|
|
полная версия шпор. 1) Идеальный газ. Уравнение состояния (уравнение взаимосвязи между параметрами состояния P, V, T). Охарактеризовать величины, входящие в состав урия состояния
1) Идеальный газ. Уравнение состояния (уравнение взаимосвязи между параметрами состояния P, V, T). Охарактеризовать величины, входящие в состав ур-ия состояния. Идеальный газ – газ, между молекулами которого отсутствует взаимодействие, а сами молекулы принимаются за материальные точки, не имеющие объёма. Уравнение состояния газов. PV=RT – уравнение Клапейрона-Менделеева.( PV=МRT, если масса газа не 1 кг). T (температура) – мера средней кинетической энергии движения молекул газа. Т = 273,15 + t [K]. P (давление) – средний результат ударов молекул газа о стенки сосудов. Рабс = Ризб + В0, где В0 – давление при нормальных условиях. Давление измеряется в Па (Н/м2); давление, равное 0,1 МПа, называется бар. V (удельный объем) – объем 1 кг массы газа, выраженный в кубических метрах. Плотность – величина, обратная объему.  [Нм3/кг].  = 8314 Дж/кмоль*К – универсальная газовая постоянная . R – удельная газовая постоянная, кДж/кг*К. R = / , где – молярная масса газа.
2) КПД котельного агрегата. Почему величина КПД при работе на твердом топливе меньше, чем на газе и мазуте? Коэффициентом полезного действия отопительного котла называют отношение полезной теплоты, израсходованной на выработку пара (или горячей воды), к располагаемой теплоте отопительного котла. Не вся полезная теплота, выработанная котельным агрегатом, направляется потребителям, часть теплоты расходуется на собственные нужды. Потери теплоты происходят за счет: химической неполноты сгорания топлива, потери теплоты через стенки котла, физического не дожигания, часть тепла уходит с отработанными газами. Располагаемая теплота в котле складывается из теплоты вносимой с топливом, теплоты поступаемой с воздухом. При работе на твердом топливе кпд меньше, так как возрастают физические потери теплоты и необходимо затратить тепло на парообразование, так как горит только газ. Следовательно, при работе на газу или мазуте кпд теплокотла больше.
|
3) Разновидности теплоемкостей рабочего тела( С, C',µС). Теплоемкостью тела называют количество теплоты, необходимое для изменения ее температура на 1 К. В зависимости от того, в каких единицах задано количество вещества ,в расчетах используют следущие удельные теплоемкости: С – массовая теплоемкость, отнесенную к 1 кг массы[дж/кг*К]; µС – молярную теплоем, отнесенную к 1 Кмолю вещества[Дж/(Кмоль*К)]; С’ – объемную, кол-во вещества содержащегося в 1  при нормальнах физических условиях[дж/(К*)]. Удельные теплоемкости связаны между собой соотношением С= µС/µ=С’/ . Теплоемкость газообразного вещества зависит от характера термодинамического процесса: CV – молярная теплоемкость в изохорном процессе (V = const) и Cp – молярная теплоемкость в изобарном процессе (p = const). Связь между теплоемкостями дается уравнением майера:  ; R=8,314-универсальная газовая постоянная. Зависимость теплоемкости от характера процесса выражается формулами:
 ; ;
Характер зависимости молярной теплоемкости от температуры обусловлен степенями свободы молекулы ,общее число которых равно утроенному числу образующих ее атомов. 
i-число степеней свободы.
Отношение теплоемкостей в процессах с постоянным давлением и постоянным объемом играет важную роль в термодинамике. Оно обозначается греческой буквой γ и называется показателем адиабаты: γ= .
|
3) Разновидности теплоёмкостей рабочего тела. Зависимость теплоёмкости от температуры и характера процесса.
