Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

ОДЕССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ

Лисин В.В.

Основы теплоэнергетики

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Одесса – 2012

ББК

Л

УДК

Лисин В.В.

Основы теплоэнергетики [Текст]: учебное пособие. – Одесса: ОНМА, 2012. – 200 с.

Рецензенты: профессор Одесской государственной академии холода

Дорошенко А.В., д.т.н.; профессор Одесского национального морского

университета Вассерман А.А., д.т.н.

Три дисциплины – «Гидромеханика», «Техническая термодинамика» и «Теплопередача» представляют собой теоретические основы судовой теплоэнергетики. причем самую значительную роль здесь играет «Техническая термодинамика», изучающая вопросы трансформации теплоты в работу и в холодильных циклах наоборот – работы в теплоту. Но для превращения тепла в работу требуется наличие горячего и холодного источников теплоты и рабочего тела, восприниммающего от горячего и отдающего теплоту холодному источнику. Течение рабочего тела определяется законами гидромеханики, а процессы теплообмена законами теплопередачи.

Утверждено Учёным советом ОНМА в качестве учебного пособия для направления подготовки 6.050202 «Автоматизация и компьютерно-интегрированные технологии» и рекомендовано к печати __________ г.

протокол № .

© Лисин В.В., 2012

Содержание

ГИДРОМЕХАНИКА

1. ЖИДКОСТИ И ИХ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 7

1.1 Понятие жидкость 7

1.2 Важнейшие физические свойства жидкости 7

7

1.2.1 Пример решения задачи 11

1.2.2 Пример решения задачи 11

2. ГИДРОСТАТИКА 13

2.1 Гидростатическое давление и его свойства 13

2.2 Дифференциальные уравнения равновесия жидкости 13

2.3 Основное уравнение гидростатики 16

2.4 Основные понятия гидростатики 17

2.4.1 Примеры решения задач 19

2.5 Эпюры гидростатического давления 20

2.5.1 Пример решения задачи 22

2.6 Закон Паскаля 23

2.7 Сила давления жидкости на плоские фигуры 24

2.8 Закон Архимеда 26

2.8.1 Пример решения задачи 28

Контрольные вопросы 28

3. ГИДРОДИНАМИКА 32

3.1 Классификация движения 32

3.2 Струйчатое движение 32

3.3 Параметры струйки и потока жидкости 33

3.4 Уравнение неразрывности потока 34

3.5 Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости 35

3.6 Трубка Пито 37

3.7 Уравнение Бернулли для элементарной струйки вязкой жидкости 38

3.8 Режимы движения жидкости 39

3.9 Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости 41

3.10 Классификация потерь напора 42

3.11 Потери напора по длине 43

3.11.1 Пример решения задачи 45

3.12 Местные потери напора 46

3.12.1 Примеры решения задач 47

Контрольные вопросы 49

4. ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ 51

4.1 Основные понятия 51

4.2 Истечение жидкости через отверстия 52

4.2.1 Примеры решения задач 53

4.3 Истечение через насадки 54

4.3.1 Пример решения задачи 55

Контрольные вопросы 55

5. МЕТОДИКИ ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТОВ 56

5.1 Классификация трубопроводов и их расчеты 56

5.2 Расчет сифонов 57

5.2.1 Пример решения задачи 58

5.4 Расчет мощности насосного агрегата 59

5.3.1 Пример решения задачи 61

Контрольные вопросы 62

5.4. Общие указания и задания к расчетно-графической работе 62

6. Основные понятия и определения 68

6.1. Термодинамика 68

6.2. Термодинамические параметры и процессы 68

6.2.1. Термодинамическая система, окружающая среда и рабочее тело 68

6.2.2. Внутренняя энергия термодинамической системы. 69

6.2.3. Первый закон термодинамики 70

6.3. Параметры состояния и уравнение состояния газа 71

6.3.1. Параметры состояния 71

6.3.2. Идеальный газ 73

6.3.3. Основные законы идеальных газов. 74

1.3.4. Уравнение состояния идеального газа 75

Примеры решения задач 76

6.4. Газовые смеси 77

6.5. Теплоёмкость газа 78

6.6. Работа, внутренняя энергия и энтальпия 80

Контрольные вопросы 81

7. Второй закон термодинамики 82

7.1. Основные термодинамические процессы 82

7.1.1. Методика исследования расчета термодинамических процессов 82

7.1.2. Расчеты термодинамических процессов 82

Примеры решения задач 87

7.2. Циклы, понятие термического КПД 90

7.3. Второй закон термодинамики 91

7.4. Цикл Карно 92

Пример решения задачи 93

Контрольные вопросы 95

8. Теплосиловые газовые циклы 95

8.1 Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания 95

8.1.1 Цикл Отто 95

Пример решения задачи 98

8.1.2 Цикл Дизеля 100

Пример решения задачи 102

8.1.3 Цикл Тринклера 104

Пример решения задачи. 105

8.2 Газотурбинные установки 107

8.2.1 Общая характеристика 107

8.2.2 Схема и цикл простейшей ГТУ 107

Пример решения задачи. 108

8.2.3 Способы повышения термодинамического кпд ГТУ 109

Контрольные вопросы 111

9. Теплосиловые паровые циклы 112

9.1. Процесс парообразования и виды пара. 112

9.2 Цикл Ренкина 114

Контрольные вопросы 116

10. Холодильные циклы 117