Краткий курс лекций. Курс лекций по дисциплине Теплотехника составлен в соответствии с рабочей программой дисциплины и предназначен для студентов направления подготовки 19. 03. 04

• Название: Курс лекций по дисциплине Теплотехника составлен в соответствии с рабочей программой дисциплины и предназначен для студентов направления подготовки 19. 03. 04
• Дата: 31.01.2022
• Размер: 1.75 Mb.
• Имя файла: Краткий курс лекций.docx
• Тип: Курс лекций; #347389
• страница: 2 из 9

;  ^{ } .

Т р

1  2 

1  2 

1  1 

При dq=0первый закон термодинамики для адиабатного процесса примет вид

dl = – du.

Работа в адиабатном процессе совершается только за счет изменения внутренней энергии и определяется по выражению:

l ¹ ( р  р ).

_k1 1 1 2 2

6. 
   Политропные термодинамические процессы.
   

Политропными процессами называются процессы, происходящие при постоянной теплоемкости и удовлетворяющие уравнению pυⁿ=const,где n– показательполитропы. Этот показатель может принимать значения n = ± ∞, но для данного процесса является величиной постоянной.

Таким образом, уравнение политропы запишется
pυⁿ=const.

При определенных значениях nуравнение политропы соответствует уравнениям рассмотренных раньше четырех основных термодинамических процессов:
Если n = ±∞ υ= const– процесс переходит в изохорный;

n= 0 p=const– процесс переходит в изобарный;

n = 1 pυ= const– процесс переходит в изотермический;

n = k pυ^k= const– процесс переходит в адиабатный.
Если k=n, то соотношения начальных и конечных параметров политропного процесса примут вид

n
р₂ ^ ₁ ^ Т₂

^ ₁ ^


n1

Т₂

n1


^ р₂ ^{ n}

_р ^ _ ^ ; _Т

 ^ _ ^

;  ^{ } .

Т р

1  2 

1  2 

1  1 

Изменение внутренней энергии находится по формуле общей для всех процессов
u c_ (T₂  T₁ ).

Работа расширения газа в политропном процессе:

_l p₁₁  p₂<sub>2

</sub> R(T₁  T₂ ) _

^p11 (1  T/ T).

n 1

n 1

n1 ^{2 1}

Количество подведенной или отведенной теплоты в процессе можно определить с помощью уравнения первого закона термодинамики:

q u l c(T

 T)  ^{R(T1  T2 )}  c


n k_(T


 T).

 2 1

n 1

 _{n 1} 2 1

Вопросы для самоконтроля

1. 
   Изохорный процесс, его расчет и анализ в p-υ и T-s – координатах. Схема распределения теплоты.
   
2. 
   Изобарный процесс, его расчет и анализ в p-υ и T-s – координатах. Схема распределения теплоты.
   
3. 
   Изотермический процесс, его расчет и анализ в p-υ и T-s – координатах. Схема распределения теплоты.
   
4. 
   Адиабатный процесс, его расчет и анализ в p-υ и T-s – координатах. Схема распределения теплоты.
   

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная
1. Федина, В.В. Техническая термодинамика [Текст]: учебное пособие/ В.В. Федина, А.С. Тимофеева, Т.В. Никитченко.– Старый Оскол: ТНТ, 2015. – 144 с.
Дополнительная

1. 
   Круглов, Г.А. Теплотехника [Текст]: учебное пособие / Г.А. Круглов, Р.И. Булгакова, Е.С. Круглова. — СПб.: Издательство «Лань», 2010. — 208 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-1017-0.
   
2. 
   Баскаков,А.П.Теплотехника [Текст]: учебник для нетеплоэнергетических вузов (переработанный и дополненный) / А.П. Баскаков, Б.В. Берг, О.К. Витт, Ю.В. Кузнецов, Н.Ф. Филипповский. – М.: Издательский Дом «Бастет», 2010. – 328 с.
   

Лекция 5
ВОДЯНОЙ ПАР - РЕАЛЬНЫЙ ГАЗ.

1. 
   Основные понятия и определения.
   

Паромназывается реальный газ, находящийся в состоянии, близком к сжижению

(конденсации).

Водяной пар получается при испарении или кипении воды. Испарение жидкости может происходить с открытой поверхности при любой температуре. С повышением температуры процесс испарения ускоряется, но сущность его остается той же, и только при достижении определенных условий происходит качественное изменение всего процесса парообразования, жидкость начинает кипеть.

Температурой кипения называется температура, при которой давление насыщения становится равным внешнему давлению на жидкость. Температура кипения зависит от внешнего давления, с увеличением внешнего давления температура кипения возрастает.

Насыщенным паром называется пар, находящийся в динамическом равновесии с одноименной жидкостью.