Под удельной теплоёмкостью вещества понимают количество теплоты, необходимое для нагревания единицы в-ва, чтобы изменить его температуру на 1 К.Теплоёмкость идеальных газов не зависит от их давления, а зависит лишь от его температуры. Если теплоемкость относят к 1 кг газа, то её принято называть массовой и обозначать С [Дж/кг*К].Если теплоемкость относят к 1м3 (взятому при нормальных условиях) или к 1 молю газа, то её называют объемной С’ [Дж/ м3*К]. µC- молярная теплоёмкость [Дж/ кмоль*К]. Соотношения между C , C’, µC устанавливаются следующими равенствами: С= µС/µ=С’/.
Истинная теплоёмкость – отношение количества теплоты к бесконечно малому изменению температуры, т.е. теплоёмкость на каждый градус Сх = dq/dt;
Cmx = qx/t2-t1 – отношение количества теплоты к интервалу температур
З ависимость от температуры.
сС повышением температуры газа его теплоемкость растет.
Однако можно считать, что t в незначительных интервалах t (до 100 градусов) даёт закон постоянной теплоёмкости: Для газов одинаковой атомности молярная теплоёмкость при постоянном объеме есть величина постоянная и равная числу t степеней свободы поступательных и вращательных перемещений газа.
Зависимость от характера процесса.
Для изохорного процесса(объем постоянный):
dqv = Cvdt
dq = dU + dl, dl = 0 (для изохорного процесса)
dqv = dU = Cvdt, Cv = dU/dt, Cv  - не зависит от температуры
ΔU= - изменение внутренней энергии для конечного процесса.
Для изобарного процесса(давление постоянное):
dqp = Cpdt = dh
dq = dh - Vdp, Vdp = 0
dh = Cpdt, Cp - не зависит от температуры
На основании уравнение Майера Cp - Cv = R – удельная газовая постоянная. Теплоёмкость изобарного процесса больше теплоем-ти изохорного, в связи с тем, что в изохорном процессе внешняя работа не выполняется и вся теплота расходуется на изменение внутренней энергии.
|
4. Общие сведения о неравновесной термодинамике(термодинамики открытых систем)Классическая термодинамика (ее три «начала») изучает термодинамические равновесные, обратимые процессы. Для неравновесных процессов она устанавливает лишь неравенства, которые указывают возможное направление этих процессов.Основная задача неравновесной термодинамики - количественное изучение неравновесных процессов, в частности определение их скоростей в зависимости от внешних условий. В неравновесной термодинамике системы, в которых протекают неравновесные процессы, рассматриваются как непрерывные среды, а их параметры состояния — как полевые переменные, то есть непрерывные функции координат и времени. Слабо неравновесная (линейная) термодинамика рассматривает термодинамические процессы, происходящие в системах в состояниях, близких к равновесию. Таким образом, линейная термодинамика описывает стабильное, предсказуемое поведение систем, стремящихся к минимальному уровню активности.Пример:если сила «один» (например, градиент температуры) для слабо неравновесных ситуаций воздействует на поток «два» (например, на диффузию), то сила «два» (градиент концентрации) воздействует на поток «один» (поток тепла).
Таким образом, в слабо неравновесной области практически действуют законы равновесной термодинамики, система ни к чему не стремится и ее поведение в большинстве случаев вполне предсказуемо.
Сильно неравновесная термодинамика рассматривает процессы, происходящие в системах, состояние которых далеко от равновесия.
Когда термодинамические силы, действуя на систему, становятся достаточно большими и выводят ее из линейной области в нелинейную, устойчивость состояния системы и ее независимость от флуктуации значительно уменьшается.
Все материальные системы, от самых малых до самых больших, считаются открытыми, обменивающимися энергией и веществом с окружающей средой и находящимися, как правило, в состоянии, далеком от термодинамического равновесия.
Это свойство материальных систем позволило в свою очередь определить целый ряд новых свойств материи.
Вот некоторые из них.
