- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Научный редактор
- •Введение
- •1. Основные термические параметры состояния
- •Удельный объем
- •Давление
- •Соотношения единиц измерения давления
- •Температура
- •1.1. Задачи
- •1.2. Контрольные вопросы
- •2. Законы и уравнения состояния идеальных газов. Смеси идеальных газов
- •2.1. Задачи
- •2.2. Контрольные вопросы
- •3. Теплоемкости газов и газовых смесей
- •3.1. Задачи
- •3.2. Контрольные вопросы
- •4. Первый закон термодинамики для закрытой системы
- •4.1. Задачи
- •4.2. Контрольные вопросы
- •5. Политропные процессы изменения состояния идеальных газов
- •5.1. Задачи
- •5.2. Особенности расчета процессов идеальных газов при учете влияния температуры на их изобарную и изохорную теплоемкости
- •5.3. Задачи
- •5.4. Контрольные вопросы
- •6. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Процессы водяного пара
- •6.1. Задачи
- •6.2. Контрольные вопросы
- •7. Влажный воздух
- •Основные характеристики влажного воздуха
- •Характеристики атмосферного влажного воздуха
- •Область влажного ненасыщенного воздуха h,d- диаграммы
- •Область перенасыщенного влажного воздуха h,d- диаграммы
- •Пример пользования h,d- диаграммой
- •7.1. Задачи
- •7.2. Контрольные вопросы
- •8. Второй закон термодинамики
- •8.1. Задачи
- •8.2. Контрольные вопросы
- •9. Первый закон термодинамики для потока. Работа изменения давления в потоке. Эксергия в потоке
- •Работа изменения давления в потоке для адиабатных процессов
- •Эксергия в потоке
- •9.1. Задачи
- •9.2. Контрольные вопросы
- •10. Истечение газа и пара через сопловые каналы
- •Особенности расчета процесса истечения через сопло реальных веществ
- •Необратимое истечение газов и паров через сопло
- •Процессы торможения. Параметры заторможенного потока
- •Методика расчета соплового канала при истечении через него газа или пара с начальной скоростью больше нуля
- •10.1. Задачи
- •10.2. Контрольные вопросы
- •11. Дросселирование газов, паров и жидкостей
- •11.1. Задачи
- •11.2. Контрольные вопросы
- •12. Процессы смешения газов и паров
- •Смешение в объёме
- •Смешение в потоке
- •Смешение при заполнении объёма
- •12.1. Задачи
- •12.2. Контрольные вопросы
- •13. Циклы двигателей внутреннего сгорания
- •Цикл двс с подводом теплоты к рабочему телу при постоянном объеме
- •Цикл двс с подводом теплоты к рабочему телу при постоянном давлении
- •Цикл двс со смешанным подводом теплоты к рабочему телу
- •13.1. Задачи
- •13.2. Контрольные вопросы
- •14. Циклы воздушных реактивных двигателей
- •Цикл прямоточного врд
- •Цикл турбокомпрессорного врд
- •14.1. Задачи
- •14.2. Контрольные вопросы
- •15. Циклы газотурбинных установок
- •Методика расчета тепловой экономичности обратимого цикла гту
- •Тепловая экономичность реального цикла гту
- •Регенеративный цикл гту
- •Регенеративный цикл гту с двухступенчатым сжатием и расширением рабочего тела
- •15.1. Задачи
- •15.2. Контрольные вопросы
- •16. Циклы паротурбинных установок
- •16.1. Базовый цикл пту – цикл Ренкина
- •Расчет простого обратимого цикла пту
- •Расчет необратимого цикла простой пту
- •Система кпд цикла пту
- •16.2. Цикл пту с вторичным перегревом пара
- •16.3. Регенеративный цикл пту
- •Выбор оптимальных давлений отборов пара турбины на регенеративные подогреватели пту
- •Особенности расчета регенеративных пту с подогревателями поверхностного типа
- •16.4. Теплофикационные циклы пту
- •Теплофикационные пту с отборами пара на тепловые потребители
- •16.5. Термодинамические особенности расчета циклов аэс на насыщенном водяном паре
- •16.6. Задачи
- •16.7. Контрольные вопросы
- •17. Циклы парогазовых установок
- •17.1. Цикл пгу с котлом-утилизатором
- •17.2. Циклы пгу со сжиганием топлива в паровом котле
- •Цикл пгу с низконапорным парогенератором
- •Цикл пгу с высоконапорным парогенератором
- •Полузависимая пгу
- •17.3. Задачи
- •17.4. Контрольные вопросы
- •18. Циклы холодильных установок и тепловых насосов
- •18.1. Цикл воздушной холодильной установки (вху)
- •Методика расчета вху
- •18.2. Цикл парокомпрессорной холодильной установки
- •Методика расчета цикла пкху
- •18.3. Парокомпрессорный цикл теплового насоса
- •Методика расчета цикла парокомпрессорного теплового насоса
- •18.4. Задачи
- •18.5. Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложения
- •Оглавление
- •Чухин Иван Михайлович
- •Редактор н.Б. Михалева
- •153003, Г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34.
