Міністерство освіти і науки України

Харківський торговельно-економічний інститут

Київського національного торговельно-економічного університету

Кафедра технології та організації ресторанного бізнесу

Методичні вказівки для самостійної роботи студентів денної і заочної форми навчання з навчальної дисципліни „ Теплотехніка.”

для студентів напряму підготовки 6.951701 «Харчова технологія та інженерія» галузі знань 0517 «Харчова промисловість та переробка сільськогосподарської продукції» що здобувають освітньо-кваліфікаційний рівень “бакалавр”.

Упорядник: к.т.н., доц. Мартиненко Л.Г.

Затверджена

на засіданні кафедри

протокол № 1 від 28.08.09

Харків 2009

Передмова

Теплотехніка –галузь техніки, яка виробляє, транспортує, перетворює та використовує тепло. Ці процеси базуються на теоретичних основах термодинаміки та теплопередачі.

Мета викладання дисципліни полягає в підготовці студентів для вивчення ними спеціальних дисциплін: «Устаткування ПРГ», «Процеси і апарати Харчових виробництв». Для цього в курсі "Теплотехніка" вивчаються основні закони технічної термодинаміки та теорії теплообміну, які необхідні для розрахунків режимів роботи та конструювання теплових та ходильних машин, а також для їх експлуатації на підприємствах масового харчування. Крім того, знання одержані в курсі "Теплотехніка" необхідні для розробки технологічних процесів теплової обробки харчових продуктів.

Крім того, для розв'язання технічних задач інженер повинен вміти користуватись існуючими програмними засобами і вміти створювати нові.

Треба звернути увагу ще на один момент. Сьогодні, коли комп'ютер проник у всі області життя і виробництва, а його можливості з кожним днем поширюються, у віртуальному світі можна одержати будь-які непередбачені результати. Знання фізичних законів, вміння грамотно сформулювати задачу і її граничні умови дають можливість спеціалісту відрізнити правдоподібний результат від фантастичного.

1 Програма з навчальної дисципліни „ Теплотехніка”

1 Мета та завдання дисципліни

1.1 Мета викладання дисцип

Мета викладання дисципліни полягає в підготовці студентів для вивчення ними спеціальних дисциплін - технології виробництва, процесів, апаратів, теплового та холодильного обладнання підприємств масового харчування. Для цього в курсі "Теплотехніка" вивчаються основні закони технічної термодинаміки та теорії теплообміну, які необхідні для розрахунків режимів роботи та конструювання теплових та ходильних машин, а також для їх експлуатації на підприємствах масового харчування. Крім того, знання одержані в курсі "Теплотехніка" необхідні для розробки технологічних процесів теплової обробки харчових продуктів.

1.2. ЗАВДАННЯ ДИСЦИПЛІНИ

В наслідок вивчення курсу студент повинен знати:

теплотехнічні закони та методи досліджень теплових явищ та процесів принципи дії та галузі використання теплових та холодильних машин; теплотехнічну термінологію та символіку.

Студент повинен вміти:

розв'язувати типові задачі;

проводити типові інженерні розрахунки, пов'язані з майбутнім фахом;

користатися лабораторними приладами та обладнанням для вимірювання теплотехнічних параметрів.

2 Зміст навчальної дисципліни

Модуль 1

2.1 Вступ

Предмет теплотехніки, її місце і роль для спеціальності 6.091700 „Технологія харчування Історичний розвиток та проблеми сучасної теплотехніки у зв'язку із розвитком нової техніки і технології. Проблема економії палива і зниження норм витрати теплоти. Охорона навколишнього середовища.

2. 2 Основи технічної термодинаміки

Основні поняття і визначення. Предмет технічної термодинаміки. Теплота і робота як форми передачі енергії. Робоче тіло. Основні параметри стану газу: тиск, температура, питомий об'єм. Поняття про ідеальний і реальний гази. Рівноважний і не рівноважний стан. Рівняння стану ідеального газу. Термодинамічний процес. Рівноважні і не рівноважні процеси. Оборотні і необоротні процеси. Круговий процес.

Газові суміші: способи задання газових сумішей, співвідношення між масовими і об'ємними долями, обчислення параметрів стану суміші, визначення молекулярної маси і газової сталої суміші, визначення парціальних тисків.

Теплоємність. Масова, об'ємна та мольна теплоємності. Теплоємність при постійному тиску і об'ємі. Температурна залежність теплоємності. Середня та істинна теплоємності. Теплоємність суміші ідеальних газів.

Перший закон термодинаміки. Сутність першого закону термодинаміки. Якісне та кількісне вираження першого закону термодинаміки. Вираження роботи і теплоти через термодинамічні параметри стану. Внутрішня енергія. Ентальпія. Перший закон термодинаміки для кругових процесів.

Термодинамічні процеси. Основні термодинамічні процеси зміни стану газу: ізохорний, ізобарний, ізотермічний і адіабатний, їх рівняння, зв'язок між параметрами стану газу, зміна внутрішньої енергії, величина зовнішньої роботи і кількість підведеної теплоти на здійснення процесу або кількість відведеної теплоти. Процеси в координатах Р-V і Т-s. Політропний процес і його узагальнене значення.

Другий закон термодинаміки. Сутність другого закону термодинаміки. Основні формулювання другого закону термодинаміки. Термодинамічні цикли теплових машин. Прямі і зворотні цикли. Термічний ККД; цикл Карно та його термодинамічне значення. Математичне вираження другого закону термодинаміки. Ентропія.

Реальні гази. Водяна пара Основні поняття і визначення. Процеси пароутворення в Р-V і Т-s діаграмах. Три стадії одержання водяної пари Термодинамічні таблиці води і водяної пари, h-s діаграма водяної пари.

Розрахунок термодинамічних процесів водяної пари за допомогою таблиці h-s. Термодинаміка потоку і дроселювання газів і пари. Рівняння першого закону термодинаміки для потоку, його аналіз. Витікання газів і пари Поняття про соплову і дифузорну течію газу. Адіабатні течії. Швидкість адіабатної течії. Зв'язок критичної швидкості витікання із місцевою швидкістю поширення звуку. Критичне відношення тисків. Розрахунок швидкості витікання і секундної масової витрати для критичного режиму. Умови переходу через критичну швидкість. Сопло Лаваля. Визначення швидкості витікання пари за допомогою h-s діаграми. Термодинамічний аналіз процесів у компресорах Класифікація компресорів. Принцип дії поршневого компресора. Індикаторна діаграма. Ізотермічний, адіабатний і політропний стиск Зображення в Р-V і Т-s діаграмах термодинамічних процесів, які протікають в компресорах. Термодинамічні цикли силових установок Цикли двигунів внутрішнього згоряння. Цикли газотурбінних установок. Аналіз циклів. Зображення циклів у Р-V і Т-s координатах. Термічний ККД циклу. Внутрішній відносний і внутрішній абсолютний ККД циклу. Шляхи підвищення ККД. Порівняння циклів двигунів внутрішнього згоряння.