- •140101.65 – Тепловые электрические станции
- •140104.65 – Промышленная теплоэнергетика
- •140100.65 – Теплоэнергетика
- •1. Информация о дисциплине «техническая термодинамика»
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1. Содержание дисциплины по гос
- •1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.3. Перечень видов практических занятий
- •Раздел 1. Основные законы
- •1.2. Первый закон термодинамики
- •1.3. Второй закон термодинамики
- •Раздел 2. Реальные газы. Водяной пар (40 часов)
- •2.1.Свойства и фазовые переходы
- •Реальных газов
- •2.2. Характеристики и процессы водяного пара
- •2.3. Влажный воздух
- •2.4. Термодинамика газового потока. Истечение газов через сопло
- •Раздел 3.Компрессоры.
- •3.2. Циклы двигателей внутреннего сгорания (двс)
- •3.3. Циклы газотурбинных установок (гту)
- •Раздел 4. Циклы паротурбиннных
- •4.2. Циклы пту с промежуточным перегревом и регенеративным отбором пара
- •4.3. Циклы парогазовой и атомной установок
- •Раздел 5. Циклы холодильных и теплонасосных
- •Раздел 6. Элементы химической термодинамики
- •6.2. Уравнение максимальной работы химической рекции
- •Заключение
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.1. Тематический план дисциплины
- •2.2.2. Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения
- •Техническая термодинамика
- •Раздел 1.
- •Основные законы термодинамики
- •Раздел 2.
- •Реальные
- •Водяной пар
- •Раздел 3.
- •Компрессоры.
- •Циклы тепловых двигателей
- •Раздел 4.
- •Циклы паротурбинных установок
- •Раздел 5.
- •Циклы холодильных и теплонасосных установок
- •Раздел 6.
- •Элементы химической термодинамики
- •2.4. Временной график изучения дисциплины
- •2.5. Практический блок
- •2.5.1. Практические занятия
- •2.5.1.1. Практические занятия (очно – заочная форма обучения)
- •2.5.1.2. Практические занятия (заочная форма обучения)
- •2.5.2. Лабораторный практикум
- •2.5.2.1. Лабораторные работы (очно – заочная форма обучения)
- •2.5.2.2. Лабораторные работы (заочная форма обучения)
- •2.6. Рейтинговая система по дисциплине «Техническая термодинамика»
- •3.Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект лекций по дисциплине «техническая термодинамика» Введение
- •Раздел 1. Основные законы термодинамики
- •1.1. Термодинамика идеального газа
- •Основные понятия и определения термодинамики.
- •1.1.1. Законы идеального газа
- •1.1.2. Уравнение состояния
- •Теплоемкость
- •Последнюю формулу еще можно представить в виде
- •Смеси идеальных газов
- •Вопросы для самопроверки
- •1.2. Первый закон термодинамики
- •Обратимые равновесные процессы в идеальных газах
- •Разделив уравнение (б) на уравнение (а), найдем
- •Изопараметрические процессы
- •IV. Адиабатный процесс
- •V. Политропные процессы
- •Вопросы для самопроверки
- •1.3. Второй закон термодинамики
- •1.3.1. Круговые процессы
- •1.3.2. Прямой цикл Карно
- •1.3.3. Обратный цикл Карно
- •1.3.4. Второй закон термодинамики
- •1.3.5. Эксергетический метод исследования
- •1.3.6. Эксергия неподвижного рабочего тела
- •1.3.7. Эксергия потока рабочего тела
- •1.3.8. Эксергия потока теплоты
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 2. Реальные газы. Водяной пар
- •2.1. Свойства и фазовые переходы реальных газов
- •2.1.1. Реальные газы и их свойства
- •Критические параметры некоторых веществ
- •2.1.2. Условия равновесия при фазовом переходе
- •2.1.3. Термические и калорические свойства реальных газов
- •Вопросы для самопроверки
- •2.2. Характеристики и процессы водяного пара
- •2.2.1. Водяной пар и основные процессы водяного пара
- •Испарение - процесс образования пара, происходящий с поверхности жидкости при любой температуре.
