Часть 1. Теоретические основы теплотехники

1. Техническая термодинамика

1.1.1 Основные понятия и определения

Основные понятия и определения. Предмет и метод термодинамики. Термодинамическая система. Термодинамическое состояние. Параметры состояния. Уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная. Термодинамический процесс.

Газовые смеси. Массовая, объемная и молярная доли компонентов газовой смеси. Парциальное давление. Закон Дальтона для газовых смесей. Газовая постояная смеси. Кажущаяся молярная масса смеси.

1.1.2 Законы термодинамики

Первый закон термодинамики.Теплота. Работа расширения-сжатия. Внутренняя энергия. Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Теплоемкость. Энтальпия. Энтропия.Первый закон термодинамики через энтальпию

Второй закон термодинамики. Принцип возрастания энтропии.Вечные двигатели первого и второго рода. Формулировка второго закона термодинамики.

Эксергия. Эксергический метод анализа термодинамических процессов.

Термодинамические процессы идеальных газов. Политропный процесс. Частные случаи политропного процесса: адиабатный, изохорный, изобарный и изотермический процессы. Методика исследования политропных процессов.

1.1.3 Реальные газы.

Уравнение состояния реальных газов. Водяной пар. Процесс парообразования. Параметры состояния жидкости и пара. Изменение состояния пара. Процесс парообразования в диаграммах P-V,T-S, I-S.

Влажный воздух. Основные определения и характеристики. I-D диаграмма. Процессы изменения состояния влажного воздуха их изображение в I-D –диаграмме.

1.1.4. Термодинамика открытых систем

Первый закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров. Дросселирование. Циклы одноступенчатых и многоступенчатых компрессоров.

1.1.5 Циклы тепловых двигателей и установок

Цикл Карно. Термический КПД. Холодильный коэффициент. Циклы ДВС с подводом теплоты при v=const, p=const, с комбинированным подводом теплоты. Обобщенный цикл ДВС.

Циклы паросиловых установок. Цикл Ренкина в P-V, T-S, I-S – диаграммах.

1.1.6 Циклы холодильных установок и тепловых насосов.

Цикл воздушной холодильной установки. Цикл паросиловой компрессионной холодильной установки. Цикл теплового насоса.

2. Основы теории тепломассобмена

1.2.1 Основные понятия

Теплообмен. Способы передачи теплоты. Основные определения. Дифференциальные уравнения теплообмена: уравнение энергии, уравнение непрерывности, уравнение движения.

1.2.2 Теплопроводность.

Основной закон теплопроводности(закон Фурье).Коэффициент теплопроводности. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Температуропроводность. Граничные условия. Теплопроводность плоской стенки, многослойной стенки, теплопроводность при наличии внутренних источников теплоты. Термические сопротивления. Теплопроводность при нестационарном режиме.

1.2.3 Конвективный теплообмен.

Закон теплоотдачи (закон Ньютона-Рихмана). Коэффициент теплоотдачи. Гидравлический и тепловой пограничные слои. Дифференциальное уравнение теплоотдачи. Основы теории подобия. Свободная и вынужденная конвекции. Критериальные уравнения для свободной и вынужденной конвекции.

1.2.4 Лучистый теплообмен

Основные понятия, определения. Поглащательная, отражательная и пропускательная способность тела. Закон Стефана-Больцмана. Закон Планка. Закон Вина. Закон Кирхгофа.

1.2.5 Теплопередача

Сложный теплообмен. Уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи. Тепловая изоляция. Расчет теплообменных аппаратов. Классификация. Основные положения теплового расчета. Уравнения теплового баланса. Средний температурный напор. Прямоточный и противоточный схемы движения теплоносителей.