- •Лекция 1
- •1.1. Органические топлива
- •1.1.1. Классификация углеводородных горючих
- •1.1.2. Состав топлив
- •1.1.3. Характеристики топлив
- •1.1.4. Разновидности горения
- •1.1.5. Основные стадии гетерогенного горения
- •1.1.6. Фазы горения
- •Лекция 2
- •1.1.7. Скорость горения
- •1.2. Расчет процессов горения
- •2. Определение количества и состава продуктов сгорания.
- •1.2.1. Определение потребного количества окислителя для полного сжигания 1кг горючего
- •1.2.2. Определение массы воздуха для сжигания 1кг топлива
- •1.2.3. Коэффициент избытка воздуха
- •1.2.4. Определение количества и состава продуктов сгорания
- •1.2.5. Определение состава продуктов сгорания
- •1.2.6. Определение температуры конца сгорания
- •1.2.7. Упрощенная форма уравнения теплового баланса
- •Лекция 3
- •2.1. Основные понятия и определения термодинамики
- •2.2. Параметры состояния системы
- •2.3. Первый закон термодинамики. Работа и теплота.
- •2.4. Свойства рv – и Тs – диаграмм
- •Лекция 4
- •2.5. Термодинамические процессы идеальных газов
- •2.5.1. Политропный процесс
- •Вывод уравнения политропного процесса
- •Соотношения между параметрами состояния в политропном процессе
- •Определение изменения внутренней энергии
- •Определение изменения энтальпии
- •Определение изменения энтропии
- •Определение теплоты, подводимой (отводимой) в ходе политропного процесса
- •Определение работы расширения в ходе политропного процесса
- •2.5.2. Частные случаи политропного процесса
- •2.5.3. Изохорный процесс
- •2.5.4. Изобарный процесс
- •2.5.5. Изотермический процесс
- •2.5.6. Адиабатный процесс
- •2.5.7. Графическое изображение процессов
- •Лекция 5 сжатие газов в компрессорах
- •Работа компрессора.
- •Действительная индикаторная диаграмма компрессора.
- •Объемный кпд компрессора.
- •Гидравлические потери в распределительных органах компрессора.
- •Многоступенчатые компрессоры.
- •Лекция 6 истечение газов и паров Первый закон термодинамики для потока газа.
- •Адиабатное течение идеального газа по горизонтальному каналу без совершения технической работы.
- •Закон геометрического обращения воздействия
- •Определение скорости потока на выходе из канала
- •Массовый секундный расход газа
- •Анализ соплового течения газа через суживающееся сопло
- •Сопло Лаваля
- •Лекция 7 реальные газы
- •Устройство pv – диаграммы реального газа
- •Области pv- диаграммы
- •Уравнение состояния реального газа
- •Определение параметров влажного насыщенного пара
- •Диаграммы водяного пара
- •Лекция 8
- •Оновной закон теплопроводности. Гипотеза фурье.
- •В практике теплотехнических расчетов широко пользуются понятием теплового потока:
- •Конвекция
- •Процесс теплообмена между поверхностью твердого тела и жидкостью, омывающей поверхность, называется теплоотдачей.
- •Основной закон теплоотдачи. Уравнение ньютона – рихмана.
- •Теплопередача
- •Теплообмен излучением
- •Лекция 9 дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Частные случаи дифференциального уравнения теплопроводности.
- •Для неподвижной среды (для твердого тела).
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности для твердого тела в цилиндрической системе координат.
- •Простейший случай дифференциального уравнения теплопроводности для одномерного стационарного поля.
- •Краевые условия (условия однозначности).
- •Граничные условия.
- •Рассмотрим пример.
Оновной закон теплопроводности. Гипотеза фурье.
В случае стационарного температурного поля количество тепла, переданного в единицу времени путем теплопроводности через площадку, перпендикулярную grad t, можно описать простым соотношением, предложенным Фурье в 1822г.:
(1)
В практике теплотехнических расчетов широко пользуются понятием теплового потока:
(2)
Как уже говорилось, положительное значение grad t совпадает с направлением роста температуры. Между тем тепло, в соответствии со вторым началом термодинамики, самопроизвольно передается лишь в направлении убывания температуры. Эти два обстоятельства согласуются введением знака “минус” в правую часть уравнений (1) и (2).
