![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Тема 16. Котельные установки……………..………………………………149
- •Тема 17. Использование вэр и охрана окружающей среды………..…..170
- •Введение
- •Часть 1. Термодинамика
- •Тема 1. Основные понятия и определения
- •Предмет и метод термодинамики
- •Объект изучения термодинамики
- •1.3 Параметры состояния термодинамической системы
- •1.4 Уравнение состояния идеального газа. Понятие об идеальных и реальных газах
- •1.5 Газовые смеси
- •1.6 Термодинамический процесс
- •Тема 2. Первый закон термодинамики
- •2.1 Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Частные случаи закона
- •2.2 Внутренняя энергия системы
- •2.3 Работа расширения и pv-диаграмма для изображения работы
- •2.4 Работа и теплота
- •2.5 Теплоемкость газов
- •2.6 Энтальпия
- •Тема3. Второй закон термодинамики
- •3.1 Общая характеристика
- •3.2 Энтропия и математическое выражение второго закона
- •3.3 III начало термодинамики
- •3.4 Т,s диаграмма для изображения теплоты
- •3.5 Физический смысл энтропии
- •3.6 Основное уравнение термодинамики и вычисление энтропии
- •Тема. 4 термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах
- •4.1 Изохорный процесс
- •4.2 Изобарный процесс
- •4.3 Изотермический процесс
- •4.4 Адиабатный процесс
- •4.5 Политропный процесс
- •Тема 5. Термодинамические циклы
- •5.1 Круговые процессы
- •5.2 Термодинамическая схема теплового двигателя
- •5.3 Прямой цикл Карно
- •5.4 Обратный цикл Карно
- •Тема 6. Циклы паросиловых, холодильных установок и теплового насоса
- •6.1 Циклы паросиловых установок. Цикл Ренкина
- •6.2 Циклы холодильных установок
- •6.3 Цикл теплового насоса
- •6.4 Эксергия. Эксергический анализ
- •Тема7. Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания
- •7.1 Цикл Отто
- •7.2 Цикл Дизеля
- •7.3 Цикл Тринклера (или Сабатэ)
- •Тема8. Термодинамика потока газов и паров
- •8.1 Уравнение первого закона термодинамики для потока
- •8.2 Истечение газов и паров
- •8.3 Дросселирование. Температура инверсии
- •Часть 2. Теория тепло и массообмена
- •Тема 9. Основы теории теплообмена
- •9.1 Введение. Теплопроводность
- •9.2 Закон Фурье – основной закон теплопроводности
- •9.3 Теплопроводнсть плоской однородной, однослойной стенки
- •9.4 Теплопроводность многослойной стенки
- •9.5 Теплопроводность цилиндрической стенки.
- •Тема10. Конвективный теплообмен
- •10.1 Понятие теплообмена. Закон Ньютона Рихмана
- •10.2 Критерии подобия
- •10.3 Теплоотдача при вынужденном движении теплоносителя
- •10.4 Теплоотдача при свободном движении теплоносителя
- •10.5. Теплоотдача при кипении
- •10.6 Теплоотдача при конденсации пара
- •Тема11. Теплопередача чарез стенку
- •11.1 Понятие теплопередачи, теплопередача через плоскую стенку.
- •11.2 Уравнение теплопередачи.
- •11.3 Теплопередача через цилиндрическую стенку
- •Тема12. Лучистый теплообмен
- •12.1 Понятие лучистого теплообмена
- •12.2 Законы лучистого теплообмена
- •12.3 Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде
- •Тема13. Водяной пар
- •13.1 Процесс парообразования в pv-координатах
- •13.2 Ts и hS диаграмма водяного пара
- •13.3 Параметры состояния жидкости и пара
- •Тема14. Влажный воздух
- •14.1 Понятие влажного воздуха, его характеристики
- •14.3 Сушка материала
- •Тема15. Топливо
- •15.1 Классификация топлива
- •15.2 Состав топлива
- •15.3 Характеристики топлива.
- •15.4. Примеры твердого, жидкого, газообразного топлива.
- •15.5 Процесс горения топлива
- •15.6 Состав и объем продуктов сгорания.
- •15.7 Нефтяные топлива.
- •15.8 Понятие детонации, октанового числа и цетанового числа.
- •Тема16. Котеьные установки
- •16.1 Понятие котла и котельной установки
- •16.1 Паровой котёл и его основные элементы
- •16.3 Паровые и водогрейные котлы
- •16.4 Вспомогательное оборудование
- •16.5 Топка, топочные устройства
- •16.6 Котлы утилизаторы
- •16.7 Тепловой баланс горения
- •Тема17. Использование вэр и охрана окружающей среды
- •17.1 Понятия вэр
- •17.2 Классификация вторичных энергетических ресурсов в промышленности
- •17.3 Использование вторичных энергетических ресурсов промышленности
- •17.4 Расчет вэр на экономическую эффективность
- •Заключение.
