- •61023, Г. Харьков, ул. Чернышевская, 94
- •Общие положения (Программа дисциплины)
- •Содержание дисциплины
- •Раздел 1. Основы термодинамики Модуль 1. Основы термодинамики
- •Тема 1. Введение. Основные понятия и определения термодинамики. Законы идеальных газов.
- •Тема 2. Законы термодинамики.
- •Тема 3. Основные термодинамические процессы.
- •Тема 4. Термодинамические свойства жидкостей и паров.
- •Тема 5. Термодинамика процессов истечения газов и паров.
- •Тема 6. Термодинамический анализ циклов тепловых машин.
- •Тема 7. Термодинамический анализ пожара в помещении.
- •Раздел 2. Теплопередача
- •Тема 8. Основные понятия теплопередачи. Стационарная теплопроводность.
- •Тема 9. Конвективный теплообмен.
- •Тема 10. Теплообмен с изменением агрегатного состояния вещества.
- •Тема 11. Процессы теплопередачи.
- •Тема 12. Теплообменные аппараты.
- •Модуль 3. Лучистый теплообмен
- •Тема 13. Лучистый теплообмен.
- •Модуль 4. Нестационарная теплопроводность
- •Тема 14. Нестационарная теплопроводность.
- •Общие указания к изучению дисциплины
- •Минимальные вопросы, необходимые для усвоения дисциплины Термодинамика.
- •Теплопередача.
- •1.1.1 Плотность и удельный объем
- •1.1.2 Давление
- •1.1.3 Температура
- •1.2 Уравнение состояния идеального газа
- •1.3 Газовые смеси
- •1.3.1. Парциальное давление
- •1.3.2 Способы задания состава смеси
- •1.3.3 Средняя(кажущаяся) молярная масса смеси
- •1.3.4 Уравнение состояния смеси идеальных газов
- •1.4 Теплоемкость
- •1.4.1 Определение понятия теплоемкости
- •1.4.2 Действительная и средняя теплоемкость
- •1.4.3 Изобарная и изохорная теплоемкости
- •1.5 Первый закон термодинамики: тепло, внутренняя энергия, работа, связь между ними
- •1.5.1 Внутренняя энергия
- •1.5.2 Теплота и работа расширения
- •1.5.3 Уравнение первого закона термодинамики для закрытой системы
- •1.6 Энтальпия рабочего тела
- •1.7.5 Политропный процесс
- •1.8 Истечение газов
- •2. Теплопередача
- •2.1 Тепловой поток
- •2.2 Поверхностная плотность теплового потока (удельный тепловой поток)
- •2.3 Линейная плотность теплового потока (линейный удельный тепловой поток)
- •2.4 Физическая сущность теплопроводности.
- •2.5 Физическая сущность конвективного теплообмена
- •2.6 Физическая сущность лучистого теплообмена
- •2.7 Основное уравнение теплопроводности (закон Фурье)
- •2.8 Уравнение стационарной теплопроводности для плоской однородной стенки
- •2.9 Основное уравнение конвективного теплообмена (уравнение теплоотдачи)
- •2.10 Числа (критерии) подобия Нуссельта Nu, Рейнольдса Re, Грасгофа Gr, Прандтля Pr: определение через физические характеристики системы.
- •2.11 Методика расчета коэффициента конвективной теплоотдачи в случае свободной конвекции
- •2.12 Методика расчета коэффициента конвективной теплоотдачи в случае вынужденной конвекции.
- •2.13 Формула результирующего лучистого теплового потока между телами
- •2.14 Теплопередача: общие положения, основное уравнение теплопередачи
- •2.15 Теплопередача: вид коэффициента теплопередачи в случае однослойной плоской стенки.
- •2.16 Теплопередача: вид коэффициента теплопередачи в случае многослойной плоской стенки.
- •2.17 Нестационарная теплопроводность: уравнение, коэффициент температуропроводности
- •2.18 Нестационарная теплопроводность: граничные условия (физическая сущность и уравнение).
