- •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
Тема 5. Термодинамика процессов истечения газов и паров.
Основные положения термодинамики процессов истечения. Уравнение истечения. Скорость и секундный расход жидкости (газа) при истечении. Связь критической скорости истечения с местной скоростью распространения звука. Критическое отношение давлений. Расчет скорости истечения и массового расхода для критического режима. Условия перехода через критическую скорость. Сопло Лаваля. Расчет процесса истечения водного пара с помощью i-s-диаграммы.
Дросселирование газов и паров. Сущность процесса дросселирования и его уравнение. Изменение параметров в процессе дросселирования. Понятие об эффекте Джоуля-Томсона. Условное изображение процесса дросселирования на i-s-диаграмме. Практическое использование процесса дросселирования.
Рекомендованная литература: 1, 2, 3, 5-10, 13.
Тема 6. Термодинамический анализ циклов тепловых машин.
Термодинамический анализ процессов в компрессорах. Классификация компрессоров и принцип их действия. Изотермическое, адиабатное и политропное сжатие. Полная работа, затрачиваемая на привод компрессора. Многоступенчатое сжатие. Изображение на P-v- и Т-s-диаграммах термодинамических процессов, происходящих в компрессорах.
Циклы двигателей внутреннего сгорания. Принцип действия поршневых двигателей внутреннего сгорания. Циклы с изохорным и изобарным подводом тепла. Цикл со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера). Изображение циклов в P-v- и T-s-диаграммах. Расчет параметров рабочего тела в характерных точках циклов двигателей внутреннего сгорания. Термические коэффициент полезного действия циклов двигателей внутреннего сгорания. Сравнительный анализ циклов двигателей внутреннего сгорания. Циклы газотурбинных двигателей. Циклы холодильных установок.
Рекомендованная литература: 1, 2, 3, 5-10, 13.
Тема 7. Термодинамический анализ пожара в помещении.
Методика описания пожара в помещении. Полевой, интегральный и зонные методы описания изменения теплофизических характеристик свободно развивающегося пожара и пожара в условиях тушения. Уравнение пожара. Газообмен помещения с окружающей средой.
Расчет среднеобъемных параметров состояния среды (температуры, давления, концентрации кислорода и продуктов горения), тепловых потоков в ограждение и потоков газов сквозь проемы.
Рекомендованная литература: 1-10, 13, 15-18.
Раздел 2. Теплопередача
Модуль 2. Стационарный теплоперенос в среде
Тема 8. Основные понятия теплопередачи. Стационарная теплопроводность.
Предмет и задачи теории теплообмена. Основные понятия и определения. Виды переноса теплоты: теплопроводность, конвекция и излучения. Сложный теплообмен. Актуальные задачи гражданской защиты, которые решаются с использованием законов теплообмена.
Основные понятия и определения теории теплопроводности. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности. Механизмы передачи теплоты в металлах, диэлектриках, полупроводниках, жидкостях, газах. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Условия однозначности. Коэффициент температуропроводности.
Решение уравнения стационарной теплопроводности для однослойной и многослойной плоской, цилиндрической и сферической стенки при граничных условиях 1-го рода и постоянном коэффициенте теплопроводности. Расчет температурного поля в стенке с учетом зависимости коэффициента теплопроводности от температуры.
Рекомендованная литература: 1-7, 9-14, 15, 16.