1.2. Контрольные вопросы
1. Что называют параметром состояния ?
2. Назовите основные термические параметры состояния.
3. Какую размерность имеют удельный объем и плотность вещества в системе СИ ?
4. Что понимают под температурой газа в технической термодинамике ?
5. Какие температурные шкалы используются в технической термодинамике и на чем они основаны ?
6. Что понимается под давлением газа в технической термодинамике?
7. Являются ли манометрическое и вакуумметрическое давления параметрами состояния?
8. Какие термодинамические свойства тел и систем используются для измерения температур и разностей температур в различных термометрических приборах?
2. Законы и уравнения состояния идеальных газов. Смеси идеальных газов
Состояние идеального газа определяется любой парой термических параметров. Третий параметр может быть определен из уравнения состояния идеального газа, которое имеет вид
для одного килограмма газа
, (2.1)
где р – абсолютное давление газа, Па;
v – удельный объем газа, м3/кг;
–газовая постоянная, Дж/(кгК);
Т – абсолютная температура, К;
для m кг газа, занимающего объем V, м3,
; (2.2)
для одного киломоля газа
, (2.3)
где – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмольК);
– масса киломоля газа, кг/кмоль
V – объем киломоля газа, м3/кмоль.
Для смеси идеальных газов уравнение (2.2) имеет вид
, (2.4)
где – давление газовой смеси, равное
сумме парциальных давлений газов, входящих в смесь (закон Дальтона);
Vсм – объем, занимаемый всей смесью газов;
–масса газовой смеси, равная сумме масс газов, входящих в смесь;
Тсм – температура смеси газов;
–газовая постоянная смеси газов, Дж/(кгК).
Здесь см –масса условного киломоля смеси газов.
Состав газовой смеси может быть задан массовыми или объемными долями.
Массовой долей gi данного компонента газовой смеси называется отношение его массы к массе всех компонентов газов, входящих в смесь:
. (2.5)
Очевидно, что сумма массовых долей всех газов, составляющих смесь, равна единице:
.
Объeмной долей ri данного компонента газа называется отношение его парциального объема к объему всей смеси газов:
, (2.6)
где – парциальный объем данного газа (это условный объем компонента газовой смеси при Тсм и рсм), м3.
Записав уравнение (2.4) через парциальное давление и через парциальный объем:
,
,
можно получить еще одно выражение для определения объемных долей компонентов газовой смеси, поделив правые и левые части этих уравнений одно на другое:
. (2.7)
Поскольку сумма парциальных давлений равна давлению смеси, то сумма объемных долей всех газов смеси равна единице, а сумма парциальных объемов равна полному объему всей смеси газов:
, (2.8)
. (2.9)
Существует взаимосвязь массовых и объемных долей смеси:
или . (2.10)
Уравнение (2.10) позволяет получить расчетные выражения для условной молярной массы и газовой постоянной смеси газов
, (2.11)
. (2.12)
При известной молярной массе смеси газовую постоянную смеси проще определить из соотношения
.