Влажным насыщенным паром называется насыщенный пар, содержащий в себе одноименную жидкость.

Сухим насыщенным паром называется пар, не содержащий в себе одноименной жидкости, имеющий температуру, равную температуре кипения жидкости при данном давлении.

Состояние сухого насыщенного пара неустойчивое, и при подводе к нему теплоты температура его повышается, давление увеличивается, парстановитсяперегретым.

2. 
   Процесс парообразования в p-υ, T-s- диаграммах.
   

На рисунках 5.1, 5.2, 5.3 показан процесс парообразования в p-υ, T-sи h-s–

диаграммах.



Рисунок 5.1.


Рисунок 5.2.




Рисунок 5.3.
^{На изобаре р}2^,р1^{=const нанесены :}

а,а´– состояние воды при t=0°C;

^а1^,а1<sup>´– состояние кипящей воды;

m</sup>1^{, m}1^{´ – состояние влажного насыщенного пара со степенью сухости x}m ^{= const; b}1^,b1<sup>´– состояние сухого насыщенного пара, x=1;

d</sup>1^,d1<sup>´– состояние перегретого пара;

обозначение точек с индексом «´» соответствует давлению р</sup>2^=const

Вопросы для самоконтроля

1. 
   Водяной пар. Что называется водяным паром? В чем заключается сущность кипения? Температура кипения.
   
2. 
   Динамическое равновесие. Насыщенный пар. Влажный насыщенный пар, сухой насыщенный пар, перегретый пар.
   
3. 
   Процесс парообразования в p-υ и T-s – координатах. Теплота парообразования. Параметры критического состояния водяного пара.
   
4. 
   Термодинамические процессы водяного пара в h-s – диаграмме. Расчет основных термодинамических параметров.
   

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная
1. Федина,В.В.Техническая термодинамика: учебное пособие/ В.В. Федина, А.С. Тимофеева, Т.В. Никитченко.– Старый Оскол: ТНТ, 2015. – 144 с.
Дополнительная

1. 
   Круглов, Г.А. Теплотехника [Текст]: Учебное пособие / Г.А. Круглов, Р.И. Булгакова, Е.С. Круглова. — СПб.: Издательство «Лань», 2010. — 208 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-1017-0.
   
2. 
   Баскаков,А.П.Теплотехника [Текст]: учебник для нетеплоэнергетических вузов (переработанный и дополненный) / А.П. Баскаков, Б.В. Берг, О.К. Витт, Ю.В. Кузнецов, Н.Ф. Филипповский. – М.: Издательский Дом «Бастет», 2010. – 328 с.
   
3. 
   Кирюшатов, А.И. Теплотехника [Текст]: курс лекций для студентов специальностей 311300, 311400, 311500, 230100 / А.И. Кирюшатов. – Саратов: Сарат. гос. агр. ун-т. им. Н.И. Вавилова, 2001. – 196с. – ISBN 5-7011-0285-8.
   

Лекция 6
ВЛАЖНЫЙ ВОЗДУХ – СМЕСЬ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ.

1. 
   Влажный воздух как смесь идеальных газов.
   

Влажным воздухом называется парогазовая смесь, состоящая из сухого воздуха и водяных паров. Знание его свойств необходимо инженеру для расчета систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, сушильных установок, так как влажный воздух является рабочим телом при сушке сельскохозяйственной продукции, в вентиляционных установках, а также в теплотехнике и хладотехнике.

Влажныйвоздухназываютненасыщенным, если пар в нем перегретый, и насыщенным, если пар в нем насыщенный. Насыщенный влажный воздух – это воздух, содержащий максимальное количество водяного пара при данной температуре.

Влажный воздух называют перенасыщенным, если пар в нем влажный, т.е. это воздух, у которого давление паров воды больше давления насыщения при данной температуре.

Температуройточкиросыназывается температура, до которой необходимо охладить ненасыщенный влажный воздух при постоянном давлении, чтобы содержащийся в нем перегретый пар стал насыщенным.

2. 
   Характеристики и параметры состояния влажного воздуха.
   

При изучении влажного воздуха рассматривают абсолютную и относительную влажность.

Абсолютной влажностью называют количество водяного пара, содержащееся в одном кубическом метре влажного воздуха. Так как объем пара в смеси равен объему всей смеси, то абсолютная влажность может быть выражена в виде плотности пара в ^{смеси ρ}П^{, кг/м3 :}





М

V
П П_,

СМ
^{где М}П<sup>– масса пара в смеси, кг;

V</sup>СМ^{– объем влажного воздуха, м3.}

Относительнойвлажностьювоздухаφ(%) (определяется психрометром) ^{называют отношение абсолютной влажности ρ}П^{к максимально возможной влажности ρ}max^{, когда воздух при данных давлении и температуре насыщен водяным паром.}

  <sup>П

</sup>max

 ^П,

_Н

^{где ρ}Н^{– плотность насыщенного сухого пара, кг/ м3.}
Удельным влагосодержанием влажного воздуха d, кг/кг, г/кг называют отношение ^{массы водяного пара М}П^{, содержащегося во влажном воздухе к массе сухого воздуха М}С.В.^.

d <sup>MП

M</sup>С.В.

