Билет n 3

1 Вопрос Равновесное и неравновесное состояние термодинамической системы

Термодинамическая система может находиться в различных соотношениях со средой.

Неравновесное состояние, это при котором в системе происходит или может в любой момент начаться одностороннее направленное изменение её параметров может вследствие несоответствия их с параметрами состояния среды.  Своеобразной разновидностью неравновесного является стандартное (установившиеся) состояние. В нем система находится как бы в покое, без видимого изменения её параметров благодаря воздействию внешних по отношению к данной системе процессов.

Равновесным является такое состояние системы, при котором действие процессов внутри системы приводит к её выходу из равновесия, полностью компенсируется противодействием процессов, идущих во внешней среде.

Необходимым условием равновесия является равенство соответствующих интенсивных параметров и химических потенциалов компонентов во всех частях системы. Существуют различные виды равновесных состояний:

- стабильная, при которой система устойчива как к бесконечно малым, так и к конечным изменениям параметров её состояния, т.е. для вывода системы из равновесия необходимо затратить работу- устойчивое- подвижное (мобильное)- неустойчивое (лабильное)  Таким образом, если хотя бы один из параметров состояния изменяется, то изменяется и состояние системы, т.е. происходит термодинамический процесс, который представляет совокупность изменяющихся состояний.

2 Вопрос Методы расчетов и определения температуры горения

3 Вопрос Свободная и вынужденная конвекция жидкости. Основной закон конвективного теплообмена.

Различают свободную и вынужденную конвекцию. В случае свободной конвекции движение в рассматриваемом объеме жидкости возникает за счет неоднородности в нем массовых сил. Например, если жидкость с неоднородным распределением температуры, и, как следствие, с неоднородным распределением плотности находится в поле земного тяготения, то в ней возникает свободное гравитационное движение.

Вынужденное движение рассматриваемого объема жидкости происходит под действием внешних поверхностных сил, приложенных на его границах, за счет предварительно сообщенной кинетической энергии (например, за счет работы насоса, вентилятора, ветра).

Вынужденное движение может сопровождаться свободным. Чем больше разница температур отдельных частиц среды и чем меньше скорость вынужденного движения тем больше влияние Относительного движения. Но при больших скоростях вынужденного движения - влияние свободной конвекции становится пренебрежимо мало.

Понятие конвективного теплообменаохватывает процесс теплообмена при движении жидкости или газа. При этом перенос теплоты осуществляется одновременно конвекцией и теплопроводностью. Под конвекцией теплоты понимают перенос теплоты при перемещении макрочастиц жидкости или газа в пространстве из области с одной температурой в область с другой температурой. Конвекция возможна только в подвижной среде, здесь перенос теплоты неразрывно связан с переносом самой среды.

Если в единицу времени через единицу поверхности нормально к ней проходит масса жидкости , где- скорость жидкости, а- ее плотность, то вместе с ней переносится энтальпия i:

.                                                                                                                       (1)

Конвекция теплоты всегда сопровождается теплопроводностью, т.к. при движении жидкости или газа неизбежно происходит соприкосновение отдельных частиц среды, имеющих различные температуры. В результате конвективный теплообмен описывается уравнением

.                                                                                   (2)

Здесь является локальным (местным) значением плотности теплового потока за счет конвективного теплообмена. Первое слагаемое в правой части уравнения (2) описывает перенос теплоты теплопроводностью, второе – конвекцией.

КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН- необратимый процесс переноса теплоты в движущихся средах с неоднородным полем темп-ры, обусловленный совместным действием конвекции и молекулярного движения.

Наиб. важный для практики случай - К. т. между движущейся средой и поверхностью её раздела с др. средой (твёрдым телом, жидкостью или газом) - наз. конвективной теплоотдачей. Вследствие вязкости движущейся среды она "прилипает" к поверхности раздела, в результате местная скорость среды относительно этой поверхности равна нулю. Поэтому плотность конвективного теплового потока, подходящего к поверхности раздела (или отходящего от неё), может быть описана с помощью закона теплопроводности (закона Фурье):

где - коэф. молекулярной теплопроводности, Т - температура среды. Еслихарактеризует физ. свойства среды, то градиент температуры формируется под действием конвективного движения среды. Чем интенсивнее конвекция, тем больше градиент температуры.