- •1. Основные определения и понятия термодинамики
- •2. Параметры состояния и уравнения состояния.
- •3.Термодинамическая и потенциальные работы, координаты p-V
- •4. Теплоемкость. Определение теплоемкости веществ.
- •5. Математическое выражение 1го начала термодинамики
- •6.Первое начало термодинамики по балансу рабочего тела
- •7. Аналитическое выражение первого начала термодинамики
- •8. Первое начало термодинамики для идеального газа.
- •9. Принцип существования энтропии идеального газа.
- •10. Процессы изменения состояния (изобара, изохора, изотерма и адибата)
- •11. Политропа с постоянным показателем.
- •12. Работа в термодинамических процессах простых тел (изобара, изохора, изотерма и адиабата)
- •13. Теплообмен в термодинамических процессах простых тел (изобара, изохора, изотерма и адиабата)
- •14. Процессы изменения состояния идеальных газов.
- •15. Работа и теплообмен в политропных процессах идеальных газов.
- •16. Круговые процессы. Кпд и холодильный коэффициент.
- •17. Обратимый цикл Карно.
- •18. Математическое выражение второго начала термостатики. Основные следствия.
- •19. Математическое выражение второго начала термодинамики. Основные следствия.
- •20. Смеси жидкостей, паров и газов, расчет характеристик смеси веществ. Схемы смещения.
- •21. Истечение жидкостей и газов. Основные расчётные соотношения.
- •22.Особенности истечения сжимаемой жидкости. Кризис истечения. Режимы истечения.
- •23.Переход через критическую скорость (сопло Лаваля).
- •24. Особенности истечения через каналы переменного сечения, сопло и диффузор.
- •25. Дросселирование. Эффект Джоуля-Томсона. Основные понятия
- •26. Процессы парообразования, определение параметров насушенного пара, диаграмма h-s.
- •27. Термодинамические циклы и кпд гту.
- •28.Термодинамические циклы и кпд поршневых двс.
- •29. Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности
- •30. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Условия однозначности
- •31. Теплопроводность через однослойные стенки (плоские, цилиндрические).
- •32 Теплопроводность через многослойные стенки (плоские, цилиндрические)
- •33.Теплоотдача. Закон Ньютона-Рихмана. Коэффициент теплоотдачи. Критериальные уравнения.
- •34. Теплообмен излучением. Основные законы.
- •35. Теплообмен излучением между телами.
- •36. Теплопередача. Основное уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопроводности.
- •37. Теплопередача через плоскую однослойную и многослойную плоскую стенку
- •38. Теплопередача через криволинейные однослойные и многослойные стенки.
- •39.40. Оптимизация процессов теплопередачи. Способы интенсификации теплопередачи.
- •41,43. Теплопередача при переменных температурах. Средняя разность температур.
- •44. Расчет теплообменный аппаратов первого рода.
- •45. Расчет теплообменный аппаратов второго рода.
- •46. Паросиловые установки, цикл Ренкина, методы повышения кпд.
- •48. Воздушные холодильные машины.
- •49. Рабочий процесс двухтактного и четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.
- •50. Индикаторные и эффективные характеристики двигателей внутреннего сгорания
- •51. Рабочий процесс и характеристики гту.
39.40. Оптимизация процессов теплопередачи. Способы интенсификации теплопередачи.
Из выражения () следует, что чем большеq, тем больше тепловой поток, т. е. задача интенсификации теплообмена, сводится к увеличению удельного теплосъема. Увеличить q можно путем повышения ∆t и k. Увеличение ∆t может быть связано с изменением технологии процесса, что не всегда возможно; кроме того, увеличение ∆t всегда влечет возрастание энергетических затрат и повышение q в этих условиях в каждом конкретном случае решается на основе технико-экономических расчетов. Увеличить k можно за счет повышения коэффициентов теплоотдачи. При этом, как уже говорилось, при большом различии α1 и α2 коэффициент теплопередачи всегда меньше минимального α. Таким образом, увеличить k и интенсифицировать теплообмен можно двумя путями: при α1 << α2 или α2 << α1 — повышением меньшего коэффициента теплоотдачи; при α1 ≈ α2 — повышением обоих коэффициентов или любого из них.
