МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

Факультет непрерывного профессионального образования

Теплотехника

Учебно-методическое пособие

к контрольной работе для студентов

Составитель:

доцент кафедры «Электротехнология сельскохозяйственного производства»

Е.В.Дресвянникова

Ижевск

ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА

2011

Содержание

1. Общие методические указания

2. Программа к изучению дисциплины

3. Вопросы для подготовки к экзамену

4. Задание для контрольной работы

4.1. Методические указания к выполнению контрольной работы

4.2. Задание к контрольной работе

4.3. Вопросы для самоподготовки

Приложения

Литература

1 Общие методические указания

Методические указания составлены в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования для специальности 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства». По дисциплине выполняется контрольная работа по индивидуальным заданиям, которые приведены в настоящих методических указаниях.

При изучении дисциплины студент овладевает теоретическими знаниями и практическими навыками по рациональному применению теплоты, эффективному использованию теплотехнического оборудования.

В результате изучения дисциплины студент должен:

- уметь применять уравнения и справочную литературу для расчета различных теплотехнических задач;

- уметь математически сформулировать конкретную теплотехническую задачу и выполнить ее решение путем физического и математического моделирования;

• уметь выполнять тепловой расчет теплообменных аппаратов

Курс «Теплотехника» рекомендуется изучать в последовательности, указанной в программе и методических указаниях. Необходимо разобраться в основных понятиях и определениях, которые, как правило, предшествуют выводу определенной формулы.

2 ПРОГРАММА К ИЗУЧЕНИЮ

ДИСЦИПЛИНЫ «ТЕПЛОТЕХНИКА»

Часть 1. Теоретические основы теплотехники

1. Техническая термодинамика

1.1.1 Основные понятия и определения

Основные понятия и определения. Предмет и метод термодинамики. Термодинамическая система. Термодинамическое состояние. Параметры состояния. Уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная. Термодинамический процесс.

Газовые смеси. Массовая, объемная и молярная доли компонентов газовой смеси. Парциальное давление. Закон Дальтона для газовых смесей. Газовая постоянная смеси. Кажущаяся молярная масса смеси.

1.1.2 Законы термодинамики

Первый закон термодинамики. Теплота. Работа расширения-сжатия. Внутренняя энергия. Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Теплоемкость. Энтальпия. Энтропия. Первый закон термодинамики через энтальпию.

Второй закон термодинамики. Принцип возрастания энтропии. Вечные двигатели первого и второго рода. Формулировка второго закона термодинамики.

Эксергия. Эксергический метод анализа термодинамических процессов.

Термодинамические процессы идеальных газов. Политропный процесс. Частные случаи политропного процесса: адиабатный, изохорный, изобарный и изотермический процессы. Методика исследования политропных процессов.

1.1.3 Реальные газы

Уравнение состояния реальных газов. Водяной пар. Процесс парообразования. Параметры состояния жидкости и пара. Изменение состояния пара. Процесс парообразования в PV-,Ts-, is-диаграммах.

Влажный воздух. Основные определения и характеристики. id-диаграмма. Процессы изменения состояния влажного воздуха, их изображение в id-диаграмме.

1.1.4 Термодинамика открытых систем

Первый закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров. Дросселирование. Циклы одноступенчатых и многоступенчатых компрессоров.

1.1.5 Циклы тепловых двигателей и установок

Цикл Карно. Термический КПД. Холодильный коэффициент. Циклы ДВС с подводом теплоты при v=const, p=const, с комбинированным подводом теплоты. Обобщенный цикл ДВС.

Циклы паросиловых установок. Цикл Ренкина в PV-, Ts-, is-диаграммах.

1.1.6 Циклы холодильных установок и тепловых насосов

Цикл воздушной холодильной установки. Цикл паросиловой компрессионной холодильной установки. Цикл теплового насоса.

2. Основы теории тепломассобмена

1.2.1 Основные понятия

Теплообмен. Способы передачи теплоты. Основные определения. Дифференциальные уравнения теплообмена: уравнение энергии, уравнение непрерывности, уравнение движения.

1.2.2 Теплопроводность

Основной закон теплопроводности (закон Фурье). Коэффициент теплопроводности. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Температуропроводность. Граничные условия. Теплопроводность плоской стенки, многослойной стенки, теплопроводность при наличии внутренних источников теплоты. Термические сопротивления. Теплопроводность при нестационарном режиме.

1.2.3 Конвективный теплообмен

Закон теплоотдачи (закон Ньютона-Рихмана). Коэффициент теплоотдачи. Гидравлический и тепловой пограничные слои. Дифференциальное уравнение теплоотдачи. Основы теории подобия. Свободная и вынужденная конвекции. Критериальные уравнения для свободной и вынужденной конвекции.

1.2.4 Лучистый теплообмен

Основные понятия, определения. Поглащательная, отражательная и пропускательная способность тела. Закон Стефана-Больцмана. Закон Планка. Закон Вина. Закон Кирхгофа.

1.2.5 Теплопередача

Сложный теплообмен. Уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи. Тепловая изоляция. Расчет теплообменных аппаратов. Классификация. Основные положения теплового расчета. Уравнения теплового баланса. Средний температурный напор. Прямоточный и противоточный схемы движения теплоносителей.