- •Раздел I. Основы технической Термодинамики
- •Тема 1.1 Основные понятия и определения.
- •Термодинамическая система
- •Термодинамическое состояние и термодинамический процесс
- •Тема 1.2 Основные законы идеальных газов
- •Термические параметры состояния и единицы их измерения
- •Понятие про реальные и идеальные газы
- •Уравнение состояния термодинамической системы
- •Уравнение состояния идеального газа
- •Численное значение газовой постоянной, отнесенной к 1 кг газа (удельной газовой постоянной), можем вычислить по формуле
- •Тема 1.3 Газовые смеси
- •Уравнение Менделеева – Клайперона
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Список используемой литературы Основная
- •Дополнительная
- •Тема 1.4 Теплоемкость газов
- •Тема 1.5 Первый закон термодинамики Вопросы темы
- •Полная и внутренняя энергии системы
- •Работа и теплота в термодинамическом процессе
- •Первый закон термодинамики
- •Графическое изображение работы
- •Энтальпия и энтропия рабочего тела
- •Тема 1.6 Процессы изменения состояния идеальных газов
- •Изохорический процесс
- •Изобарический процесс
- •Адиабатный процесс
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Список используемой литературы Основная
- •Дополнительная
- •Тема 1.7 Второй закон термодинамики
- •Сущность и формулировки второго закона термодинамики.
- •Термический кпд. Холодильный коэффициент.
- •Истолкование второго закона термодинамики
- •Цикл Карно
- •Регенеративный цикл Карно
- •Цикл Карно
- •Математическое выражение второго закона термодинамики
- •Литература Основная
- •Дополнительная
- •Свойства и процессы реальных газов и паров.
- •Тема 1.8 Водяной пар
- •Параметры состояния жидкости и пара.
- •Основные термические процессы водяного пара
- •Тема 1.9 Влажный воздух
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Список литературы
- •Тема 1.10 Сток и дросселирование газов и паров.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Список литературы
- •Тема 1.11 Термодинамический цикл теплосиловых установок.
- •Циклы двигателей внутреннего сгорания
- •Циклы газовых турбин и реактивных двигателей
- •Циклы реактивных двигателей.
- •Циклы паросиловых установок.
- •Циклы холодильных установок и тепловых насосов.
- •Цикл паровой компрессионной холодильной установки.
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Список литературы
- •Модуль V.
- •Раздел II. Теория теплообмена
- •Тема 2.1 Основные понятия и определения. Лучистый теплообмен.
- •Сумма энергии собственного и отражательного излучения составляет эффективное излучение тела.
- •Основные законы излучения абсолютно черного тела
- •Тема 2.2 Теплопроводность
- •Закон Фурье
- •Коэффициент теплопроводности
- •Дифференциальное уравнение
- •Теплопроводность при стационарном режиме и граничных условиях первого рода
- •Тема 2.3 Конвективный теплообмен.
- •Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена
- •Теплоотдача при кипении
- •Теплоотдача при конденсации
- •Тема 2.4 Сложный теплообмен
- •Теплопроводность при стационарном режиме и граничных условиях третьего рода (теплопередача)
- •В случае многослойной стенки
- •Вопросы для самоконтроля:
Циклы реактивных двигателей.
С увеличением скорости полета в авиации требуется резкое увеличение мощности мотора, что связано с чрезвычайным увеличением размеров и веса поршневых д.в.с. Значительное увеличение скорости самолета достигается при переходе к реактивным двигателям, которые способны обеспечить требуемую тягу при значительно меньших размерах и весе силовой установки.
В реактивных двигателях сила тяги самолета – это сила реакции потока продуктов сгорания, вытекающих с большой скоростью (превышающей скорость полета) из сопла в окружающую среду:
F = m (wP – wc),
где m – секундная масса продуктов сгорания, кг; wP – скорость истечения из реактивного сопла; wc – скорость движения самолета.
В настоящее время реактивные двигатели начинают использовать не только в летающих аппаратах, но и в других транспортных и промышленных установках.
Реактивные двигатели разделяются на ракетные (р.д.), в которых окислитель, необходимый для горения топлива (жидкий кислород, перекись водорода и др.), запасен на борту летательного аппарата, и на воздушно-реактивные (в.р.д.), в которых для горения топлива используется кислород атмосферного воздуха. Рассмотрим циклы воздушно-реактивных двигателей.
По принципу работы в.р.д. делятся на бескомпрессорные (прямоточные) и на компрессорные (турбокомпрессорные). В прямоточном двигателе (рисунок ) в диффузоре 1 происходит сжатие встречного воздуха в результате уменьшения его большой встречной скорости относительно самолета. В камере сгорания 2 смесь топлива и сжатого воздуха сгорает при P = const. В сопле 3 происходит адиабатное расширение продуктов сгорания и большое увеличение скорости газов на выходе из сопла. В результате возрастания относительной скорости от w1 до w2 возникает реактивная сила вдоль проточной части двигателя, приложенная к соплу.
Циклы паросиловых установок.
Основной цикл паросиловой установки (цикл Ренкина). Преобразование энергии органического или ядерного топлива в механическую при помощи водяного пара осуществляется в паровых силовых установках (п.с.у.), которые являются базой современной крупной энергетики (рисунок ).
За начальное состояние здесь принята вода при некоторой температуре (точка 3, рисунок ), которая насосом сжимается (по 3 – 41) и подается в котел К при давлении Р1. Здесь происходит нагревание воды при постоянном давлении (процесс 4 – 5) до температуры кипения (точка 5), затем происходит парообразование (процесс 5 – 6). Полученный сухой насыщенный пар в пароперегревателе ПП перегревается до требуемой температуры Т1 (процесс 6 – 1).
Перегретый пар, имеющий параметры Р1 и t1, по паропроводу поступает в паровую турбину Т, где происходит адиабатное расширение до давления Р2 с совершением технической работы (процесс 1 – 2). После турбины пар поступает в конденсатор Кон., который представляет собой трубчатый теплообменник. Внутренняя поверхность трубок охлаждается циркулирующей водой.
В конденсаторе при помощи охлаждающей воды от пара отнимается теплота парообразования (q2) и пар переходи при постоянных давлении P2 и температуре t2 в жидкость (процесс конденсации 2 – 3). В дальнейшем цикл повторяется. Рассмотренный основной цикл паросиловой установки называется циклом Ренкина, или простым конденсационным циклом.