|
|
полная версия шпор. 1) Идеальный газ. Уравнение состояния (уравнение взаимосвязи между параметрами состояния P, V, T). Охарактеризовать величины, входящие в состав урия состояния
11) Аналитическое выражение 1 закона термодинамики. В каком случае теплота, работа и изменение внутренней энергии считаются положительными. А когда – отрицательными.
Первый закон термодинамики представляет собой закон сохранения и превращения энергии для термодинамических систем. Он устанавливает количественную связь между изменением внутренней энергии системы и внешними воздействиями на нее. Любая форма движения способна и должна превращаться в любую другую форму движения. Теплота и работа – это две единственные возможные формы перехода энергии от одного тела к другому.
q =  + l*, для идеальных газов l* = l
Если теплота сообщается рабочему телу, то dq>0; если же теплота отнимается от рабочего тела, то dq < 0. При расширении газа, т.е. когда он совершает работу по преодолению сил внешнего сопротивления, dl > 0; при сжатии газа конечный объем его меньше начального, а на это затрачивается работа из вне и dl < 0. Изменение внутренней энергии не зависит от характера процесса и для идеального газа внутр. энергия является функцией только температуры. Очевидно, что при Т2 > Т1 >0 и при Т2 < Т1 < 0. Если dU=0, то вся работа пошла на совершение работы
15)Баланс тепловых потоков для термодинамических процессов (адиабатного, изотермического, изохорного) в соответствии с 1 законом термодинамики
Для адиабатного процесса^ dq = 0, dU = CvdT, L=
Для изотермического процесса: t = const, dU = CvdT = 0, dq = dL, L = RT ln(V2/V1)
dq- теплота процесса; dL – изменение работы; dU- изменение внутренней энергии;
Для изохорного процесса: dq = dU, dL = 0, dU = CvdT
Для изобарного процесса: dU = CvdT; L= ;dq=dh=CpdT;
18 Цикл Ренкина - термодинамический цикл преобразования тепла в работу с помощью водяного пара
КПД цикла
Термодинамические исследования цикла Ренкина показывают что его эффективность в большей степени зависит от величин начальных и конечных параметров (давления и температуры) пара.
Процессы
Диаграмма T-S
Цикл Ренкина состоит из следующих процессов:
изобара линия 4-5-6-1. Происходит нагрев и испарение воды, а затем перегрев пара. В процессе затрачивается теплота q1.
адиабата линия 1-2. Процесс расширения пара в турбине, то есть её вращение паром ( ).
изобара линия 2-3Конденсация отработанного пара с отводом теплоты q2 охлаждающей водой.
адиабата линия 3-4. Сжатие сконденсировавшейся воды до первоначального давления в парогенераторе с затратой работы .
Применение
Цикл Ренкина нашёл применение в современных тепловых электростанциях большой мощности использующих в качестве рабочего тела водяной пар (такие электростанции называют конденсационными или КЭС).
Обратный цикл Ренкина
При прохождении цикла Ренкина в обратном направлении (1—6—5—4—3—2—1) он описывает рабочий процесс холодильной машины с двухфазным рабочим телом (т.е. претерпевающим в ходе процесса фазовые переходы от газа к жидкости и наоборот). Холодильные машины, работающие по этому циклу, с фреоном в качестве рабочего тела широко используются на практике в качестве бытовых холодильников, кондиционеров и промышленных рефрижераторов с температурой морозильника до -40°C.
27. Теорема о возрастании энтропии. В термодинамике и кинетической теории, H-теорема, полученная Больцманом в 1872 году, описывает возрастание энтропии идеального газа в необратимых процессах, исходя из уравнения Больцмана.
На первый взгляд может показаться, что она описывает необратимое возрастание энтропии исходя из микроскопических обратимых уравнений динамики. В свое время этот результат вызвал бурные споры. Величина H определяется как интеграл по пространству скоростей:
где P(v) — вероятность. В некотором смысле H является предшественником Шенноновской информационной энтропии[источник не указан 252 дня].
Используя уравнение Больцмана, можно показать, что H не может возрастать.
Для системы из N статистически независимых частиц, H соотносится с термодинамической энтропией S посредством:
таким образом, согласно H-теореме, S не может убывать.
Однако Лошмидт выдвинул возражение, что невозможно вывести необратимый процесс из симметричных во времени уравнений динамики. Решение парадокса Лошмидта заключается в том, что уравнение Больцмана основано на предположении «молекулярного хаоса», то есть для описания системы достаточно одночастичной функции распределения. Это допущение по сути и нарушает симметрию во времени.
