Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теплотехника. Учебно-методическое пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
«Государственный аграрный университет
ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра «Энергообеспечения сельского хозяйства»
ОБРАЗОВАНИЯ
Северного Зауралья»
Ставицкий А.В.
ТЕПЛОТЕХНИКА
Учебно-методическое пособие по выполнению контрольных работ для
студентов заочной формы обучения
направления подготовки 35.03.06 «Агроинженерия»
Тюмень, 2021
1
2
УДК 536
ББК 31
Т 34
Составитель: Ставицкий А.В., старший преподаватель, кафедры
«Энергообеспечения сельского хозяйства»
Рецензенты:
Чуба А.Ю., кан. техн. наук, доцент кафедры «Лесного хозяйства,
деревообработки и прикладной механики» ГАУ Северного Зауралья г.
Тюмень.
Петров А.М., канд.техн., наук, зав.кафедрой «Документоведения и
документационного обеспечения управления», ТИУ, г.Тюмень.
Т 34 Теплотехника: учебное пособие по выполнению контрольных работ
для студентов заочной формы обучения направления подготовки 35.03.06
«Агроинженерия» / Сост. А.В.Ставицкий.– Тюмень: ГАУ Северного
Зауралья, 2021. - 56 с.
Учебно-методическое пособие подготовлен в соответствии с
требованиями ГОС ВО для направления подготовки 35.03.06
«Агроинженерия» и является основным руководством для выполнения
контрольной работы по теплотехнике.
Учебно-методическое пособие к контрольным работам предназначено
для студентов заочной формы обучения для направления подготовки 35.03.
06. "Агроинженерия".
Рекомендовано к печати учебно-методической комиссией ИТИ
протокол №7 от « 29 » апреля 2021 г.
©Ставицкий А.В.
©ФГБОУ ВО Государственный аграрный
университет Северного Зауралья, 2021.
3
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Введение
1. Правила выполнения и оформления контрольных работ
2. Содержание разделов и тем курса дисциплины
3. Примеры решения задач
4. Задания для контрольной работы
5. Индивидуальные задания для контрольной работы
6. Контрольные вопросы к экзамену
Список рекомендуемой литературы
Приложения
4
6
8
36
47
46
52
55
56
4
ВВЕДЕНИЕ
Данное учебное пособие предназначено для организации студентов
заочной формы обучения направления подготовки 35.03.06.
«Агроинженерия», профиль Технические системы в агробизнесе, профиль
Технический сервис в агропромышленном комплексе, профиль
Электрооборудование и электротехнологии в АПК. В пособие включены
пять индивидуальных заданий (задач), выполняемые для изучения
дисциплины «Теплотехника», что соответствует требованиям ГОС ВО и
рабочим программам для данного направления подготовки.
В начале пособия изложена программа дисциплины и основные
вопросы, рассматриваемые в каждом разделе, а также требования,
предъявляемые к оформлению контрольной работы.
В учебно - методическом пособии представлен лекционный материал
по дисциплине «Теплотехника», имеющий отношение к практическим
задачам, представленным в контрольной работе. Изучение курса позволяет
овладеть основами технической термодинамики, теплопередачи и методами
теплового расчета открытых и закрытых систем. Для закрепления
полученных теоретических знаний проанализированы решения типовых
задач, даны условия задач для самостоятельной работы и контрольных работ.
Альтернативой выполнения контрольной работы может быть
патентоспособное техническое решение (устройство, технология), в основе
которого лежат освоенные в курсе теплотехники законы, явления и
процессы. Теплотехника уже послужила толчком для многих изобретений,
хотя и плохое знание теплотехники может стать поводом к созданию
работоспособных (или неработоспособных) конструкций и устройств.
Многие изобретатели, вопреки известным законам термодинамики,
продолжают создавать «вечный двигатель». Полученные знания открывают
широчайшие возможности для создания многих и многих патентоспособных
технических решений. Студенты, выбравшие вариант практического
5
освоения материала (изобретательский путь), могут рассчитывать на помощь
и поддержку в оформлении заявки на изобретение или полезную модель.