- •2.2.2. Изопараметрические процессы изменения состояния водяного пара в pv -, Ts - и hs - диаграммах
- •Вопросы для самопроверки
- •2.3. Влажный воздух
- •2.3.1. Свойства влажного воздуха
- •2.3.2. Теплоёмкость и энтальпия влажного воздуха
- •Вопросы для самопроверки
- •2.4. Термодинамика газового потока. Истечение газов через сопло
- •2.4.1. Термодинамика газового потока
- •Замена переменных приводит уравнение к виду
- •2.4.2. Термодинамика потока в каналах переменного сечения
- •2.4.3. Истечение газов через сужающиеся сопла (конфузоры)
- •Вопросы для самопроверки
- •2.4.4. Истечение газа с учетом трения
- •2.4.5. Истечение водяного пара
- •2.5. Расчет процессов дросселирования
- •2.5.1. Уравнение процесса дросселирования
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 3. Компрессоры. Циклы тепловых двигателей
- •3.1. Виды компрессоров и процессы в компрессоре
- •3.1.1. Назначение и типы компрессоров
- •3.1.2. Многоступенчатое сжатие
- •3.1.3. Мощность привода идеального компрессора и коэффициенты полезного действия (кпд)
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2. Циклы двигателей внутреннего сгорания (двс)
- •3.2.1. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания (двс)
- •Цикл Oтто
- •Цикл Дизеля
- •Цикл Тринклера
- •3.3. Циклы газотурбинных установок (гту)
- •3.3.1. Принципиальная схема и цикл гту с изобарным подводом теплоты
- •3.3.3. Регенерация теплоты в цикле гту. Многоступенчатое сжатие в компрессоре и ступенчатый подвод теплоты
- •Вопросы для самопроверки
- •3.4. Циклы реактивных двигателей
- •И турбореактивного двигателей
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 4. Циклы паротурбинных установок (пту)
- •4.1. Идеальный и действительный циклы пту
- •4.1.1. Идеальный цикл Ренкина
- •4.1.2. Цикл Ренкина на сухом насыщенном и перегретом паре
- •Следовательно, полезная работа цикла Ренкина равна
- •Термический кпд цикла Ренкина
- •Введем понятие относительного эффективного кпд
- •Далее введем относительный электрический кпд
- •Тогда расход пара на турбину можно выразить в виде
- •Тогда кпд всей пту определится произведением
- •Вопросы для самопроверки
- •4.2. Циклы пту с промежуточным перегревом и регенеративным отбором пара
- •Выражение для термического кпд основного (без промежуточного перегрева) цикла Ренкина:
- •Регенеративный цикл паротурбинных установок
- •Вопросы для самопроверки
- •4.3. Циклы парогазовой и атомной установок
- •4.3.1. Циклы парогазовых установок
- •4.3.2. Схема и цикл атомной теплоэнергетической установки
- •Вопросы для самопроверки
- •4.4. Циклы и устройства прямого преобразования теплоты в электроэнергию
- •4.4.1. Циклы установок с магнитогидродинамическим генератором (мгд-генератор)
- •4.4.2. Термодинамические и термоэлектронные преобразователи
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 5. Циклы холодильных и теплонасосных установок
- •5.1. Циклы воздушной и парокомпрессорной холодильных установок
- •5.1.1. Циклы холодильных установок
- •5.1.2. Цикл воздушной холодильной установки
- •5.1.3. Цикл парокомпрессионной холодильной установки
- •5.1.4. Абсорбционная холодильная установка
- •Вопросы для самопроверки
- •5.2. Передача теплоты тепловым насосом и тепловой трубой
- •5.2.1. Тепловой насос
- •5.2.2. Передача теплоты тепловыми трубами
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 6. Элементы химической термодинамики
- •6.1. Законы термодинамики в термохимии
- •6.1.1. Основные понятия химической термодинамики
- •6.1.2. Тепловой эффект химической реакции
- •6.1.3. Зависимость теплоты реакции от температуры
- •6.1.4. Химическое равновесие
- •Основные определения
- •Константа химического равновесия
- •Химические константы I и условные химические константы j
- •6.1.5. Диссоциация
- •Вопросы для самопроверки
- •6.2. Уравнение максимальной работы химической реакции
- •6.2.1. Химическое сродство. Мера химического сродства
- •Вопросы для самопроверки
- •Глоссарий (словарь терминов)
- •Охрана труда и техника безопасности при проведении лабораторных работ
- •3. Экспериментальная установка и методика опыта
- •Обработка результатов опыта
- •4. Содержание отчета
- •3. Экспериментальная установка и методика опыта
- •Обработка результатов опыта
- •4. Содержание отчета
- •3. Экспериментальная установка и методика опыта
- •4. Содержание отчета
- •3. Экспериментальная установка и методика опыта
- •Обработка результатов опыта
- •4. Содержание отчета
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Задания на контрольные работы
- •Контрольная работа 1
- •Контрольная работа 2
- •Контрольная работа 3
- •4.2. Методические указания к выполнению контрольных заданий и практических работ
- •Искомая мощность привода компрессора
- •4.3. Тренировочные и контрольные тесты
- •Вопрос 1. Выберите определение понятия «прямой цикл».
