Содержание:

Стр.

Введение…………………………………………………………………………...1

1 Первый закон термодинамики……...……..…………………………………...2

1.1 Исследование……...……………….…….…………..…………………..........6

1.2 График в PV-координатах…………......………………………………..........9

1.3График в TS-координатах………………..………………………………….10

2 Второй закон термодинамики……………………………….………………..11

2.1 Циклы и их роль в технике……………………….………………………....11

2.2.1 Простейший цикл ГТУ…………………………….…………………...…12

2.2.2 Сложный цикл ГТУ……………….……………………………………….13

2.3 Расчёт……………………………….…………………...……………………14

2.4 Графики…………………….…….…………………………………….…….18

Введение

Термодинамика – наука, занимающаяся установлением связей между теплотой, работой и изменением состояния системы тел.

Термодинамика подразделяется на:

1. Техническая термодинамика (общая теория тепловых машин и апаратов)

2. Химическая термодинамика

3. Физическая термодинамика

Техническая термодинамика:

1. Тепловые двигатели: а) Двигатели внутреннего сгорания б) Газотурбинные двигатели в) Паротурбинные двигатели

2. Холодильные машины

3. Тепловые насосы

Основная задача технической термодинамики решить вопрос о получении наибольшей работы за счет заданного количества теплоты.

КПД тепловых двигателей рассчитывается по формуле:

Где: L – механическая работа. Q – теплота. Для холодильных машин:

Где: - холодильный коэффициент. Для тепловых машин:

Где: – отопительный коэффициент. Рабочее тело – вещество с помощью которого совершаются процессы совершения работы и переноса теплоты. Рабочими телами являются газы и пары.

Термодинамическая система – рабочее тело рассматриваемое в определенных границах. Все тела за пределами этих границ являются окружающей средой. Если рабочее тело рассматривается во взаимодействии с окружающей средой, то система называется расширенной. В технической термодинамике системы подразделяются на:

1. Изолированные – система через границу которой не передается ни теплота, ни работа, не масса рабочего тела.

2. Закрытые - система через границу которой может передаваться теплота и работа, а масса рабочего тела границ не пересекает.

3. Открытая - система через границу которой может передаваться теплота, работа и масса рабочего тела.

Термодинамическое свойство – любая физическая величина изменения которой зависят только от начального и конечного состояния системы. Термодинамические свойства подразделяются на:

1. Интенсивные – не зависящие от массы рабочего тела.

2. Экстенсивные – зависящие от массы рабочего тела.

Термодинамический процесс – изменение состояния системы заключающиеся в последовательном прохождении ее через рад состояний.

Процессы бывают:

1. Обратимые.

2. Не обратимые.

Термодинамический процесс называется обратимым если он может быть проведен в прямом и обратном направлении и при этом все изменения системы происходящие в прямой части в точности обращаются в обратной части, а в окружающих систему телах нет никаких изменений.

Причины необратимости термодинамических процессов:

1. Самопроизвольный переход теплоты от тел более нагретых к телам менее нагретым.

2. Неупругий удар и трение.

3. Самопроизвольный переход жидкостей или газов из области более высокого давления в область более низкого давления без совершения механического движения.

4. Самопроизвольная диффузия газов.

Обратимость – критерий совершенства термодинамического процесса.

Энергия – мера количественной оценки различных форм движения материи.

Виды энергии:

1. Механическая.

2. Химическая.

3. Ядерная.

4. Электромагнитная.

5. Термическая.

В закрытой системе под термической энергией понимается внутренняя энергияU[Дж]

В открытой систем под термической энергией понимается энтальпия .

Способы обмена энергией:

1. Совершение работы одного тела над другим .

2. Теплота.

Теплоемкость – физическое свойство тела измеряемое количеством теплоты затрачиваемом на нагрев единицы количества вещества на 1 кельвин.

Теплоемкости подразделяются на:

1. Массовую теплоемкость

2. Объёмную теплоемкость

3. Мольную теплоемкость

Теплоемкость зависит от:

1. Физических свойств газа.

2. Параметров состояния рабочего тела.

3. Характера протекающего процесса.

Истинная удельная теплоемкость – отношение бесконечно малого количества теплоты сообщаемого в бесконечно малом процессе.

I. Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики – энергия изолированной системы при любых происходящих в ней процессах может переходить одной формы в другую, но по величине остаётся неизменной.

Где: Q – теплота,

L – работа,

∆E – энергия системы;

Базисная формулировка первого закона термодинамики: Теплота, сообщаемая системе расходуется на изменение энергии системы и совершение работы.

Где: Q - теплота,

∆Е – изменение внутренней энергии,

L – работа.

Энергия закрытой системы обусловлена исключительно внутреннем (тепловым) состоянием рабочего тела и поэтому отожествляется с понятием внутренняя энергия.

Для идеального газа , следовательно

Работа в закрытой системе может осуществляться только за счет изменения объема, по этому она называется работой расширения.

Математическое выражение для первого закона термодинамики: Теплота, сообщаемая закрытой термодинамической системе, расходуется на изменение внутренней энергии и совершения работы расширения.

Дифференциальная форма первого закона термодинамики для идеального газа:

Работа процесса в открытой системе совершается в потоке рабочего тела и называется располагаемой работой.

Располагаемая работа определяется суммой трех механических работ:

1. Работа совершаемая впереди идущим потоком.

2. Работа в потоке.

3. Работа против впереди идущего потока

Располагаемая работа может проявить себя в виде трех механических работ:

1. Техническая работа

2. Изменение кинетической энергии рабочего тела.

3. Изменение положения рабочего тела.

Математическое выражение первого закона термодинамики в условиях открытой системы: Теплота сообщаемая открытой термодинамической системе, расходуется на изменение энтальпии и совершение предполагаемой работы.

1.1)Расчёт:

1.1.1) Определяем температуру сжатого воздуха:

1.1.2) Определяем объёмный расход на выходе из компрессора:

1.1.3) Определяем изменение внутренней энергии и энтальпии воздуха при сжатии:

1.1.4) Определяем затрачиваемую на сжатие работу и теоретически необходимую

мощность для привода компрессора:

1.1.5) Определяем количество отводимой от воздуха теплоты и расход охлаждающей воды:

1.1.6) Определяем диаметр входа и выхода воздуховодов:

1.1.7) Составляем энергобаланс процесса:

1.1.8) Строим график процесса в PV координатах

P(МПа)

1.

2.

3.

4.

5.

Таблица №1:

P(МПа)	0.1	0.11	0.122	0.151	0.23
	0.832	0.76	0.695	0.582	0.408

1.1.9)Строим графики в ts координатах по точкам процесса сжатия, а так же изобар,

между которыми расположен процесс сжатия. Сделать соответствующее обозначение

площадей под кривыми.

T(К)
S(кДж/кг К)

1.

2.

3.

4.

5.

Таблица №1

T(К)	290	299.327	308.654	317.981	327.308
S(кДж/кг К)	0.0606	0.003	0.0003	-0.0286	-0.0564

Изобары:

1.

2.

3.

4.

1.1.10) В связи с изменением условий охлаждения стенок цилиндра компрессора, показатель политропы сжатия увеличивается до n=1.33. Определить для новых условий температуру воздуха С, и количество отводимой теплоты q.

n=1.33

Вывод: В результате изменения условий, температура увеличилась по отношению к температуре , количество отводимой теплоты уменьшилось . Это говорит о том, что при изменении показателя политропы до n=1.33 процесс смещается в сторону адиабатического.