127

Федеральное агентство по образованию

Уральский государственный технический университет – УПИ

А.П. Баскаков, е.Ю. Павлюк

Техническая термодинамика

Учебное пособие

Научный редактор проф., д.т.н. В.А. Мунц

Екатеринбург

УГТУ – УПИ

2008

УДК

ББК

Б27

Рецензенты: зав. кафедрой «Энергетики» УГЛТА В.В. Мамаев

зав. лабораторией ОАО ВНИИМТ С.Т. Клышников

Баскаков А.П.

Б27. Техническая термодинамика: учебное пособие / А.П.Баскаков, Е.Ю. Павлюк. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. 100 с. ISBN

Учебное пособие предназначено для студентов заочной формы обучения специальностей 140104 – Промышленная теплоэнергетика, 140106 - Энергообеспечение предприятий. Данное пособие содержит необходимый минимум информации, включающий в себя все необходимые разделы курса «Техническая термодинамика». Для удобства усвоения материала студентами каждый раздел завершается комплексом задач, ответы и решения которых приведены в конце учебника. Пособие также укомплектовано необходимой справочной информацией, приведенной как по ходу изложения материала, так и в приложениях.

Библиогр.: назв. Табл. 2. Рис. 35. Прил. 1.

УДК

ББК

ISBN © Уральский государственный

технический университет – УПИ, 2008

© Баскаков А.П., Павлюк Е.Ю., 2008

Содержание

Предисловие 4

1. Основные понятия и исходные положения термодинамики 5

1.1. Предмет и метод термодинамики 5

1.2. Термодинамическая система 5

1.3. Термодинамические параметры состояния 6

1.4. Уравнение состояния 9

1.5. Термодинамический процесс 10

2. Первый закон термодинамики 12

2.1. Внутренняя энергия 12

2.2. Работа против окружающей среды в закрытой системе 13

2.3. Теплота 15

2.4. Аналитическое выражение первого закона термодинамики для закрытой системы 15

2.5. Теплоемкость газов 17

2.6. Энтальпия 20

3. Второй закон термодинамики 23

3.1. Энтропия 23

3.2. Изменение энтропии в неравновесных процессах 24

4. Основные термодинамические процессы в газах, парах и смесях 27

4.1. Термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах 27

4.2. Смеси идеальных газов 31

4.3. Термодинамические процессы реальных газов 34

5. Особенности термодинамики открытых систем 43

5.1. Уравнение первого закона термодинамики для потока 43

5.2. Истечение газов и паров 48

5.3. Расчет процесса истечения с помощью h-s диаграммы 51

6. Циклы теплосиловых установок 57

6.1. Цикл Карно и второй закон термодинамики 57

6.2. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания 60

6.3. Цикл газотрубинной установки 62

6.4. Циклы паротурбинных установок 64

6.5. Холодильные установки и тепловые насосы 69

Решения задач и ответы на вопросы 73

Приложение 1 76

Предисловие

Настоящее учебное пособие написано для заочников специальностей «Промышленная теплоэнергетика» и «Энергообеспечение предприятий» и, прежде всего, для тех, кто, окончив в свое время техникум, получает высшее образование по ускоренной программе.

В библиотеках России, в том числе и в УГТУ-УПИ, имеется достаточное количество отличных учебников для вузов по дисциплине «Техническая термодинамика», однако они часто практически недоступны для студентов, обучающихся на опорных пунктах вдали от Екатеринбурга, поскольку на большинстве пунктов этих учебников просто нет.

Кроме того, некоторые студенты, обучавшиеся много лет назад в техникуме, забыли не только то, чему их там учили, но растеряли школьные знания. А сегодня для того, чтобы снова аттестовать их на рабочем месте, которое они занимают, а тем более для повышения по службе с них требуют диплом. Понятно, что при такой базе знаний они не могут освоить курс, который читается студентам-очникам во всех деталях, тем более, что времени на это им выделяется значительно меньше, чем при полном (не ускоренном) обучении.

Следовательно, жизнь поставила на повестку дня необходимость подготовки учебного пособия, которое было бы понятно этому контингенту студентов, и который они смогли бы освоить за выделенное им для этого время. Конечно, формально программа курса одинакова для студентов всех форм обучения, но, как показала практика, глубина освоения предмета студентами разных категорий сильно различается.

Данное пособие написано на базе учебника для вузов «Теплотехника» под ред. А.П. Баскакова, последнее издание которого вышло в свет 1991 г.

Авторы постарались в сжатой и доступной форме изложить основные положения термодинамики, необходимые студентам указанных выше специальностей для освоения спецкурсов.

Пособие может быть полезно и студентам других специальностей и форм обучения.