- •Вопрос 2. Как зависит холодильный коэффициент идеальной воздушной холодильной установки от степени повышения давления в компрессоре р2/р1?
- •Вопрос 4. Выберите наиболее полное определение понятия «идеальный газ».
- •4.4. Итоговый контроль. Вопросы для подготовки к экзамену
- •Приложение п.1. Теплофизические свойства сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении
- •П.3. Средняя массовая теплоемкость газов при постоянном давлении, [4]
- •П.4. Средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении,
- •П.5. Относительные молекулярные массы, плотности и объемы киломолей при нормальных условиях, критические температуры и критические давления некоторых газов
- •П.6. Энтальпия 1 м3 газов и влажного воздуха (кДж/м3)
- •П.7. Диаграмма h-s водяного пара
- •П.8. Насыщенный водяной пар (по давлениям)
Раздел 6. Элементы химической термодинамики
(20 часов)
6.1. ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ В ТЕРМОХИМИИ
[1], с. 474…485; [2], с. 258…285
Первый закон термодинамики в термохимии. Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса и его следствия. Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры (закон Кирхгофа). Стандартный тепловой эффект. Второй закон термодинамики в термохимии. Закон действующих масс. Химическое равновесие. Константа равновесия. Степень диссоциации. Свободная энергия и изобарный потенциал (свободная энтальпия) как характеристические функции.
6.2. Уравнение максимальной работы химической рекции
[1], с. 485…502; [2], с. 286…297
Химический потенциал. Уравнение максимальной работы химической реакции (уравнение Гиббса-Гельмгольца). Химическое сродство. Константа равновесия и максимальная работа реакции. Зависимость константы равновесия от давления и температуры. Тепловая теорема Нернста. Стандартные значения термодинамических функций веществ.
Заключение
«Техническая термодинамика» является общетехнической дисциплиной, изучает процессы превращения тепловой и механической форм энергии в теплоэнергетических установках и тепловых двигателях и занимает центральное место в подготовке инженера теплоэнергетика.
Дисциплина «Техническая термодинамика» включает в себя разделы: «Основные законы термодинамики», «Реальные газы», «Компрессоры и циклы тепловых двигателей», «Циклы паротурбинных установок», «Циклы холодильных и теплонасосных установок», «Элементы химической термодинамики». Эта дисциплина изучается студентами специальностей 140101.65 «Тепловые электрические станции», 140104.65 «Промышленная теплоэнергетика» в течение двух семестров на 3-м курсе очно-заочной и заочной форм обучения.
Дисциплина «Техническая термодинамика», оформленная в виде учебно-методического комплекса (УМК) приобретает новые методические качества, более высокие чем учебник, так как содержит рабочую программу, тематический план, опорный конспект, методические указания по лабораторным и контрольным работам, а так же блок контроля в виде тестов и вопросов для экзамена.
Разработанный УМК выполнен на бумажном и электронном носителях, может быть использован как при аудиторных занятиях, так и при самостоятельной работе. Опорный конспект, приведенный в данном УМК, является введением в дисциплину «Техническая термодинамика».