4.5 Политропный процесс
Политропный процесс характеризуется тем, что он протекает в идеальном газе при постоянном значении теплоемкости, которая может иметь любое числовое значение от – ∞ до + ∞. Для политропного процесса доля количества теплоты, расходуемой на изменение внутренней энергии, остается неизменной:
.
(4.36)
Выведем уравнение политропы. Пусть сn – теплоемкость политропного процесса. В соответствии с уравнениями (dL = pdV, dq = du + dL, dqv = du = сvdT) получим:
.
(4.37)
Используя уравнение (dh = du + pdv + vdp = dq + vdp), после ряда преобразований будем иметь:
.
(4.38)
Так как из определения политропного процесса следует, что теплоемкость – величина постоянная, то обозначив
,
(4.39)
после интегрирования получим:
.
(4.40)
Это уравнение называется уравнением политропного процесса, а n – показателем политропы.
Для политропы справедлива следующая связь между основными параметрами состояния:
(4.41)
(4.42)
(4.43)
Работу политропного процесса можно определить по формулам:
;
(4.44)
;
(4.45)
;
(4.46)
;
(4.47)
.
(4.48)
Для определения работы М кг газа нужно в приведенных формулах заменить удельный объем v полным объемом газа V.
Теплоемкость политропного процесса можно найти из уравнения:
.
(4.49)
Количество теплоты, сообщаемой газу или отнимаемой от него:
;
(4.50)
.
(4.51)
Изменение внутренней энергии газа в политропном процессе находим по общей для всех процессов формуле:
.
(4.52)
Показатель политропного процесса определяется из уравнения:
Изменение энтропии:
.
(4.53)
Политропный процесс включает в себя всю совокупность основных термодинамических процессов и поэтому имеет и обобщающее значение. На самом деле из уравнений и нетрудно прийти к выводу, что:
при n = ± ∞ сn = сv и v = const (изохорный процесс);
при n = 0 сn = сp и р = const (изобарный процесс);
при n = 1 сn = ∞ и рv = const (изотермный процесс);
при n = k сn = 0 и pvk = const (адиабатный процесс).
На рисунке 4.5 в pv – и Ts – координатах приведены совмещенные графические зависимости различных термодинамических процессов.
Все процессы можно разделить на три группы (рисунок 4.5).
Группа I (– ∞ < n < 1). Графики процессов этой группы располагаются между изохорой и изотермой. Расширение осуществляется с подводом теплоты, которая идет на увеличение внутренней энергии и на совершение работы. С увеличением n доля теплоты, идущей на увеличение внутренней энергии, уменьшается, а доля теплоты, идущей на совершение работы, растет; соответственно будет расти доля теплоты, идущей на совершение работы от 0 при n = –∞ до 1 при n =1. Теплоемкость положительна.
Группа II (1 < n < k). Графики процессов располагаются между изотермой и адиабатой. Работа получается за счет подводимой теплоты и уменьшения внутренней энергии. Доля теплоты, идущей на изменение внутренней энергии, отрицательна, так как q и Δu имеют разные знаки. По мере увеличения показателя n все большая часть работы получается за счет внутренней энергии и все меньшая – за счет подвода теплоты к рабочему телу. Соответственно доля внутренней энергии, расходуемой на совершение работы, возрастает с 1 до ∞, а доля теплоты, расходуемой на совершение работы, уменьшается с ∞ до –1.
Теплоемкость отрицательна. Это хорошо видно из формулы . Так как сn= dq/dT, то отрицательная сn означает, что dq и dT имеют противоположные знаки. Несмотря на подвод к газу теплоты, его температура падает, и наоборот. В таких процессах l > q, поскольку на совершение работы помимо подводимой теплоты расходуется часть внутренней энергии газа и его температура понижается.
Рис. 4.5 – Политропные процессы в pv и Тs – координатах
Группа III (+ ∞ > n > k). Графики этих процессов располагаются между адиабатой и изохорой. При расширении газа процесс осуществляется с уменьшением внутренней энергии, с совершением работы и отводом тепла в холодильник. С увеличением показателя n увеличивается доля теплоты, отводимой в холодильник, и уменьшается доля теплоты, идущей на совершение работы. Теплоемкость положительна. Доля теплоты, расходуемой на совершение работы, уменьшается с ∞ до 0, а доля внутренней энергии, расходуемой на совершение работы, с –1до 0.