- •Г.В. Бахмат, е.Н. Кабес
- •1.1.2. Первый закон термодинамики
- •1.1.3. Второй закон термодинамики
- •1.1.4. Термодинамические процессы
- •1.1.5. Термодинамика потока
- •1.1.6. Термодинамический анализ процессов в компрессорах
- •1.1.7. Циклы двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок
- •1.1.8.Циклы паросиловых установок
- •1.1.9. Циклы холодильных машин, теплового насоса (обратные термодинамические циклы)
- •1.2. Теория теплообмена
- •1.2.1. Основные понятия и определения
- •1.2.2. Теплопроводность
- •1.2.3. Конвективный теплообмен
- •1.2.4. Теплообмен излучением
- •1.2.5. Теплопередача. Основы расчета теплообменных аппаратов
- •2. Контрольные задания
- •2.1. Методические указания
- •2.2. Техническая термодинамика
- •2.3. Теория теплообмена
- •Приложение 1 Средние изобарные мольные теплоемкости
- •Приложение 2 Физические параметры сухого воздуха при давлении 101,3 кПа
- •3. Конспект лекций
- •3.1. Термодинамика
- •3.1.1. Содержание и метод термодинамики
- •3.1.2. Основные понятия термодинамики
- •3.1.3. Газовые смеси
- •3.1.4. Законы идеальных газов
- •3.1.5. Первое начало термодинамики
- •3.1.5.1. Первое начало термодинамики как математическое выражение закона сохранения энергии
- •3.1.5.2. Первое начало термодинамики простого тела
- •3.1.6. Понятие теплоёмкости
- •3.1.7. Первое начало термодинамики для идеальных газов
- •3.1.7.1. Закон Майера
- •8314 Дж/(кмольк).
- •3.1.7.2. Принцип существования энтропии идеального газа
- •3.1.8. Термодинамические процессы
- •3.1.8.1. Классификация термодинамических процессов
- •3.1.8.2. Работа в термодинамических процессах
- •3.1.9. Круговые процессы (циклы)
- •3.1.9.1. Тепловые машины, понятие термического к.П.Д.,
- •3.1.9.2. Цикл Карно
- •3.1.10. Второе начало термодинамики
- •3.1.11. Термодинамические циклы двигателей внутреннего сгорания
- •3.1.11.1. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •3.1.11.2. Циклы газотурбинных установок
- •3.1.12. Типовые задачи к разделам курса «термодинамика»
- •3.1.12.1. Параметры, уравнение состояния идеального газа
- •3.1.12.2. Газовые смеси
- •3.1.12.3. Первое начало термодинамики
- •3.1.12.4. Процессы изменения состояния вещества
- •3.1.12.5. Термодинамические циклы
- •4.1.Теплопередача
- •4.1.1. Теплопередача, её предмет и метод, формы передачи теплоты
- •4.2. Теплопроводность
- •4.2.1. Температурное поле
- •4.2.2. Температурный градиент
- •4.2.3. Тепловой поток. Закон Фурье
- •4.2.4. Коэффициент теплопроводности
- •4.2.5. Дифференциальные уравнения теплопроводности
- •4.2.6. Условия однозначности для процессов теплопроводности
- •4.2.7. Отдельные задачи теплопроводности при стационарном режиме
- •4.3. Конвективный теплообмен
- •4.3.1. Основные понятия и определения
- •4.3.2. Теория размерностей
- •Размерности и показатели степени при конвективном теплообмене
- •4.3.3. Теория подобия
- •4.3.4. Критериальные уравнения
- •4.3.5. Некоторые случаи теплообмена
- •4.3.6. Расчетные зависимости конвективного теплообмена
- •4.3.7. Теплообмен при естественной конвекции
- •4.3.8. Теплоотдача при вынужденном движении жидкости в трубах и каналах
- •4.3.9. Теплоотдача при поперечном обтекании труб
- •4.4. Тепловое излучение
- •4.4.1. Основные понятия и определения
- •4.4.2. Виды лучистых потоков
- •4.4.3. Законы теплового излучения
- •4.4.4. Особенности излучения паров и реальных газов
- •4.5. Теплопередача
- •4.5.1. Теплопередача между двумя теплоносителями через разделяющую их стенку
- •4.5.2. Оптимизация (регулирование) процесса теплопередачи
- •4.5.3. Теплопередача при переменных температурах (расчет теплообменных аппаратов)
- •5. Лабораторные работы
- •5.1. Введение
- •5.2. Порядок проведения лабораторных работ
- •5.3 . Основные обозначения
- •5.4 Лабораторная работа №1
- •5.4.1. Цель работы
- •5.4.2. Задание
- •5.4.3. Экспериментальная установка
- •4.4.4. Порядок проведения опытов и обработка результатов эксперимента
- •5.4.5. Содержание отчета
- •5.4.6. Вопросы для самостоятельной проверки
- •5.4.7. Защита лабораторной работы №1
- •5.5.4. Схема экспериментальной установки
- •5.5.5. Порядок проведения опытов и обработка результатов
- •5.6.2. Краткое теоретическое введение
- •5.6.3. Экспериментальная установка
- •5.6.4. Порядок проведения опытов и обработка результатов.