Помимо увеличения коэффициентов теплоотдачи интенсифицировать процесс теплопередачи можно за счет оребрения поверхности теплоотдачи. Оребряется та поверхность, со стороны которой α меньше; теоретическим пределом оребрения является равенство термических сопротивлений теплоотдачи 1/( α1F1) = 1/(α2F2) в итоге увеличивается произведение kF и повышается Q.
41,43. Теплопередача при переменных температурах. Средняя разность температур.
В теплообменных аппаратах и теплоиспользующих устройствах температура греющего и нагреваемого теплоносителей изменяются вдоль поверхности теплообмена: температура греющего теплоносителя понижается, а температура нагреваемого повышается. Исключение составляют теплообменные аппараты, в которых с одной стороны поверхности испаряется жидкость или конденсируется пар(например испарители или конденсаторы).
В условиях изменяющихся температур теплоносителей уравнение теплопередачи для элементарной площади можно записать в следующем виде:
Тепловой поток передаваемый через всю поверхность теплообмена при постоянном коэффициенте теплопередачи k равен
Для учета изменения температур теплоносителей по поверхности теплообмена в расчетное уравнение теплопередачи вводится средняя разность температур (средний температурный напор), который определяется уравнением
, где - средняя разность температур.
Вид расчетного соотношения для средней разности температур существенно зависит от взаимного направления греющего и нагреваемого теплоносителей. Различают следующие направления движения теплоносителей в рекуперативных теплообменниках: прямоток, противоток, перекрестный ток, смешанный ток.
График изменения температуры теплоносителей при прямотоке (а) и противотоке (б)
Пренебрегая падением давления теплоносителей при движении, т.е. считая процесс протекающим изобарным, из первого начала термодинамики имеем
где Q – мощность теплообменного аппарата, Вт; и – расход горячего и холодного теплоносителей соответственно, кг\с; и – изменение удельной энтальпии греющего и нагреваемого теплоносителей соответственно, Дж\кг.
Для конвективных теплообменных аппаратов (в процессе теплообмена отсутствуют фазовые переходы) в силу того, что
имеем
В силу того, что для теоретического процесса теплопередачи в ТА, тепловой поток определенный из уравнение теплового баланса равен тепловому потоку определенному по уравнению теплопередачи имеем
Расчетные соотношения для определения средней разности температур простейших схем взаимного движения теплоносителя: прямотока и противотока получаются из выражения записанного для элементарного участка теплообмена
Расчетное уравнение средней разности температур справедливое для схем прямотока и противотока, называется среднелогарифмической разностью температур или уравнением Грасгофа.
для схемы прямоток
для схемы противоток
Согласно графоаналитическому методу, предварительно по формуле Грасгофа подсчитывается среднелогарифмическая разность температур для противоточного теплообменного аппарата
Затем с учетом схемы движения теплоносителей (число ходов по трубному и межтрубному пространству) из графиков определяется коэффициент eDt =f(PS и R)
Н.И. Белоконь предложил обобщенное уравнение для определения средней разности температур справедливое для любых схем движения теплоносителей
;
- характеристическая разность температур,
Wm – приведенный водяной эквивалент теплоносителей,
Индекс противоточности р определяется как отношение водяного эквивалента поверхности теплообмена, где осуществляется противоточная схема движения теплоносителей (kF)прот, и водяного эквивалента поверхности теплообмена всего ТА (kF)
Для прямоточной схемы индекс противоточности равен p = 0, а при противотоке p = 1 и в этом случае уравнение уравнение Белоконя совпадает с уравнением Грасгофа.