Коэффициент λ, входящий в эти уравнения, носит название коэффициента теплопроводности. Уравнение (1) позволяет легко вскрыть физический смысл и единицы измерения λ:
Коэффициент теплопроводности – теплофизическая характеристика вещества, характеризует способность вещества проводить теплоту.
Коэффициент теплопроводности – количество теплоты, проходящее в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную grad t, при значении последнего 1 .
Для различных веществ коэффициент теплопроводности λ различен и зависит от структуры, плотности, влажности, давления и температуры. Эти обстоятельства должны учитываться при использовании справочных таблиц.
Наибольшее значение имеет коэффициент теплопроводности металлов, для которых . Наиболее теплопроводным металлом является серебро , затем идут чистая медь , золото , алюминий и т.д. Для большинства металлов рост температуры приводит к уменьшению коэффициента теплопроводности. Эта зависимость в не слишком широком диапазоне температур может быть приближенно аппроксимирована уравнением прямой линии:
(3)
здесь λ и λо - соответственно коэффициенты теплопроводности при данной температуре t и при 0 0С, β - температурный коэффициент (для металлов меньше нуля).
Коэффициент теплопроводности металлов очень чувствителен к примесям. Например, при появлении в меди даже следов мышьяка (Аs) ее коэффициент теплопроводности снижается с до ; для стали при 0,1% углерода , при 1,0% - , а при 1,5% углерода . Влияет на величину λ и термическая обработка. Так, у закаленной углеродистой стали λ на 10-25% ниже чем у мягкой. По этим причинам коэффициенты теплопроводности торговых образцов металла при одинаковых температурах могут существенно разниться. Следует отметить, что для сплавов, в отличие от чистых металлов, характерно увеличение коэффициент теплопроводности с ростом температуры. К сожалению, установить какие-либо общие количественные закономерности, которым подчиняется коэффициент теплопроводности сплавов пока не удалось.
Величина коэффициента теплопроводности строительных и теплоизоляционных материалов-диэлектриков во много раз меньше, чем у металлов и составляет 0,02-3,0 . Для подавляющего большинства из них (исключение составляет магнезитовый кирпич) с ростом температуры λ возрастает. При этом можно пользоваться уравнением (3), имея в виду, что для твердых тел-диэлектриков β >0.
Многие строительные и теплоизоляционные материалы имеют пористое строение (кирпич, бетон, асбест, шлак и др.). Для них и порошкообразных материалов коэффициент теплопроводности существенно зависит от объемной плотности. Это обусловлено тем, что с ростом пористости, большая часть объема заполняется воздухом, коэффициент теплопроводности которого очень низок. Вместе с тем, чем выше пористость, тем ниже объемная плотность материала. Таким образом, уменьшение объемной плотности материала, при прочих равных условиях, приводит к уменьшению λ. Например, для асбеста уменьшение объемной плотности с 800 кг/м3 до 400 кг/м3 приводит к уменьшению с 0,248 до 0,105 . Очень велико влияние влажности. Например, для сухого кирпича λ = 0,35 , для воды λ = 0,6, а для влажного кирпича .
На эти явления надо обращать внимание при определении и технических расчетах теплопроводности. Коэффициент теплопроводности капельных жидкостей лежит в пределах 0,08-0,7 . При этом для подавляющего большинства жидкостей с повышением температуры λ убывает. Исключение составляет вода и глицерин.
Коэффициент теплопроводности газов еще ниже ( ). Коэффициент теплопроводности газов растет с повышением температуры. В пределах от 20 мм.рт.ст. до 2000ат. (бар), т.е. в области, которая наиболее часто встречается на практике, λ от давления не зависит. Следует иметь в виду, что для смеси газов (дымовые газы, атмосфера термических печей и т.п.) расчетным путем определить λ невозможно. Поэтому при отсутствии справочных данных достоверная величина λ может быть найдена лишь опытным путем.
< 1 – тепловые изоляторы.