Министерство образования Российской Федерации
Томский политехнический университет
Л.С. Коновалова, ю.А. Загромов теоретические основы теплотехники примеры и задачи
Учебное пособие
Томск 2001
УДК 621.1
К 64
Коновалова Л.С., Загромов Ю.А. Теоретические основы теплотехники. Примеры и задачи. Учеб. пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2001. – 116 с.
В учебном пособии содержатся необходимые для решения задач и ответов на контрольные вопросы понятия и формулы, примеры расчета, рекомендации к решению задач, ссылки на учебную литературу.
Печатается по постановлению Редакционно-издательского совета Томского политехнического университета.
Рецензенты:
В.С. Логинов – к.т.н., доцент кафедры теоретической и промышленной теплотехники;
С.В. Голдаев – старший научный сотрудник научно-исследовательского института прикладной математики и механики при Томском государственном университете, к.т.н.
Темплан 2001
©
Томский политехнический университет
Введение
Теплотехника – это общеинженерная дисциплина, изучающая методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты и связанные с этим аппараты и устройства.
Теоретические основы теплотехники включают в себя основные разделы двух дисциплин: техническая термодинамика и теплопередача.
Техническая термодинамика изучает закономерность взаимного превращения тепловой и механической энергии и свойства тел, участвующих в этих превращениях.
Теплопередача изучает законы самопроизвольного переноса теплоты в телах и системах тел.
Дисциплину «Теоретические основа теплотехники» студенты специальностей 100700 – «Промышленная теплоэнергетика» и 100500 – «Тепловые электрические станции» института дистанционного образования изучают в течение трех семестров и выполняют в каждом семестре одну контрольную работу.
Содержание контрольных работ приведено в [7]. Ниже приводятся темы заданий и контрольных вопросов по каждой контрольной работе.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1 включает 4 задания и 48 контрольных вопросов.
Каждое задание – это либо одна задача по данной теме с исходными данными для 25 вариантов, либо 5 задач, каждая из которых содержит 5 вариантов исходных данных.
Задание №1. Тема «Расчет параметров и процессов изменения состояния идеального газа».
Задание №2. Тема «Расчет параметров и процессов изменения состояния воды и водяного пара».
Задание №3. Темы «Истечение газов и паров из сопел» (задачи № 1, 2). «Дросселирование» (задача №3). «Влажный воздух» (задачи № 4, 5).
Задание №4. Тема «Процессы компрессоров».
Контрольные вопросы 1–12. Тема «Термические параметры. Уравнение состояния идеального газа».
Контрольные вопросы 13–24. Тема «Смеси идеальных газов».
Контрольные вопросы 25–36. Тема «Теплоемкость. Калорические параметры газов».
Контрольные вопросы 37–48. Тема «Расчет параметров и процессов изменения состояния воды и водяного пара».
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2 содержит 4 задания обязательных для решения и 3 задания необязательных (помечены * **), а также 48 контрольных вопросов.
Задание № 1. Тема «Расчет обратимого цикла газового двигателя».
Задание № 2. Тема «Расчет обратимого цикла паротурбинной установки».
Задание № 3. Тема «Расчет стационарной теплопроводности и теплопередачи» (задачи 1-5).
Задание № 4. Тема «Расчет нестационарной теплопроводности» (задачи 1-5).
Задание № 1*. Тема «Термодинамический анализ цикла энергетической газотурбинной установки ГТУ-50-800».
Задание № 2*. Тема «Способы повышения КПД паротурбинных установок» (задачи 1 - 3).
Задание № 2**. Тема «Термодинамический анализ циклов холодильных установок» (задачи 1, 2).
Контрольные вопросы 1 – 12. Тема «Циклы теплотрансформаторов».
Контрольные вопросы 13 – 24. Тема «Основные понятия теплопроводности».
Контрольные вопросы 25 – 36. Тема «Теплопроводность и теплопередача оребренных и неоребренных стенок».
Контрольные вопросы 37 – 48. Тема «Стационарная теплопроводность тел с внутренними источниками тепла».
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 3 содержит 5 заданий обязательных для решения и одно задание – необязательное (помечено звездочкой *), а также 48 контрольных вопросов.
Задание № 1. Тема «Расчет теплоотдачи при естественной конвекции жидкости» (задачи 1 – 5).
Задание № 2. Тема «Расчет теплоотдачи пари вынужденной конвекции жидкости» (задачи 1 – 5).
Задание № 3. Тема «Расчет теплоотдачи при фазовых превращениях» (задачи 1 – 5).
Задание № 4. Тема «Теплообмен излучением» (задачи 1 – 5).
Задание № 5. Тема «Теплообменные аппараты» (задачи 1 – 5).
Задание № 6*. Тема «Расчет теплопередачи со сложным теплообменом на поверхностях» (задачи 1, 2).
Контрольные вопросы 1 – 12. Тема «Конвективный теплообмен».
Контрольные вопросы 13 – 24. Тема «Теплообмен при фазовых превращениях».
Контрольные вопросы 25 – 36. Тема «Теплообмен излучением».
Контрольные вопросы 37 – 48. Тема «Теплообменные аппараты».
Учебное пособие «Теоретические основы теплотехники. Примеры и задачи» является руководством для выполнения студентами заочного обучения контрольных работ по дисциплине «Теоретические основы теплотехники», приведенных в [7].
Имея пособие, учебники по технической термодинамике [1] и теплопередаче [4], а также справочную литературу [2, 3], студенты получают достаточный теоретически – практический материал с необходимыми пояснениями и рекомендациями для успешного изучения данной дисциплины и выполнения большой самостоятельной работы, предусмотренной контрольными заданиями.
Учебное пособие имеет 3 раздела, соответствующие содержанию трех контрольных работ, приведенных в [7].
Пособие содержит краткое изложение теории основных разделов дисциплины, примеры расчетов типовых задач, задачи для самостоятельного решения с методическими указаниями и рекомендациями по их решению, контрольные вопросы – для самопроверки знаний, приложение (справочные таблицы и графики), список рекомендуемой учебной литературы. По каждой теме указаны соответствующие страницы учебников.
Задачи для самостоятельного решения – это задачи контрольных заданий с исходными данными одного из вариантов этих заданий.
В пособии приводятся и подробно рассматриваются дополнительные задачи (в [7] они помечены звездочками), которые дают возможность освоить методом термодинамического анализа процессы и циклы газотурбинных, паротурбинных установок, теплотрансформаторов, а также методы расчета сложного теплообмена в системах тел. Эти задачи рекомендуются для решения с целью повышения уровня подготовки студентов-заочников по данной дисциплине. Приводятся необходимая теория и рекомендации по решению этих важных для инженерной практики задач.
Учебное пособие содержит обширный материал для самостоятельной работы студентов (и не только заочников) и дает им большие возможности для самообразования по дисциплине «Теоретические основы теплотехники».
Авторы выражают глубокую благодарность за полезные советы, тщательное редактирование и большую техническую помощь в подготовке пособия к изданию О.С. Вадутову, Т.Н. Синельниковой, В.П. Зимину, Л.А. Егоровой.