- все процессы необратимы, так как они всегда сопровождаются потерями энергии;
- энтропия S в открытых системах имеет две составляющие: deS – характеризует обмен энтропией с внешним миром; diS – характеризует необратимые процессы внутри;
- материя обладает свойством самоорганизации
|
|
|
|
|
|
5) Классическая формула средней теплоёмкости. Под удельной теплоёмкостью вещества понимают количество теплоты, необходимое для нагревания единицы в-ва, чтобы изменить его температуру на 1 К.
С-удельная теплоемкость, Т1-Т2 диапазон температур.
6)Конвективный теплообмен. Факторы, влияющие на конвективный теплообмен.
Конвективным теплообменом называется одновременный перенос теплоты конвекцией и теплопроводностью. В инженерных расчетах часто определяют конвективный теплообмен между потоками жидкости или газа и поверхностью твердого тела. Этот процесс конвективного теплообмена называют конвективной теплоотдачей или просто теплоотдачей. Для описания конвективной теплоотдачи используется формула:
 = a( — ),
где qcт — плотность теплового потока на поверхности, вт/м2; a — коэффициент теплоотдачи, вт/(м2·°С); T0 и Тст — температуры среды (жидкости или газа) и поверхности соответственно. Величину T0 — Тст часто обозначают DТ и называется температурным напором.
Основными факторами, влияющими на процесс теплоотдачи являются следующие:1)Природа возникновения движения жидкости вдоль поверхности стенки. Самопроизвольное движение жидкости (газа) в поле тяжести, обусловленное разностью плотностей её горячих и холодных слоев, называют свободным движением (естественная конвекция).Движение, создаваемое вследствие разности давлений, которые создаются насосом, вентилятором и другими устройствами, называется вынужденным (вынужденная конвекция).2) Режим движения жидкости. Упорядоченное, слоистое, спокойное, без пульсаций движение называется ламинарным.Беспорядочное, хаотическое, вихревое движение называется турбулентным.3)Физические свойства жидкостей и газов.Большое влияние на конвективный теплообмен оказывают следующие физические параметры: коэффициент теплопроводности (l), удельная теплоемкость (с), плотность (ρ), κкоэффициент температуропроводности (а = λ/cр·ρ), коэффициент динамической вязкости (μ) или кинематической вязкости (ν = μ/ρ), тεмпературный коэффициент объемного расширения (β = 1/Т).4). Форма (плоская, цилиндрическая), размеры и положение поверхности (горизонтальная, вертикальная).
|
7)Газовые смеси. Способы их задания.
Газовой смесью понимается смесь отдельных газов, вступающих между собой ни в какие химические реакции. Каждый газ (компонент) в смеси независимо от других газов полностью сохраняет все свои свойства и ведет себя так, как если бы он один занимал весь объем смеси. Парциальное давление – это давление, которое имел бы каждый газ, входящий в состав смеси, если бы этот газ находился один в том же количестве, в том же объеме и при той же температуре, что и в смеси.Газовая смесь подчиняется закону Дальтона: Общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений отдельных газов, составляющих смесь.Р = Р1 + Р2 + Р3 + . . .Рn = ∑ Рi , где Р1 , Р2 , Р3 . . .Рn – парциальные давления.
Состав смеси задается объемными, массовыми и мольными долями, которые определяются соответственно по следующим формулам:
Объемной долей называют отношение парциального объема компонента к объему смеси:
r1 = V1 / Vсм ; r2 = V2 / Vсм ; rn = Vn / Vсм ,
Сумма объемных долей компонентов равна 1:  ;
Массовой долей называют отношение массы компонента к массе смеси:
g1 = m1 / mсм ; g2 = m2 / mсм ; … gn = mn / mсм ,
Молярной долей наз отношение числа киломолей компонента к числу киломолей смеси
r1′ = ν1 / νсм ; r2′ = ν2 / νсм ; … rn′ = νn / νсм ,
где V1 ; V2 ; … Vn ; Vсм –объемы компонентов и смеси;
m1 ; m2 ; … mn ; mсм – массы компонентов и смеси;
ν1 ; ν2 ; … νn ; νсм – количество вещества (киломолей) компонентов и смеси.
|
9) Калорические параметры состояния, их свойства. Калорическое уравнение состояния.
