Тема 1. Свойства рабочих тел

Понятие рабочего тела. Пары и газы. Идеальный газ. Критерии идеальности. Параметры состояния идеального газа. Уравнение состояния Клапейрона.

Смеси идеальных газов. Свойства смесей. Способы задания состава смесй. Расчет основных характеристик смесй.

Теплоемкость. Классификация удельных теплоемкостей: массовая, мольная, объемная, истинная, средняя, изохорная, изобарная. Уравнение для определения количества подведенной теплоты. Теплоемкость смеси газов.

Лабораторное занятие 1: Рабочие тела и их параметры (2 часа).

Изучение устройства и работы приборов для измерения давления и температуры.

Лабораторное занятие 2: Теплоемкость вещества (2 часа).

Измерение удельной массовой теплоемкости твердого тела методом динамического баланса.

Тема 2. Первый закон термодинамики

Равновесные и неравновесные состояния и процессы. Понятие внутренней энергии рабочего тела. Элементарная и полная работа термодинамического процесса. Сущность и математическое выражение первого закона термодинамики. Первый закон термодинамики для движущихся тел. Удельная энтальпия и энтропия.

Термодинамические изопроцессы. Классификация и характеристика процессов. Основные свойства изохорного, изобарного, изотермического и адиабатного процессов. Политропные процессы.

Лабораторное занятие: Исследование изотермического процесса (2 часа).

Экспериментальная проверка закона Бойля-Мариотта.

Тема 3. Второй закон термодинамики

Содержание закона применительно к работе теплового двигателя (формулировка С. Карно). Циклы: определение, классификация, свойства, к.п.д. Цикл Карно, его свойства. Аналитическое выражение второго закона термодинамики.

Тема 4. Теплопроводность

Введение в теорию теплообмена. Кондуктивная теплопередача (теплопроводность). Температурное поле. Тепловой поток. Закон теплопроводности Фурье. Теплопроводность плоской одно- и многослойной стенки. Теплопроводность цилиндрической стенки.

Лабораторное занятие: Теплопроводность вещества (2 часа).

Определение коэффициента теплопроводности твердого тела.

Тема 5. Конвективный теплообмен

Сущность конвективного теплообмена. Факторы, от которых зависит его интенсивность. Уравнение конвективной теплоотдачи Ньютона. Коэффициент теплоотдачи и методы его определения. Критерии теплового подобия: Nu, Pr, Re и Gr. Критериальные уравнения.

Теплообменные аппараты. Принцип действия и классификация теплообменных аппаратов. Расчет рекуперативного теплообменника. Уравнения: теплопередачи, теплового баланса, температурного напора. Прямоточный и противоточный теплообмен.

Лабораторное занятие 1: Теплоотдача горизонтального цилиндра в режиме свободной конвекции – I (2 часа).

Определение коэффициента теплоотдачи методом энергетического баланса.

Лабораторное занятие 2: Теплоотдача горизонтального цилиндра в режиме свободной конвекции – II (1 час).

Определение коэффициента теплоотдачи методом критериального уравнения.

Лабораторное занятие 3. Теплоотдача вертикального цилиндра в режиме свободной конвекции (2 часа).

Определение коэффициента теплоотдачи методом энергетического баланса.