1.7 Основные термодинамические процессы

Задачи, метод и схема исследования процессов. Графический и аналитический методы расчета параметров. Изображение процессов для реальных газов в диаграммах p-υ, T-s, h-s, p-h.

Обратимые процессы с фиксированными параметрами: изохорный (υ=const), изобарный (p=const), изотермический (T=const) и адиабатный (dq=0, s=const). Особенности адиабатного необратимого процесса. Политропный обратимый процесс.

Процесс дросселирования газов и паров. Адиабатное дросселирование (dq=0, h₁=h₂). Эффект Джоуля-Томсона, его физический смысл и математическое выражение. Явление инверсии: физическая сущность и графическая интерпретация. Кривая инверсии. Условное изображение процесса дросселирования в h-s и p-h диаграммах. Сравнение двух способов охлаждения газов: посредством процесса обратимого адиабатного расширения и процесса необратимого адиабатного дросселирования. Применение процесса дросселирования для сжижения газов.

Процессы сжатия в компрессоре. Поршневые и ротационные компрессоры. Описание работы одноступенчатого компрессора. Индикаторная диаграмма. Техническая работа компрессора. Анализ работы компрессора в случае изотермического, адиабатного и политропного процессов сжатия. Описание работы многоступенчатого компрессора. Изображение процессов в диаграммах давление-объем и температура-энтропия.

Струйный компрессор (эжектор) и принцип его действия.

1.8 Процессы течения газов и жидкостей

Основные уравнения процессов течения. Уравнение энергии (первого закона термодинамики) для потока. Уравнение энергии адиабатного потока. Связь скорости течения с энтальпией и характер изменения параметров в потоке. Работа проталкивания. Располагаемая работа (техническая работа). Изображение процесса течения и располагаемой работы в диаграммах p-υ, T-s, h-s. Понятие о соплах и диффузорах. Истечение идеального газа из суживающихся сопл. Максимальный расход и критическая скорость истечения и скорость звука в среде, связь между ними. Условия перехода от дозвуковых скоростей к сверхзвуковым скоростям течения газа. Комбинированные сопла (сопло Лаваля). Расчет сопла Лаваля для идеального газа. Истечение водяного пара через суживающее сопло и сопло Лаваля. Влияние трения на процесс течения.

1.9 Теплосиловые газовые циклы

Идеальные циклы тепловых двигателей. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС): цикл Отто, цикл Дизеля, цикл Тринклера и их анализ. Изображение циклов в диаграммах p-, T-s. Тепловой баланс и термический КПД циклов. Влияние степени сжатия на КПД. Сопоставление КПД основных циклов ДВС.

Циклы газотурбинных установок (ГТУ). Цикл простой ГТУ (цикл Брайтона) и его анализ. Методы повышения КПД ГТУ.

Циклы реактивных двигателей. Ракетные двигатели.

Понятие о циклах прямого преобразования теплоты в электроэнергию.

1.10 Теплосиловые паровые циклы

Цикл Карно для паросиловой установки, тепловой баланс и термический КПД. Практические недостатки цикла Карно. Цикл Ренкина для сухого насыщенного и перегретого пара: вычисление работы, подводимой и отводимой в цикле теплоты и термического КПД. Изображение циклов в диаграммах p-υ, T-s и h-s. Влияние параметров пара на термический КПД цикла. Анализ цикла Ренкина с учетом потерь от необратимости.

Теплофикационные циклы. Коэффициент преобразования теплоты.