- •5.7. Лабораторная работа №4
- •5.7.1. Цель работы
- •5.7.2. Задание
- •5.7.3. Порядок выполнения работы
- •5.8.Приложения
- •6. Контрольные вопросы (тесты) к лабораторным работам
- •6.1. Теплопроводность
- •6.2. Конвективный теплообмен
- •6.3. Теплообмен излучением
- •Литература
- •Содержание Введение 3
- •Теплотехника Учебно-методический комплекс
- •Заказ № Уч. – изд. Л. 9,4
- •«Тюменский государственный нефтегазовый университет»
- •625000, Тюмень, ул. Володарского, 38
- •625000, Тюмень, ул. Володарского, 38
1.1.9. Циклы холодильных машин, теплового насоса (обратные термодинамические циклы)
Циклы холодильных установок. Холодильный коэффициент и холодопроизводительность. Цикл паровой и воздушной компрессорной холодильной установки. Характеристика холодильных агентов, применяемых в паровых холодильных установках.
Методические указания.
При изучении циклов различных холодильных установок следует обратить внимание на то, что как для тепловых двигателей, так и для холодильных машин эталоном является цикл Карно. Термический к.п.д. цикла Карно определяется формулой ht = 1- Тмин/Тмакс, где Тмин — температура холодильника (она же – минимальная температура термодинамической системы); Тмакс – температура горячего источника (она же — максимальная температура системы). Термические к.п.д. любых циклов сравниваем с ht цикла Карно в этих же пределах температур. Для холодильных установок холодильником является внешняя атмосфера или водопроводная вода, у которой температура ниже температуры хладоагента, а источником теплоты — содержимое холодильной камеры, у которого температура выше температуры хладоагента. Поэтому эквивалентным циклом Карно для холодильной установки будет цикл, осуществляемый не между Тмин и Тмакс (в случае холодильных компрессорных установок Тмин — температура хладоагента после детандера, а Тмакс — температура хладоагента после компрессора), а между температурами холодильника (воздух, вода) и источника (охлаждаемые предметы в холодильной камере).
Кроме того, необходимо уяснить, почему в воздушных компрессорных установках не применяется процесс дросселирования, почему паровые компрессорные установки имеют холодильный коэффициент значительно больший, чем воздушные.
Вопросы для самопроверки. 1. Какой параметр характеризует эффективность холодильной установки? 2. Каковы основные недостатки воздушной компрессорной холодильной установки? 3. Изобразите в Ts- диаграмме цикл воздушной компрессорной холодильной установки и эквивалентный ей обратный цикл Карно. 4. Почему в паровых холодильных установках целесообразно применять процесс дросселирования, а в воздушных — адиабатное расширение в турбине? 5. Какими свойствами должны обладать хладоагенты?
1.2. Теория теплообмена
1.2.1. Основные понятия и определения
Предмет и задачи теории теплообмена. Значение теплообмена в промышленных процессах. Основные понятия и определения. Виды переноса теплоты. Теплопроводность, конвекция и излучение. Сложный теплообмен.
1.2.2. Теплопроводность
1. Основные положения учения о теплопроводности. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности. Механизм передачи теплоты в металлах, диэлектриках, полупроводниках, жидкостях и газах. Дифференциальное уравнение теплопроводности для однородных изотропных тел; условия однозначности. Коэффициент температуропроводности.
2. Теплопроводность при стационарном режиме. Теплопроводность однослойной и многослойной плоской и цилиндрической стенки при граничных условиях I рода. Теплопроводность при стационарном режиме и граничных условиях III рода (теплопередача). Теплопередача через однослойную и многослойную плоскую и цилиндрическую стенки; коэффициент теплопередачи. Пути интенсификации процесса теплопередачи. Критический диаметр тепловой изоляции. Выбор целесообразного материала тепловой изоляции.
Методические указания.
Рассматривая теплопроводность элементарных тел (пластинка, труба), студент должен уметь применить закон Фурье для каждого случая, т. е. вывести уравнения, определяющие закон распределения температур по толщине стенки и количество теплоты, передаваемой через стенку. При изучении процесса теплопередачи через стенку уметь анализировать влияние отдельных термических сопротивлений на общее сопротивление, а также знать способы уменьшения термических сопротивлений.
Вопросы для самопроверки. 1. Как передается теплота в процессе теплопроводности? 2. Сформулируйте основной закон теплопроводности. 3. Каков закон распределения температуры по толщине плоской и цилиндрической стенок? 4. При каком условии расчет цилиндрической стенки можно заменить расчетом плоской стенки? 5. Всегда ли с увеличением толщины изоляции цилиндрической трубы тепловой поток через нее уменьшается? По какому условию выбирается изоляция трубы?