Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Термодинаміка і теплотехніка (укр.) - файл Лекції [2007].doc


Лекции - Термодинаміка і теплотехніка (укр.)
скачать (664.4 kb.)

Доступные файлы (1):

Лекції [2007].doc2444kb.28.12.2007 22:50скачать

содержание

Лекції [2007].doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
ЗМІСТ


ВСТУП 4

Лекція 1 5

Лекція 2 6

Лекція 3 9

Лекція 4 13

Лекція 5 14

Лекція 6 24

Лекція 7 29

Лекція 8 31

Лекція 9 35

Лекція 10 40

Лекція 11 41

Лекція 12 50

Лекція 13 53

Лекція 14 55

Лекція 15 58

Лекція 16 62

Лекція 17 67

Лекція 18 69

ВСТУП


Мета курсу лекцій – теоретична і практична підготовка майбутніх фахівців щодо методів отримання, перетворення, передачі і використання теплоти в оптимальній мірі; можливості підбору і, за потреби, експлуатації необхідного теплотехнічного обладнання; максимальної економії теплових енергоресурсів і матеріалів при цьому; інтенсифікації і оптимізації технологічних процесів; виявлення і використання вторинних і нетрадиційних теплоенергоресурсів.

Задача курсу лекцій – формування у студентів наступних знань та умінь: теплотехнічної термінології, законів отримання і перетворення енергії, методів аналізу ефективності використання теплоти; принципів дії, конструкцій, областей застосування і потенціальних можливостей теплових двигунів і теплообмінників.

Курс лекцій складений на основі типових програм із теплотехнічних дисциплін (індекс ГУМУ – 15/1 затвердженої головним учбово-методичним управлінням вищої освіти 29.09.1988 р.) та базується на знаннях, отриманих при вивченні вищої математики, фізики, хімії і є основою для розуміння дисциплін, пов’язаних з різноманітними технологічними процесами у виробництві та переробці, що використовують теплову енергію.

Після засвоєння дисципліни майбутній інженер повинен знати роль і місце теплових процесів, що відбуваються в різних теплоенергетичних агрегатах і машинах, які використовуються в промисловості.

Курс лекцій повинен сприяти формуванню знань в області філософії (тлумачення першого і другого законів термодинаміки), в економічній області (правильна оцінка рішень, направлених на економію паливно-енергетичних ресурсів) і захист навколишнього середовища від шкідливих викидів роботи теплових машин.

^ Термодинаміка і теплотехніка (ТТ)

Лекція 1



Вступ. ТТ, її місце і роль у підготовці фахівців. Зв’язок ТТ з іншими галузями знань. Історія становлення і її роль в розвитку нової техніки і технологій. Проблеми економії паливно-енергетичних ресурсів. Шляхи підвищення ефективності теплоенергопостачання і захист довкілля.
ТТ—загально-інженерна дисципліна, що вивчає закономірності перетворення теплоти, роботи і внутрішньої енергії, а також властивості робочих тіл, які беруть участь в цьому перетворенні. Вивчає методи отримання передачі і використання перерахованих видів енергій, принципові особливості конструкції теплових машин, тепло- і парогенераторів, теплообмінників та їх розрахунки.

Теоретичною основою ТТ є два розділи науки:

1. Технічна термодинаміка.

2. Теорія тепло-масообміну (теплопередача).
Сучасний стан теплоенергопостачання
1. У багатьох розвинутих державах (Франція, Японія, Росія) спостерігається подальше зростання використання і виробництва теплової енергії на основі перспективних ядерних реакторів. Це реактори, що працюють на швидких нейтронах.

2. Продовження робіт по освоєнню і промисловому впровадженню магніто-газодинамічного методу отримання електричної енергії (МГД—генератори). Принцип полягає у безпосередньому отриманні електроенергії з плазми. У конструкції відсутні рухомі частини та парогенеруючий контрур. ККД=55-60% .

3. Подальше вдосконалення конструкцій елементів паросилових установок (ПСУ), на основі яких працюють теплові електричні станції (ТЕС). Так, порівняно з 50-ми роками XX ст. параметри використовуваної пари змінились наступним чином. Було: тиск 2,5—3,0 МПа, температура 400—450°С з коефіцієнтом корисної дії (ККД) до 35%; є—тиск перегрітої пари після пароперегрівача 25—30 МПа, температура 650—700°С з ККД до 45%.

4. Ширше використання газотурбінних установок (ГТУ) невеликої потужності до 100 кВт·год, що дозволяє гнучкіше покривати піки споживання електричної енергії.

5. Використання комбінованого методу виробництва теплової і електричної енергії на теплоелектроцентралях (ТЕЦ).

6. Метод отримання електричної енергії від використання термоелектричних перетворювачів, що дозволяє безпосередньо перетворювати теплоту в електроенергію з ККД до 20%.

