МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОЦИАЛЬНО-ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра машиноведения
Т. В. Дикова, И. П. Романова, П. С. Романов
ТЕПЛОТЕХНИКА
Учебное пособие (лабораторный практикум)
по дисциплине «Теплотехника»
для направления подготовки 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
(профиль подготовки: «Автомобильный сервис»)
Очная/заочная форма обучения
Коломна
2015
УДК 621.1 (075.8) Рекомендовано к изданию
Б
БК
31.3 редакционно-издательским
Д45 советом ГСГУ
Рецензенты: профессор кафедры машиноведения ГСГУ, доктор технических наук,
профессор Рязанцев А.И.,
профессор Коломенского института (филиала) Университета машиностроения, доктор технических наук, доцент Бунаков П.Ю.
Дикова Т.В., Романова И.П., Романов П.С.
Д45 Теплотехника: учебное пособие (лабораторный практикум) / Государственный социально-гуманитарный институт; под ред. П. С. Романова. – Коломна : ГСГУ, 2015. – 80 с.
ISBN 978-5-98492-246-3
В учебном пособии приведены основные теоретические положения теплотехники и теории тепломассообмена, необходимые для выполнения лабораторных работ. Приведено содержание лабораторных работ, справочные данные и литература для их выполнения.
Учебное пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения высших учебных заведений, обучающихся для направления подготовки 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» профиля подготовки: «Автомобильный сервис».
УДК 621.1 (075.8)
ББК 31.3
© Дикова Т.В., Романова И.П., Романов П.С., 2015
© ГОУ ВО МО «Государственный социально-
ISBN 978-5-98492-246-3 гуманитарный университет», 2015
Оглавление
Введение………..………………………………………………………...5
Раздел 1. Методические рекомендации по организации
лабораторного практикума………………………………7
§1.1. Рекомендуемые темы лабораторных работ…………………..7
§1.2. Методические указания по проведению лабораторных
работ……………………………………………………………7
§1.3. Структура и порядок оформления отчета……………………8
§1.4. Порядок защиты лабораторных работ……………………….9
§1.5. Рекомендуемая литература для подготовки к
лабораторным работам и их защиты………………………..10
Раздел 2. Методические указания по выполнению
лабораторного практикума……………………………11
Глава 1. Лабораторная работа «Расчет основных
термодинамических параметров состояния рабочего
тела»…………………………………………………………11
§2.1.1. Цель работы………………………………………………...11
§2.1.2. Термодинамические параметры состояния системы.
Основные законы и уравнения состояния идеальных
газов …………………………………….............................11
§2.1.3. Основные функции состояния системы………………….17
2.1.3.1. Внутренняя энергия…………………………………...17
2.1.3.2. Работа расширения…………………………………….19
2.1.3.3. Теплота…………………………………………………22
2.1.3.4. Энтальпия………………………………………………22
2.1.3.5. Энтропия……………………………………………….25
§2.1.4. Термодинамические процессы идеальных газов
в закрытых системах……………………………………...28
§2.1.5. Порядок проведения расчетов……………………………..37
§2.1.6. Задание для лабораторной работы………………………...43
§2.1.7. Структура отчета……………………………………...........44
§2.1.8. Исходные данные…………………………………………..45
Глава 2. Лабораторная работа «Определение основных
параметров тепломассообмена»…………………………..46
§2.2.1. Цель работы………………………………………………...46
§2.2.2. Основы теории теплообмена………………………………46
стр.
2.2.2.1. Основные понятия и определения…………………...47
2.2.2.2. Теория теплопроводности…………………………….49
§2.2.3. Теплопередача………………………………………………54
§2.2.4. Конвективный теплообмен (теплоотдача)………………..61
§2.2.5. Порядок проведения расчетов……………………………..67
§2.2.6. Задание для лабораторной работы………………………..71
§2.2.7. Структура отчета…………………………………………...73
§2.2.8. Исходные данные…………………………………………..73
Литература…………………………………………………………...75
Приложения………………………………………………………….76
Приложение 1. Соотношение между единицами физических
величин (работы, энергии и количества тепла) подлежащими
изъятию, и единицами СИ…………………………………………76
Приложение 2. Соотношение между единицами давления……..77
Приложение 3. Истинные изобарные, изохорные теплоемкости
и коэффициент Пуассона идеального воздуха =28,97…………78
Приложение 4. Средняя объемная теплоемкость двух- и
трехатомных газов, водяных паров и влажного воздуха
(d = 10 г/кг при p = const), кДж/м3………………………………..79
Приложение 5. Молярные теплоемкости газов в идеальном
состоянии…………………………………………80
Введение
Совершенно очевидным является положение, что использование теплоты лежит в основе современных технологий в любой сфере человеческой деятельности. Теплота - это великий дар природы и естественно желание научиться разумно его применять, понять основные закономерности, управляющие процессами получения, переноса и использования теплоты. Термодинамика и учение о тепломассообмене - науки, которые изучают эти закономерности.
Теплотехника является общетехнической дисциплиной, которая занимает одно из центральных мест в инженерной подготовке специалистов. Это обусловлено тем, что процессы получения, использования и переноса теплоты имеют место практически во всех технических устройствах и технологических процессах современной техники. При расчете двигателей различных типов, холодильных и турбокомпрессорных установок, проектировании технологических процессов производства строительных материалов и дорожных одежд, восстановлении деталей и др. современный специалист должен уметь правильно формулировать и решать разнообразные прикладные задачи с использованием основных законов термодинамики и тепломассообмена.
Целью преподавания дисциплины «Теплотехника» является теоретическое и практическое обучение основным идеям и методам термодинамики и тепломассообмена в такой степени, чтобы студенты в дальнейшем могли выбирать и при необходимости эксплуатировать теплотехническое оборудование, задействованное в основных технологических процессах при максимальной экономии энергетических ресурсов.
Задачами данной дисциплины является подготовка бакалавров к решению следующих задач профессиональной деятельности:
получение теоретических знаний в области инженерной науки о преобразовании и передаче энергии, позволяющие понять принцип работы многих современных машин;
развитие практических навыков расчета параметров состояния термодинамических систем и энергетических характеристик тепловых машин;
изучение основных законов передачи тепловой энергии и их применение к решению практических задач теплоэнергетической техники.
Целью лабораторного практикума является экспериментальное подтверждение теоретических положений, изложенных на лекциях, изучение методики проведения экспериментальных исследований, анализ полученных результатов и их применение для решения практических задач. При проведении лабораторных работ студенты приобретают умения и навыки:
определения параметров и энергетических составляющих газов и их смесей в различных термодинамических процессах;
в освоении методики расчета передачи теплоты в процессах теплопроводности, конвекции, теплового излучения, а также в комбинированных процессах теплоотдачи и теплопередачи;
в работе с технической документацией, литературой, справочниками;
в умении делать выводы и давать рекомендации при выборе методов и средств защиты объектов от теплового воздействия;
в применении основных законов термодинамики и тепломассообмена при производстве инженерных расчетов.