30. влажный воздух. Анализ процесса сушки в I-d диаграмме. Атмосферный воздух, сост из кислорода, азота, угл. газа и небольшого кол-ва инертных газов (аргон, неон, гелий, ксенон и криптон), всегда сод-т некоторое кол-во водяного пара. Мех. смесь сухого воздуха с водяным паром – вл. воздух. (воздушно0паровая смесь). При атмосферном давлении в интервале тем-р, огран. снизу тем-рой обычно не ниже -50С, сухой воздух может быть только в газообразном сост-и, тогда как вода встречается в виде пара, жид-ти или тв. фазы в зав-ти от тнм-р смеси и может выпадать из смеси. Поэтому кол-во водяного пара в смеси с сухим воздухом не может превышать опред. вел-ы – в этом и состоит принципиальное отличие вл. воздуха от обычных газовых смесей.
B= pв+рп, где В-барометр.давление, pв и рп – парциальное давление сух. воздуха и водяного пара. Макс. знач-е рп при данной тем-ре влажного воздуха t представляет собой давление насыщ. водяного пара рн. Если этот пар явл. сухим, то и влажный воздух, содержащий его, наз. насыщенным вл. воздухом. Ненасыщенный – влажный воздух, в кот. при данной тем-ре сод-ся водяной пар в перегретом сост-и. Его исп-т в кач-ве сушильного агента в различного рода сушильных установках. Для опр-я состояния пара, сод. в воздухе, нужно знать тем-ру (термометра) и парциальное давление (с помощью гигрометра) пара. Абсолютная влажность – кол-во водяных паров, наход. в 1м3 влажного воздуха. Относит. Влажность ( ) – отношение абс. влаж-ти ненасыщ. возхуха при дан. тем-ре к абс. влаж-ти насыщ. воздуха при той же тем-ре.
Диаграмма строится для барометрич. давления 98 кПа. На оси абцисс откладывают влагосодержание воздуха d, а на оси ординат – энтальпию I. В области ненасыщенного воздух в соотв-и с урав-м I=iв+diп изотермы явл. прямыми линиями, угловой коэф-т кот. выражается уравнением =2500+1,96t и представляет собой для каждой изотермы постоянную величину. С ростом тем-ры наклон изотерм увел-ся. Для удобства пользования диаграмму заменяют косоугольной с углом между абцисс и ординат 1350. При этом изотерма 0С в ненасыщ. области располагается горизонтально. Затем наносят кривую парциального давления водяного пара, используя урав-е рп=Вd/(0,622+d), d=0, рп=0 при d=d1, рп= рп1. Задаваясь опред. масштабом для парциальных давлений, в нижней части диаграммы в прямоугольной системе осей ординат по укуз. точкам строят кривую рп=f(d). После этого на диаграмме наносят линии =const. Кривая насыщения разделяет диаграмму на верхнюю область влажного ненасыщ. воздуха и нижнюю область пересыщ. воз-а, в кот. влага может нах-ся в капельном сост-и. Одновременно она показывает макс. возможное насыщение воздуха влагой при данной тем-ре.
42.Степень сжатия. ε=V1/V2-степнь сжатия. Степень сжатия влияет на ἠt . Для оценки влияния рассматривают формулу ἠ1 цикла Отто. К-постоянная величина > 1. (1,66 – одноатом. Газ, 1,4-двух, 1,29-трех) сл-но разница (к-1) будет больше 0. Любое число в положительной степени при возрастании увеличивается. Величина обратная возрастающему числу убывает. При вычитании из 1 уменьшающегося числа ἠt будет возрастать. Таким образом термический КПД ДВС при возрастании степени сжатия увеличивается. ἠt возрастает так же при увеличении степени сжатия и степени повышения давления, и уменьшается при увеличении степени предварительного расширения.С увеличением степени сжатия термич. КПД возрастает, одновременно увеличивается утечка топлива. Поэтому оптимальное значение степени сжатия в пределах 12-13 едениц. В карбюраторных двигателях степень сжатия меньше оптимального(6-9). Препятствием повышения степени сжатия является детонация топлива. В дизелях степнь сжатия выше (15-18). Нижний предел ограничевается самовоспламеняемостью топлива а верхний
43Принципиальная схема поршневого компрессора (рис. 3.1) включает цилиндр 1, поршень 2, всасывающий 3 и нагнетательный 4 клапаны, шток 5 и кривошипно-шатунный механизм, состоящий из крейцкопфа 6, шатуна 7 и кривошипа 8.
Рис. 3.1. Схема поршневого компрессора
Рабочий процесс в поршневом компрессоре осуществляется за четыре этапа:
расширение газа во вредном пространстве цилиндра компрессора (в клапанах и околоклапанном пространстве, в зазоре между крышкой цилиндра и плоскостью АА, соответствующей крайнему положению поршня);
всасывание (расширение и всасывание происходят при движении поршня от плоскости АА до плоскости ВВ на длине хода поршня s; при этом всасывающий клапан открывается не сразу, а лишь после того, как газ, находящийся во вредном пространстве цилиндра, расширится, и его давление станет меньше давления во всасывающей линии, в этот момент откроется клапан 3, и газ начнет поступать в цилиндр компрессора);
сжатие (происходит при движении поршня от плоскости ВВ до плоскости СС);
нагнетание (происходит при движении поршня от плоскости СС до плоскости АА; нагнетание газа в трубопровод начинается тогда, когда давление газа в цилиндре превысит давление в нагнетательной линии, в этот момент откроется клапан 4, и газ начнет поступать в трубопровод).
