- •Под редакцией проф. В. С. Силецкого Допущено Министерством высшего и среднего специального образования ссср в качестве учебного пособия для неэнергетических специальностей вузов
- •74 Бечгородск.;я ' областная ' библиотека
- •Предисловие к первому изданию
- •Часть первая техническая термодинамика
- •Глава I введение
- •Контрольные вопросы и примеры к I главе
- •Глава II
- •Контрольные вопросы и примеры к II главе
- •Контрольные вопросы и примеры к III главе
- •Глава IV реальные газы
- •Глава V первый закон термодинамики
- •Г л а в а VI теплоемкость газов. Энтропия
- •3 В. В. Нащокин .65
- •§ 6Т11. Тепловая Тя-диаграмма
- •Глава VII
- •CpdT vdp , dv dp
- •Контрольные вопросы и примеры к VII главе
- •Глава VIII . Второй закон термодинамики
- •Глава IX характеристические функции и термодинамические потенциалы. Равновесие систем
- •Контрольные вопросы и примеры к IX главе
- •Водяной пар,
- •_ Масса сухого насыщенного пара во влажном
- •Масса влажного пара
- •Глава XII
- •Глава XIII истечение газов и паров
- •Контрольные вопросы Ли примеры к XIII главе
- •Глава XIV
- •Глава XV влажный воздух
- •Глава XVI [ компрессоры
- •Глава XVII циклы двигателей внутреннего сгорания
- •Глава XVIII
- •V Лг изоб изох'
- •Глава XIX циклы паротурбинных установок
- •Контрольные вопросы и примеры к XIX главе
- •Глава XX циклы атомных электростанций, парогазовых и магнитогидродинамических установок
- •Контрольные вопросы к XX главе
- •Глава XXI циклы холодильных установок
- •* С. Я. Г е р ш. Глубокое охлаждение. Госэнергоиздат, 1957, стр. 85.
- •Глава XXII
- •Контрольные вопросы к XXII главе
- •Глава XXIII
- •Глава XXIV теплопроводность при стационарном режиме и граничных условиях третьего рода, коэффициент теплопередачи
- •Глава XXV
- •2 В. В. Нащокин
- •Контрольные вопросы к XXV главе
- •Глава XXVI конвективный теплообмен
- •Физические свойства жидкостей
- •Режимы течения и пограничный слой
- •Числа подобия
- •Теореме! подобия
- •Контрольные вопросы к"XXVI главе
- •Глава XXVII
- •Контрольные вопросы и примеры к XXVII главе
- •Глава XXVIII
- •Контрольные вопросы и примерь! к XXVIII главе
- •Глав а XXIX теплообмен излучением
- •Степень черноты полного нормального излучения для различных материалов
- •Средняя длина лучей для газов, заполняющих объем различной формы
- •Контрольные вопросы и примеры к XXIX главе
- •Глава XXX теплообменные аппараты
- •1 1 ТуСру 4190
- •Глава XXXI
- •Воздух (абсолютно сухой)
- •Кдж/(моль- град)
- •Кдж/(кг-град)
- •"50. Н о з д р е в в. Ф. Курс термодинамики. «Высшая школа», 1961.
- •Глава I. Введение 5
- •Глава VII. Термодинамические процессы идеальных газов ...... 79
- •Глава VIII. Второй закон термодинамики , 95
- •Глава IX. Характеристические функции и термодинамические потен- циалы. Равновесие систем 124
- •Глава XII. Основные термодинамические процессы водяного пара . . 173 § 12-1. Общий метод исследования - термодинамических процессов
- •Глава XV. Влажный воздух . . 214
- •Глава XVII. Циклы двигателей внутреннего сгорания 235
- •Глава XVIII. Циклы газотурбинных установок и реактивных двига- телей 253
- •Глава XX. Циклы атомных электростанций, парогазовых и магнито-
- •Глава XXI. Циклы холодильных установок 299
- •Часть вторая. Теплопередача
- •Глава XXII. Основные положения теплопроводности 315
- •Глава XXIV. Теплопроводность при стационарном режиме и граничных условиях третьего рода. Коэффициент теплопередачи . . 337 § 24-1. Передача теплоты через плоскую однослойную и многослойную
- •Глава XXV. Теплопроводность при нестационарном режиме . . . 352
- •Глава XXVI. Конвективный теплообмен . . 363
- •Глава XXVII. Конвективный теплообмен в вынужденном и свобод- ном потоке жидкости 386
- •Глава XXX. Теплообменные аппараты зд7
- •Глава XXXI. Тепло- и массоперенос во влажных телах , 460
- •Владимир Васильевич Нащокин техническая термодинамика и теплопередача
Контрольные вопросы и примеры к VII главе
Дать определения основным термодинамическим процессам.