2.2. Тематический план дисциплины
2.2.1. Тематический план дисциплины
для студентов очно – заочной формы обучения
№ п/п |
Название раздела |
Кол-во часов по очной дневной форме обучения |
Виды занятий и контроля |
||||||||||
лекции |
ПЗ |
ЛР |
Самостоят. работа |
Тесты |
Контрольные работы |
ПЗ (С) |
ЛР |
||||||
Аудит. |
ДОТ |
Аудит. |
ДОТ |
Аудит. |
ДОТ |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
Всего |
240 |
30 |
54 |
12 |
24 |
20 |
4 |
96 |
6 |
3 |
6 |
5 |
1 |
Раздел 1. Введение. Основные законы термодинамики |
50 |
4 |
12 |
2 |
6 |
12 |
2 |
12 |
|
|
|
|
1.1 |
Термодинамика идеального газа |
24 |
2 |
4 |
2 |
2 |
8 |
2 |
4 |
|
Зад. № 1,2,3 |
№1 |
№1,2 |
1.2 |
Первый закон термодинамики |
15 |
1 |
4 |
|
2 |
4 |
|
4 |
|
Зад.№4 |
|
№3 |
1.3 |
Второй закон термодинамики |
11 |
1 |
4 |
|
2 |
|
|
4 |
№1 |
|
|
|
2. |
Раздел 2. Реальные газы. Водяной пар |
40 |
6 |
10 |
2 |
4 |
4 |
2 |
12 |
|
|
|
|
2.1 |
Свойства и фазовые переходы реальных газов |
4 |
1 |
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2.2 |
Характеристики и процессы водяного пара |
10 |
2 |
2 |
|
2 |
|
|
4 |
|
Зад.№5,6 |
|
|
2.3 |
Влажный воздух |
4 |
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2.4 |
Термодинамика газового потока Истечение газа через сопло |
14 |
2 |
4 |
2 |
2 |
|
|
4 |
|
Зад. № 7, 8 |
№2 |
|
2.5 |
Расчет процессов дросселирования |
8 |
1 |
1 |
|
|
4 |
2 |
|
№ 2 |
|
|
№4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
3 |
Раздел 3. Компрессоры Циклы тепловых двигателей |
50 |
6 |
12 |
2 |
4 |
|
|
26 |
|
|
|
|
|
3.1 |
Виды компрессоров и процессы в компрессоре |
9 |
1 |
2 |
|
|
|
|
6 |
|
Зад.№ 9 |
|
|
|
3.2 |
Циклы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) |
16 |
2 |
4 |
2 |
2 |
|
|
6 |
|
Зад. № 10 |
№3 |
|
|
3.3 |
Циклы газотурбинных двигателей (ГТД) |
16 |
2 |
4 |
|
2 |
|
|
8 |
|
Зад.№ 11 |
|
|
|
3.4 |
Циклы реактивного и ракетного двигателей |
9 |
1 |
2 |
|
|
|
|
6 |
№ 3 |
|
|
|
|
4 |
Раздел 4. Циклы паротурбинных установок |
60 |
8 |
14 |
4 |
8 |
4 |
|
22 |
|
|
|
|
|
4.1 |
Идеальный и действительный циклы ПТУ |
16 |
4 |
4 |
|
4 |
|
|
4 |
|
Зад. № 12, 14 |
|
|
|
4.2 |
Циклы ПТУ с промежуточным перегревом и регенеративным отбором пара |
18 |
2 |
4 |
2 |
2 |
4 |
|
4 |
|
Зад. № 13, 15 |
№ 4 |
№ 5 |
|
4.3 |
Циклы парогазовой и атомной установок |
15 |
1 |
4 |
2 |
2 |
|
|
6 |
|
|
№ 5 |
|
|
4.4 |
Циклы и устройства прямого преобразования теплоты в электроэнергию |
11 |
1 |
2 |
|
|
|
|
8 |
№ 4 |
|
|
|
|
5 |
Раздел 5. Циклы холодильных и теплонасосных установок |
20 |
4 |
4 |
2 |
2 |
|
|
8 |
|
|
|
|
|
5.1 |
Циклы воздушной и парокомпрессорной холодильных установок |
12 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
|
4 |
|
Зад. № 16, 17 |
№ 6 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
5.2 |
Передача теплоты тепловым насосом и тепловой трубой |
8 |
2 |
2 |
|
|
|
|
4 |
№ 5 |
|
|
|
|
6 |
Раздел 6. Элементы химической термодинамики |
20 |
2 |
2 |
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
6.1 |
Законы термодинамики в термохимии |
10 |
1 |
1 |
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
6.2 |
Уравнение максимальной работы химической реакции |
10 |
1 |
1 |
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|