Расширение и сжатие газа в компрессоре связаны с изменением его температуры и являются объектом изучения технической термодинамики.
Характер изменения объема газа зависит от условий теплообмена между газом, деталями компрессора и окружающей средой. В зависимости от этого сжатие или расширение могут происходить:
без теплообмена (адиабатический процесс); т. е. с нагревом газа при его сжатии или охлаждением газа при его расширении;
с частичным теплообменом (политропический процесс);
с полным теплообменом (изотермический процесс), т.е. с сохранением одной и той же, постоянной при сжатии и расширении, температуры газа.
Как видно из определений, адиабатический и изотермический процессы являются частными случаями политропического процесса.
Политропический процесс изменения состояния идеального газа удовлетворяет уравнению:
p · Vm = const, (3.1)
где р - давление; V - объем газа; m - показатель политропы.
При адиабатических процессах m обозначается через k и называется показателем адиабаты и равен 1,67 для одноатомных газов, 1,4...1,41 для двухатомных и 1,2...1,3 для трех- и многоатомных газов.
При изотермическом процессе m = 1.
Из условий работы поршневого компрессора видно, что процессы сжатия и расширения газа происходят в основном при политропическом процессе.
Изменение температуры газа можно определить, используя уравнение состояния идеального газа:
р · V = R · T, (3.2)
где R - газовая постоянная; Т - абсолютная температура газа в цилиндре в °К.
Для политропического процесса температура после сжатия равна:
(3.3) где Т2 - конечная температура газа после сжатия;Т1 - начальная температура газа в °К.
|
12) Виды топлива, используемого в котельных установках. Основная характеристика топлив, их различие по содержанию золы и влаги. Условное топливо.
Топливо – это вещества, способные вступать с О2 воздуха в быстрые окислительные процессы горения, выделяя при этом значительное количество теплоты. Виды топлива:
твердые: торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит, горючие сланцы.
Жидкое: нефть исходное сырье, для получения основной массы(смесь УВ разл классов) сырая нефть как топливо не используется. Подвергая нефть путем разгонки ее при нагревании на легкие фракции получают светлые нефтепродукты и остаточные продукты – мазут – используется как энергетическое топливо – один из наиболее распространенных видов топлива котлов и промышленных печей. Важная характеристика вязкость, с повышением t понижается вязкость.
Газообразное: природное(газы,добываемые из чисто газовых месторождений и газы, попутние при нефтедобычи); искусственные (коксовый, полукокс, нефтяной газ, генераторный доменной газ) широко применяется газоотводное топливо в печах промышленных предприятий, на электростанциях, для коммунально – бытовых нужд. Природный газ расходуется на коммунальные нужды, основной компонент – СН4 – метан, содержание которого = 93-98% балластом является N2HCO2
Основная характеристика топлива:
а) элементарный состав топлива.
– Горючие вещества; Q,N – внутренний балласт; A,W – внешний балласт.
С – главная составляющая горючей части топлива. Н – важное горючее составляющее топливо. S – нежелательный элемент. Qp – относится к негорючей массе топлива. Nр – инертный газ. Ар – зола – твердый негорючий остаток, полученный после полного сгорания топлива. Wp – влага до 60% в свежерубленных дровах.
б) теплота сгорания топлива. - теплота, которая получается при сжигании 1 кг рабочего топлива без учета теплоты конденсации водяных паров.
в) выход горючих летучих – опред-т количество образовавшихся горючих газов при t=700ºС в безвоздушном пространстве. В состав входят Н, С, О, S и др.
16.Истечение. газов.
И. газов следует тем же основным законам, что и И. жидкостей; но в случае газов мы имеем дело с веществом, объем и плотность которого зависят от давления, поэтому нельзя, как в случае жидкостей, считать среду несжимаемой. И. всегда происходит под влиянием разности давления, а следовательно, истекающая струя газа, попадающая в среду с меньшим давлением, занимает больший объем, расширяется. Расширение же газа всегда сопровождается охлаждением его, охлаждение же зовет за собой опять изменения в объеме, плотности и давлении. Ввиду этого решение общих задач об И. газов представляет вопрос весьма сложный и одну из самых трудных глав аэродинамики — науки о движениях газов; полное рассмотрение вопросов И. газов должно было бы вестись не только на основании принципов гидродинамики, но и на основании механической теории тепла и кинетической теории газов. Если пренебречь охлаждением газа от расширения и действием силы тяжести, то для скорости V истечения газа, под влиянием одной разности давления, получим формулу, аналогичную формуле (2):
| |
|
|
Скачать 0.8 Mb.