Университет может оказать помощь в оплате соответствующих патентных
пошлин. Найденное техническое решение может быть положено в основу
курсового или дипломного проектирования. Выпускник вуза, являющийся
автором изобретения или полезной модели, существенно повышает свою
конкурентоспособность на рынке труда. Наличие объектов интеллектуальной
собственности говорит о зрелости специалиста, о его творческом потенциале.
Для закрепления полученных теоретических знаний даны условия
задач для самостоятельной работы и контрольных работ, со значениями
необходимых исходных величин, в соответствии с вариантом работы.
6
1. ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ
КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
1. Каждая работа, должна быть выполнена в формате А4, на
титульном листе, которого нужно указать фамилию, инициалы, полный
шифр зачетной книжки, номер контрольной работы, вариант, институт, ФИО
преподавателя и студента.
2. Условия задач необходимо переписывать полностью. Каждую
задачу начинать с новой страницы. Для замечаний преподавателя следует
оставлять поля шириной 4-5 см. Контрольные работы выполняются
чернилами синего цвета или в печатном варианте.
3. Необходимо отчѐтливо представлять себе главное содержание
изучаемых явлений и процессов, при этом математическое описание явлений
не должно заслонять их физической сущности. Большое внимание надо
уделять разбору теоретических основ теплотехники (теоретической
термодинамики, теории теплопередачи, теории горения топлива).
4. Контрольное задание должно выполняться студентом вовремя
изучения дисциплины "Теплотехника». Студенту выдаѐтся индивидуальное
задание, согласно которому он должен решить пять задач.
5. При выполнении контрольного задания необходимо соблюдать
следующие требования:
а) обязательно записать условие задачи;
б) для каждой задачи необходимо сделать таблицу своего варианта;
в) решение сопровождать кратким пояснительным текстом, в котором
должно быть указано, какая величина определяется и по какой формуле,
какие величины подставляются в формулу (из условия задачи, из
справочника и т.д.);
г) вычисления давать в развѐрнутом виде;
д) обязательно проставлять размерности всех заданных и расчѐтных
величин в международной системе СИ;
7
е) графический материал должен быть выполнен чѐтко в масштабе на
миллиметровой бумаге, от руки в тетради в клеточку или в программе
Компас.
6. После решения должен быть произведѐн краткий анализ полученных
результатов и сделаны соответствующие выводы.
7. Если при изучении разделов дисциплины и выполнение контрольной
работы у студентов возникают какие-либо вопросы, то они могут получить
консультацию, написав на корпоративную почту преподавателя.
8
2. СОДЕРЖАНИЯ РАЗДЕЛОВ И ТЕМ КУРСА ДИСЦИПЛИНЫ
1. Техническая термодинамика
Предмет технической термодинамики и ее методы. Связь
термодинамики с другими отраслями знаний. Основные задачи курса.
Рабочее тело. Основные параметры состояния. Термодинамическая система.
Равновесное и неравновесное состояния. Уравнение состояния. Теплота и
работа как формы передачи энергии. Термодинамический процесс.
Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы (циклы).
Смеси идеальных газов. Способы задания состава смеси. Соотношение
между массовыми и объемными долями. Вычисления массовых и объемных
долей. Вычисление параметров состояния смеси. Определение кажущейся
молекулярной массы и газовой постоянной смеси.
Теплоемкость. Массовая, объемная и молярная теплоемкости. Теплоемкости при постоянных объѐмах и давлениях. Зависимость теплоемкости от
температуры и давления. Средняя и истинная теплоемкости. Формулы и
таблицы для определения теплоемкостей. Теплоемкость смеси идеальных
газов.
Первый закон термодинамики. Сущность закона. Формулировки
закона. Аналитическое выражение закона для открытых и закрытых систем.
Определение работы и теплоты через термодинамические параметры
состояния Р-V- диаграмма. Энтальпия.