- •2.19 Нестационарная теплопроводность: зависимость температуры в полуограниченном теле от времени и координаты в случае стационарных граничных условий 3-го и 1-го рода
- •2.20 Нестационарная теплопроводность в теле ограниченных размеров
- •Расчетные (контрольные) работы
- •Расчетная работа №1 (рр-1) задания
- •Указания к решению задач Задача 1
- •Процессы.
- •Политропный процесс.
- •Задача 2.
- •Задача 3.
- •Расчетная работа №2 (рр-2) задания
- •Указания к решению задач рр-2
- •Методика расчета
- •Методика расчета
- •Методика расчета
- •Методика расчета
- •Литература
- •Приложения
- •Критериальные уравнения вынужденной конвекции
- •Содержание
Содержание дисциплины
Раздел 1. Основы термодинамики Модуль 1. Основы термодинамики
Тема 1. Введение. Основные понятия и определения термодинамики. Законы идеальных газов.
Предмет, задачи и содержание дисциплины "Термодинамика и теплопередача". Значение теплотехнических знаний для соблюдения требований пожарной безопасности. Место и роль курса в общей системе подготовки специалистов гражданской защиты. Структура и методика изучения курса.
Предмет технической термодинамики и ее методы. Термодинамическая система. Основные параметры состояния рабочего тела, их расчет и измерение. Равновесное и неравновесное состояние. Уравнение состояния.
Условия идеальности газа. Газовые законы (Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля, Авагадро ). Уравнение состояния идеального газа (Клапейрона -Менделеева). Физический смысл газовой постоянной. Применение газовых законов при решении технических задач.
Смесь веществ. Способы задания состава смеси, соотношение между массовыми и объемными долями. Смесь идеальных газов. Закон Дальтона. Вычисление параметров состояния смеси, определение средней молекулярной массы и газовой постоянной смеси, определение парциальных давлений компонентов.
Теплоемкость. Массовая, объемная и молярная теплоемкости. Теплоемкость при постоянном объеме и давлении. Зависимость теплоемкости от температуры. Средняя и действительная теплоемкость. Формулы и таблицы для определения теплоемкостей. Теплоемкость смеси рабочих тел.
Рекомендованная литература: 1-10, 13.
Тема 2. Законы термодинамики.
Первый закон термодинамики. Теплота и работа как формы передачи энергии. Термодинамический процесс. Сущность первого закона термодинамики. Формулировка первого закона термодинамики. Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Определение работы и теплоты через термодинамические параметры состояния. Внутренняя энергия. Энтальпия. Энтропия. P-v- и T-s-диаграммы. Уравнение первого закона термодинамики для потока.
Второй закон термодинамики. Равновесные и неравновесные процессы. Обратимые и необратимые процессы. Циклические процессы (циклы). Сущность второго закона термодинамики. Термодинамические циклы тепловых машин. Прямые и обратные циклы. Термический коэффициент полезного действия и холодильный коэффициент. Основные формулировки второго закона термодинамики. Изменение энтропии в необратимых процессах. Аналитическое выражение второго закона термодинамики. Цикл Карно и анализ его свойств.
Рекомендованная литература: 1, 2, 3, 5-10, 13.
Тема 3. Основные термодинамические процессы.
Изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный процессы, их определение и реализация. Изображение в P-v- и T-s-координатах. Изменение основных параметров состояния в ходе процесса. Основные термодинамические процессы, как частные случаи политропного процесса.
Рекомендованная литература: 1, 2, 3, 5-10, 13.
Тема 4. Термодинамические свойства жидкостей и паров.
Свойства реальных газов. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Фазовые диаграммы веществ. Процессы парообразования в P-v- и T-s-диаграммах. Термодинамические таблицы воды и водяного пара. Термодинамические P-v-, T-s- и i-s-диаграммы водяного пара. Расчет термодинамических процессов изменения состояния пара. Использование жидкости и пара в установках автоматического пожаротушения.
Определение понятия "влажный воздух". Основные величины, характеризующие состояние влажного воздуха. I-d-диаграмма влажного воздуха. Расчет основных процессов влажного воздуха.
Рекомендованная литература: 1, 2, 3, 5-10, 13, 20.