Как графически изображаются на ро-диаграмме изохора, изобара, изотерма и адиабата?
Написать уравнения основных процессов.
Написать формулы соотношений между параметрами р, v и Т для каждого процесса.
Объяснить увеличение^температуры при расширении газа в изо-- барном процессе.
Доказать, что в изобарном процессе теплбта равна изменению энтальпии.
Написать формулы работы изменения объема газа для каждого процесса.
Написать формулы располагаемой (полезной) работы для кажого процесса.
Почему в адиабатном процессе расширения тела температура убывает, а при сжатии увеличивается?
Каково взаимное расположение изотермы и адиабаты на ' ру-диаграмме, проведенных из одной точки при расширении и при
сжатии газа?
Какой процесс называется политропным?
При каком условии основные процессы идеального газа будут политропными? ■ * - *
Написать уравнение политропы и указать, в каких, пределах изменяется показатель политропы.
Каковы значения показателя политропы для основных процессов?
Написать уравнение теплоемкости политропного процесса и показать, что из данного уравнения можно получить теплоемкости при всех основных термодинамических процессах.
В каких политропных процессах внутренняя энергия уменьшается и в каких увеличивается? "Показать на /ги-диаграмме.
17. ' В каких политропных процессах теплота к газу подводится и в каких процессах отводится?
• . 18. В каких, политропных процессах и почему теплоемкость будет отрицательной? Что это означает?
19. По каким уравнениям вычисляется изменение энтропии в изо-хорном, изобарном, изотермном, адиабатном и политропно'м процессах?
Пример 7-1. В баллоне объемом 0,\2м3 содержится воздух при абсолютном давлении 10-155 н/м2 и температуре 50° С. Определить конечное давление, количество теплоты и изменение энтропии при повышении температуры воздуха до 150° С.
Масса воздуха в баллоне равна
рхУ 10-105-0,12 , оп
т = —— = —. :— = 1,29 кг.
Я7\ 287,04-323 .
Конечное давление
423-10-10*
=
13)1.105
н/ж2-2
Тх
323
Количество подведенной теплоты равно
Я = т{соп\'0ш к—сеы\о /0 = 1,29 (0,722-150 —0,718-50) =-94,0 кдж,
Шли
<2 = т (и2 _ И1) = \г29 (108,5 — 35,9) = 94,0 кдж.
Изменение энтропии
б., — в2 = тс0 1п 7У7\ = 1,29-0,72-2,3 ^ 423/323 = = 0,252 кдж/(кг-град).
Пример 7-2. 2 кг воздуха при постоянном абсолютном давлении в 2 бар и температуре 288° К расширяется до конечной температуры 423° К. Определить- конечный объем воздуха, количество подведенной •теплоты, работу расширения.
Ответ: Уа = 2,54 ж3; <3Р = 277кдж; Ь =. 79,2кдж.
Пример 7-3. 12 кг воздуха при абсолютном давлении в 6 бар и температуре 300° К расширяются при постоянной температуре, при.этом объем увеличивается в 4 раза, Определить начальные и конечные параметры воздуха, количество подведенной теплоты и работу расширения.
Начальный объем воздуха определяем из уравнения состояния: у ^ = _12-287,04.300 = 1,725 м3.