Второй закон термодинамики. Основные формулировки закона. Аналитическое выражение закона. Энтропия. Т-S - диаграмма.
Общие понятия о термодинамическом процессе. Общие методы
исследования процессов изменения состояния рабочих тел. Изображение
процессов в координатах p-v и Т-s. Основные термодинамические процессы:
изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный, как частные случаи
политропного процесса.
9
Общее понятие о круговом процессе. Прямой и обратный циклы Карно,
их анализ. Термодинамический КПД и холодильный коэффициент.
Циклы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Циклы с изохорным и
изобарным подводами теплоты. Изображение циклов в р-v и Т-s диаграммах
Термодинамические и эксергетические КПД циклов. Сравнительный
анализ циклов ДВС.
Циклы газотурбинных установок (ГТУ). Циклы с изохорным и изобарным подводами теплоты. Регенеративные циклы ГТУ. Изображение циклов в
р-v и Т-s диаграммах. Термодинамические и эксергетические КПД циклов.
Сравнительный анализ циклов ГТУ.
Цикл идеального компрессора. Классификация компрессоров и принцип их действия. Индикаторная диаграмма. Изотермическое, адиабатное и
политропное сжатие. Полная работа и мощность на привод компрессора.
Многоступенчатое сжатие. Изображение термодинамических циклов в р-v и
Т-s диаграммах.
Циклы холодильных установок. Классификация холодильных
установок. Рабочие тела. Холодильный коэффициент и
холодопроизводительность. Цикл воздушной холодильной установки. Циклы
паровой и компрессионной установок. Понятие об абсорбционных и
пароэжекторных холодильных установках.
Тепловой насос. Принцип работы теплового насоса. Кондиционер.
Физическое состояние вещества. Процесс парообразования в р-v и Т-s
координатах. Термодинамические таблицы воды и водяного пара. Расчет
термодинамических процессов водяного пара с помощью таблиц и h-s
диаграммы. Принципиальная схема паросиловой установки. Цикл Ренкина.
Влияние начальных и конечных параметров на термический КПД цикла
Ренкина. Изображение цикла в Т-s и h-s диаграммах. Пути повышения
экономичности паросиловых установок. Теплофикационный цикл.
Определение понятия «Влажный воздух». Основные величины,
характеризующие состояния влажного воздуха. H-d диаграмма влажного
10
воздуха. Расчет основных процессов (подогрев, сушка, смеси воздуха и
различных паров).
Теплотехника – наука, которая изучает методы получения,
преобразования, передачи и использования теплоты, а также принципы
действия и конструктивные особенности тепловых машин, аппаратов и
устройств. Теплота используется во всех областях деятельности человека.
Для установления наиболее рациональных способов его использования,
анализа экономичности рабочих процессов тепловых установок и создания
новых, наиболее совершенных типов тепловых агрегатов необходима
разработка теоретических основ теплотехники. Различают два
принципиально различных направления использования теплоты –
энергетическое и технологическое. При энергетическом использовании,
теплота преобразуется в механическую работу, с помощью которой в
генераторах создается электрическая энергия, удобная для передачи на
расстояние. Теплоту при этом получают сжиганием топлива в котельных
установках или непосредственно в двигателях внутреннего сгорания. При
технологическом - теплота используется для направленного изменения
свойств различных тел (расплавления, затвердевания, изменения структуры,
механических, физических, химических свойств).
Такими теоретическими разделами являются техническая
термодинамика и основы теории теплообмена, в которых исследуются
законы превращения и свойства тепловой энергии и процессы
распространения теплоты.
Данный курс является общетехнической дисциплиной при подготовке
специалистов технической специальности.
1.2. Термодинамическая система.
Техническая термодинамика (т/д) рассматривает закономерности
взаимного превращения теплоты в работу. Она устанавливает взаимосвязь
между тепловыми, механическими и химическими процессами, которые
совершаются в тепловых и холодильных машинах, изучает процессы,
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]