справедливость термодинамических соотношений и выводов не нарушается, когда в ходе развития физики непрерывно углубляются или даже в корне изменяются представления о строении вещества.
Недостаток феноменологического метода состоит в том, что для его применения требуется знание физических свойств конкретных рабочих тел. Эти свойства не могут быть определены методами термодинамики и требуют поэтому экспериментального исследования.