- •Общие указания
- •Глава 1
- •1.1. Органические топлива
- •1.1.1. Состав топлив
- •1.1.2. Характеристики топлив
- •1.1.3. Разновидности горения
- •1.1.4. Основные стадии гетерогенного горения
- •1.1.5. Фазы горения
- •1.1.6. Скорость горения
- •1.2. Расчет процессов горения
- •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
- •Глава 2
- •2.1. Основные понятия и определения термодинамики
- •2.2. Параметры состояния системы
- •2.3. Первый закон термодинамики
- •2.4. Свойства рv – и Тs – диаграмм
- •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
- •2.6. Термодинамические циклы
- •Глава 3
- •3. Реальные газы
- •3.1. Отличия реальных газов от идеальных
- •3.2. Устройство pv – диаграммы реального газа
- •3.3. Области pv- диаграммы
- •3.4. Таблицы водяного пара
- •3.5. Определение параметров влажного насыщенного пара
- •3.6. Диаграммы водяного пара
- •3.7. Расчет процессов изменения состояния реального газа (водяного пара)
- •Изохорный процесс ( )
- •Изобарный процесс ( )
- •Изотермический процесс ( )
- •3.9. Паросиловые установки
- •Глава 4 конвективный теплообмен
- •4.1. Математическая формулировка задачи конвективного теплообмена
- •4.2. Краевые условия при решении задач конвективного теплообмена (условия однозначности)
- •4.3. Решение задач конвективного теплообмена на основе теории подобия
- •4.4. Приведение системы дифференциальных уравнений к безразмерному виду
- •4.5. Теоремы подобия
- •4.6. Физический смысл критериев гидромеханического и теплового подобия
- •4.7. Критериальные уравнения конвективного теплообмена
- •4.8. Методика решения задач конвективного теплообмена на основе теории подобия
- •4.9. Выбор определяющих размеров и величин
- •Семестровая работа №1 топливо, газовые смеси и теплоемкость
- •Указания к выполнению семестровой работы
- •Методика расчета семестровой работы
- •Исходные данные
- •Контрольные вопросы
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Семестровая работа №2 термодинамические процессы и циклы с газообразным рабочим телом
- •Указания к выполнению семестровой работы
- •Методика расчета семестровой работы
- •I. Расчет термодинамических процессов, составляющих цикл
- •II. Расчет прямого цикла 1-2-3-4-5-1
- •Контрольные вопросы
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Семестровая работа №3 термодинамические процессы водяного пара
- •Указания к выполнению семестровой работы
- •Исходные данные
- •Методика расчета семестровой работы
- •1. Расчет адиабатного процесса 1-2
- •2. Расчет изобарного процесса 2-3
- •3. Расчет процесса 3-4
- •4. Расчет изобарного процесса 4-5
- •5. Расчет изобарного процесса 5-6
- •6. Расчет изобарного процесса 6-1
- •7. Расчет цикла
- •Контрольные вопросы
- •Основная литература
- •Семестровая работа №4 конвективный теплообмен и интенсификация теплопередачи
- •Указания к выполнению семестровой работы
- •Методика расчета семестровой работы № 4
- •1. Определяем коэффициент теплоотдачи
- •2. Определяем коэффициент теплоотдачи
- •3.Определяем термические сопротивления
- •4. Определяем коэффициент теплопередачи
- •5. Вычисляем плотность теплового потока
- •Контрольные вопросы
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Приложения
- •Свойства горючих
- •Формулы средних (в интервале 0...Т, к) изохорных массовых
- •Термодинамические свойства пара и воды в состоянии насыщения (по давлению)
- •Термодинамические свойства пара и воды в состоянии насыщения (по давлению)
- •Физические параметры воды на линии насыщения при давлении 101325 Па (760 мм.Рт.Ст.)
- •Физические параметры сухого воздуха при давлении
- •Оглавление
Изобарный процесс ( )
В диаграммах Ts- и hs- (рис. 3.3 и 3.4 соответственно) изобара обозначается линией 1р-а-2р.
Участок 1р-а - это изобарная подсушка влажного насыщенного пара
Участок а-2р - это изобарный перегрев пара.
Подводимое тепло, работа, изменение внутренней энергии находятся с помощью уже известных соотношений:
, , .
Изотермический процесс ( )
В TS-диаграмме изотермические процессы реального и идеального газов изображаются одинаково. Изображения изотермических процессов в pv-диаграмме показаны на рис. 3.1. В hs-диаграмме изотерма обозначается линией 1t-а-2t (рис. 3.4).
Участок 1t-а - это изобарно-изотермическая подсушка влажного насыщенного пара. Как видно, отличительной чертой изотермы водяного пара является то, что в области насыщенного пара изобара и изотерма совпадают.
Участок а-2t - это изотермический перегрев пара.
Подводимое тепло определяется на основании известного изменения энтропии: .
Изменение внутренней энергии .
В отличие от идеального газа изменение внутренней энергии водяного пара при не равно нулю. Последнее обусловлено изменением потенциальной составляющей внутренней энергии: .
Работа изотермического расширения водяного пара находится на основании первого закона термодинамики: .
Адиабатный процесс (q = 0)
В pv-, TS- и hs- диаграммах водяного пара обратимый процесс адиабатного расширения показан на рис. 3.5.
Рис. 3.5
Зависимость pv- для адиабатного процесса водяного пара, как и для идеального газа, может быть описана уравнением .
Однако, для водяного пара , а определяется экспериментально.
В области перегретого пара за усредненное значение можно принимать . Для влажного насыщенного пара , где x – степень сухости.
Принято при расширении определять k по значению x в начальном состоянии, а при сжатии - в конечном.
Работу расширения находят, используя первый закон термодинамики и то обстоятельство, что в данном процессе :
.
3.9. Паросиловые установки
Паросиловые установки являются самыми древними в теплоэнергетике. Их история берет свое начало от машин Ползунова и Уатта. Пройдя длительный путь развития, паросиловые установки к нашему времени достигли весьма высокой степени совершенства. Основная часть вырабатываемой в мире электроэнергии обеспечивается тепловыми электрическими станциями, т.е. паросиловыми установками. Современные атомные электростанции также представляют собой паросиловые установки, в которых пар получается за счет использования тепла, выделяющегося в ходе ядерных реакций.
Термодинамической основой всех паросиловых установок является цикл Ренкина.
Схема паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина, представлена на рис. 3.6. Она включает в себя парогенератор (паровой котел) 1, обеспечивающий получение влажного пара; пароперегреватель 2, в котором происходит изобарный перегрев пара. Затем пар подается в паровую турбину 3, где происходит расширение пара. В конденсаторе 4 конденсируется отработавший пар. Конденсатный насос 5 подает конденсат снова в парогенератор 1.
Цикл Ренкина состоит из следующих процессов: 1-2 – адиабатное расширение пара в паровой турбине; 2-3 – изобарно-изотермическая конденсация пара в конденсаторе; 3-4 – изохорно-адиабатное повышение давления в конденсатном насосе; 4-5 – изобарный подогрев конденсата в паровом котле до температуры кипения; 5-6 – изобарно-изотермическое парообразование в паровом котле; 6-1 – изобарный перегрев пара в пароперегревателе.
Рис. 3.6. Схема паросиловой установки
В pv- и Ts- координатах цикл Ренкина показан на рис. 3.7 и 3.8, соответственно.
Рис. 3.7 Рис. 3.8