1 рх 6.105
Конечный объем
У2 = 1,725-4 = 6,9 л3/ Конечное давление равно
Работа расширения
1=р1У1Ы У2/Ух = 2,303-6-105-1,725 ^ 6,9/1,725 =
' =1450000 дж = 1450 кдж.
Количество'подведенной теплоты равно работе расширения:
(3 = 1= 1450 кдж.
Пример 7-4. 2 кг [воздуха *при начальном абсолютном давлении 10 бар и температуре 600° [К расширяются по адиабате до конечного давления 1 бар. Определить конечный объем, конечную температуру, работу расширения. Показатель адиабаты для двухатомных газов
^ Начальный объем воздуха определяем из уравнения состояния:
^^2-287,04.600 ^ 1 Р1 10-106
Из уравнения адиабаты получаем
1/2 = V,(Р1/р2) 1 /* = 0,345 (10/1)1 /1 -4 = 1,79 м3.
Конечную температуру определяем по формуле
Г2 = -^ = '-10М,79 =312оК, 1 тЯ 2-287,04 ^~
Работа расширения равна
1=[1/(/г-1)] (р1У1-р21/2) = [Ю5/(1,4-1)] (10-0,345-
— Ы,79) = 415000 дж = 415 кдж.
Пример 7-5. 3 кг воздуха с начальными параметрами рх =* 1 бар и 7\ = 300° К сжимаются по политропе до р2= 15 бар и Г3 = 500"К.
Определить показатель политропы, конечный объем, работу сжатия и количество отведённой теплоты.
Показатель политропы
(„-.!)/„ '«^ = !ДЁ9 = о,187, ЧРг/Рх 1§ 15/1
откуда «= 1,23. Конечный объем
у тт= 3.287,04.500
р2 15-10'
Начальный объем
VI = V'„ (ря/р1),'п = 0,287 (15/1)*'1.8з = 2,57 л*3. Определяем*работу сжатия:
£ = [1/(я— 1)1 {р^Ух — Р^2) = [105/(1,23 - 1) (1 • 2,57-— 15 « 0,287) = 763000 дж = 763 кдж.
Количество отведенной теплоты
Я = тс» 1(п — /г)/(п — 1)] (Т2 — 7\) = = 3 • 0,72 [(1,23 — 1,4)/(1,23 — 1)1 (500 — 300) = —316 кдж,
где
с„ — рс„/р = 20,8/28,9 = 0,72 кдж/'(кг • град).
Изменение внутренней энергии
Аи = тсу (Т2 — 7\) = 3 • 0,72 • 200 = 432 кдж.
При сжатии воздуха с показателем,» = 1,23 работа сжатия делится на две части: одна часть в форме теплоты отводится в холодильник; другая часть расходуется на увеличение внутренней энергии рабочего тела.
Пример 7-6. в политропном процессе температура воздуха уменьшается с 120 до 50° с. Начальное давление воздуха рг — 5 бар. Определить изменение энтропии воздуха, если воздуху в рассматриваемом процессе сообщается 60 кдж/кг теплоты. Теплоемкость воздуха (см. пример 7-5) С0 = 0,72 кдж1(кг • град).'
Определяем показатель политропы из уравнения
О = Са 1(П — Щ1(П — 1)1 ({2 — Г1),
откуда
(л — 1,4)/(«— 1) =.о/с„ (/,— *!> = 60/0,72 (50—120) = —1,19, а ■ * п = 1,18.
Определяем р2.
Р2/Р1 = (Тг/Т^Н*-», р2 = Р1 (^/^"/("-1)=' = 5 (323/393)6.56 = ч1,38 бар.
Находим изменение энтропии:
й2 — ^ = Ср 1п тут4! — я 1п р21рх = 1,0 • 2,3 ^.0,822 —
— 0,287 • 2,3 ^ 0,276 = 0, 173 кдж/(кг . град). Изменение энтропии можно найти и по другой формуле:
52_51 = со^г± 1пГ2/7'1 = 0,173 кдж/(кг-град).