Внутренняя энергия системы или рабочего тела включает в себя кинетическую энергию теплового движения, составных их молекул и потенциальной энергии их взаимодействия.
U=  + ; =f (T);  =f (V); U=f(V,T); PV=mRT; T= ; U=f(P;V); U=f(P;T)
Калорическое уравнение состояния показывает, как внутренняя энергия выражается через давление, объем и температуру. Для системы с постоянным числом частиц оно выглядит так:
Свойства калорич парам:изменение внутренней энергии не зависит от характера процесса; невозможно определить абсолютное значение внутренней энергии, т.к невозможно определить абсолютную внутреннюю энергию при абсолютном 0; внутренняя энергия обладает свойством аддитивности (U системы=сумме внутренних энергий частей ее составляющих); внутренняя энергия принимают равной 0 при t=0.
Если газ находится во внешней среде с давлением р, то с любым состоянием его связана некоторая энергия U + pV = Н (Дж), получившая наз. энтальпии газа в данном состоянии. Выражение удельной энтальпии имеет вид (Дж/кг): h = u + p��.
Энтальпия - полная энергия, связанная с данным состоянием системы. Величина р�� представляет собой работу, кот. нужно затратить для того, чтобы ввести тело объемом во внешнюю среду, имеющую повсюду одинаковое давление, равное давлению системы в данном состоянии. Энтальпия зависит от параметров состояния u,p,�� и сама явл. параметром состояния.
Энтальпия идеального газа является функцией t-ры: h = u + p�� = u(T) + RT.
Энтропия - параметр состояния, дифференциал кот. равен отношению бесконечно малого кол-ва теплоты в элементарном обратимом процессе к абсолютной t-ре, кот. на бесконечно малом участке процесса явл. постоянной величиной (Дж/кг): dS=δQ/T. Единица удельной энтропии - Дж/(кг·К). Энтропия определяется только математическим выражением, показывает меру беспорядка, неупорядоченности движения.
|
10. Основные элементы котельной установки, их значение.
Котельный агрегат состоит из топки, котла, пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя.
Топка – топливосжигающий теплообменный аппарат. В ней происходит не только процесс горения, по стенки топки расположены кронные трубы. Теплота, передаётся за счёт излучения в 4-5 раз больше, чем за счёт конвекции. В паровой котёл содержит 2т барабана , которые соединены между собой.
Пароперегреватель используется для перегрева пара при данном давлении. В теплообменных аппаратах выгоднее использовать влажный пар.
Экономайзер – предназначен для подогрева питат. воды за счёт тепла дымовых газов КПД возрастает на 10 – 13 процентов.
Воздухоподогреватель – предназначен для подогрева воздуха, подаваемого в топку котельного агрегата за счёт теплоты дымовых газов.
Котельные агрегаты разделяются на агрегаты низкого давления (р = 0,8 – 1,6 МПа), среднего (р = 2,4 – 4 МПа), высокого (р = 10 – 14 МПа) и сверхвысокого давления (р = 25 – 31 МПа).
Водогрейные котлы унифицированы по теплопроизводительности на восемь типов: 4; 6,5; 10; 20; 30; 50; 100; 180 Ггал/ч. Котлы бывают 2х видов: газотрубные и водотрубные. В газотрубных котлах основные поверхности нагрева находятся внутри цилиндрического сосуда большого диаметра, по которым движется продукт сгорания топлива. У водотрубных котлах малый диаметр, обладают большой компактностью, хорошей циркуляцией и безопасной работой.
| |
|
|
Скачать 0.8 Mb.