 ^П .

^С.В.

Относительным влагосодержанием влажного воздуха ψ, % называют отношение влагосодержания воздуха в данном состоянии к влагосодержанию насыщенного воздуха:
  d/ d_Н.

3. 
   h-d–диаграмма влажного воздуха.
   

Параметры влажного воздуха можно определить графически, пользуясь h-d–диаграммой влажного воздуха, предложенной в 1918 г. Леонидом Константиновичем Рамзиным (рисунок 6.1.)




Рисунок 6.1. h-d–диаграмма влажного воздуха.
На этой диаграмме вертикальные линии – линии влагосодержания d, г/кг; линии, наклоненные к вертикальным линиям под углом 45°, являются линиями постоянных энтальпий.

^{ε– угловой коэффициент, Q}и^{/ W– абсолютная влажность.}
Вопросы для самоконтроля

1. 
   Влажный воздух. Определение ненасыщенного и перенасыщенного влажного воздуха. Точка росы.
   
2. 
   Удельное и относительное влагосодержание.
   
3. 
   Абсолютная и относительная влажность.
   
4. 
   h-d диаграмма влажного воздуха и определение его параметров.
   

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная
1. Федина,В.В.Техническая термодинамика: учебное пособие/ В.В. Федина, А.С. Тимофеева, Т.В. Никитченко.– Старый Оскол: ТНТ, 2015. – 144 с.
Дополнительная

1. 
   Круглов, Г.А. Теплотехника [Текст]: учебное пособие / Г.А. Круглов, Р.И. Булгакова, Е.С. Круглова. — СПб.: Издательство «Лань», 2010. — 208 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-1017-0.
   
2. 
   Баскаков,А.П.Теплотехника [Текст]: учебник для нетеплоэнергетических вузов (переработанный и дополненный) / А.П. Баскаков, Б.В. Берг, О.К. Витт, Ю.В. Кузнецов, Н.Ф. Филипповский. – М.: Издательский Дом «Бастет», 2010. – 328 с.
   
3. 
   Кирюшатов, А.И. Теплотехника [Текст]: курс лекций для студентов специальностей 311300, 311400, 311500, 230100 / А.И. Кирюшатов. – Саратов: Сарат. гос. агр. ун-т. им. Н.И. Вавилова, 2001. – 196с. – ISBN 5-7011-0285-8.
   

Лекция 7
ИСТЕЧЕНИЕ ГАЗА И ПАРА.

1. 
   Основные понятия и определения.
   

Течениегазарассматриваетсяприследующихусловиях:

1. 
   Течение рассматривается как равновесный процесс преобразования энергии давления в кинетическую энергию движения.
   
2. 
   Течение газа установившееся, непрерывное, процесс течения адиабатный (т.к.
   

скорость течения среды достаточно высока).

Каналы, в которых происходит преобразование потенциальной энергии в кинетическую, т.е. газ или пар расширяется (давление его падает) и увеличивается скорость движения, называются соплами. Сопла предназначены для разгона потока.

Каналы, в которых происходит увеличение давления газа или пара и уменьшение скорости движения, называются диффузорами. Диффузоры предназначены для торможения потока.

2. 
   Основные уравнения потока газа.
   

Термодинамическийпоток– это подвижная система, которая перемещается в пространстве и относится к открытым термодинамическим системам.

Прианализетермодинамикипотокапринимаютследующиедопущения:

1. 
   Поток одномерный, термодинамические параметры и скорость постоянны по всему сечению.
   
2. 
   Поток стационарный, т.е. в любом сечении все величины, характеризующие течение остаются постоянными во времени.
   
3. 
   Поток является сплошным.
   

Приращение кинетической энергии в обратимом процессе течения газа или пара в соплах называется располагаемойили техническойработой:
_{w2  w2} <sup>2

2 1</sup>  _dp l₀ ,

2 ₁

^{где w}1^{и w}2^{– начальная и конечная скорость истечения, м/с;}

υ– удельный объем, м³/кг;

р– давление, Па;

^l0^{– располагаемая работа, Дж.}

Масса рабочего тела, протекающего в секунду через данное сечение канала, называется секунднымрасходом газа илипара, М, кг/с.
M ^fw,