7. Подальші наукові дослідження над установками для безпосереднього перетворення хімічної енергії палива в електричну без фази згоряння (паливні елементи). Тобто, створення електрохімічних генераторів енергії. Їх ККД сягає 80%. Перші зразки, що працюють на Η2 і O2 вже впроваджені у розвинутих країнах.

8. Продовження вдосконалення установок, що використовують нетрадиційні поновлювані джерела енергії (НПДЕ),—вітру, сонця, термальних вод, припливів і відпливів, температурного градієнта глибини землі або океану.

9. Застосування методів і шляхів у відповідних комбінаціях перелічених вище способів отримання теплової, електричної енергій з максимальним використанням вторинних енергетичних ресурсів (ВЕР) і повної бережливості.

Лекція 2



^ Технічна термодинаміка
Основні поняття і визначення технічної термодинаміки. Предмет і метод технічної термодинаміки. Основні визначення. Основні теплотехнічні величини і їх розмірності у СІ. Основні параметри стану. Теплоємність. Масова, об’ємна молярна теплоємності. Теплоємність за сталих об’ємі і тиску. Середня і істинна теплоємності. Залежність теплоємності від температури.
Технічна термодинаміка—теоретичний розділ ТТ—наука, що вивчає закони перетворень між теплотою, роботою і внутрішньою енергією; властивості робочих тіл, за допомогою яких відбуваються ці перетворення у теплових машинах; принципи дії та конструктивні особливості усіх теплових машин, двигунів тощо.

Предметом технічної термодинаміки є визначення термічного ККД, що вказує на долю перетворення підведеної теплоти у зовнішню корисну роботу. Метою термодинамічного аналізу роботи теплової машини є визначення термічного ККД, величин, що впливають на його зростання, з метою підвищення термічного ККД, а отже, і підвищення ефективності машини. Подальший крок—внесення змін у конструкцію машин.

Основні теплотехнічні одиниці вимірювань у СІ.

Одиниця довжини [м];

Маси [кг];

Часу [с];

Температури [К,°С];

Теплової енергії роботи [Дж];

Тиску [Па];

Тепловий потік; потужність [Вт=Дж /с];

Густина теплового потоку [ВТ/м2];

Кількість речовини [кмоль];

Основні поняття і визначення.

Робоче тіло—газ, рідина та їх суміші. Найбільш широко використовуване робоче тіло—водяна пара. У процесі виконання робочим тілом термодинамічного циклу водяна пара змінює фізичні властивості.

Джерело теплоти—тіло, що віддає або сприймає від іншого теплову енергію.

Верхнє джерело теплоти (тепловіддавач)—віддає конструкції машини або іншому тілу теплоту.

Нижнє джерело теплоти (теплоприймач)—сприймає від конструкції машини або іншого тіла теплоту. Для теплових машин таким джерелом, за звичай, є оточуюче середовище.

Термодинамічна система—множина верхнього та нижнього джерел теплоти, конструкції машини і робочого тіла або окремо вибраний об’єкт для термодинамічних досліджень.

Термодинамічний процес—зміна стану або хоча б одного із параметрів робочого тіла. Розрізняють ізобарний (Р=const), ізохорний (V=const), ізотермічний (T=const), адіабатний(Q=const)—без теплообміну з оточуючим середовищем, політропний (C=const) термодинамічні процеси.

Термодинамічний цикл—замкнений термодинамічний процес. Усі машини працюють за циклами.

Параметри робочого тіла—величини, які характеризують стан робочого тіла. Розрізняють основні параметри робочого тіла, теплові або колоритні параметри, допоміжні параметри робочого тіла.
Параметри стану робочого тіла
1. Основні параметри стану робочого тіла.

Сюди відносять тиск, об’єм (питомий), температуру.

1.1. Об’єм. Питомий об’єм.

V[м³]—обєм.

Ư[м³/кг]—питомий об’єм.

Ư=1/ρ; ρ—густина.

1.2. Тиск.

Р[Па]—тиск. Розрізняють абсолютний (повний) тиск, надлишковий (манометричний) тиск, атмосферний (барометричний) тиск, вакуум.

Тиск—це сила в 1Н, що діє на площу 1м² [Па]=[Н/м²]

Існує наступні співвідношення між тисками:

Рабс.над.атмосф; Рпов.маном.баром.; Рабс.атмосф.вак.; Рпов.баром.­вак.

Існує наступне співвідношення між одиницями вимірювання тисків:

1тех.атм.=1кг/см²=9,8·104Па=10м.вод.ст.=735мм.рт.ст.0,1МПа1Бар.

1Бар=750мм.рт.ст.

1фіз.атмосф.=760мм.рт.ст.

1.3. Температура.

Т[К]; t[ºC].

Температура—степінь нагріву тіла. Визначають за шкалами Кельвіна та Цельсія. Температура тіла змінюється пропорційно кінетичній енергії руху його молекул. Т(f)=(mƯ2)/2, де m—маса молекули, кг; Ư—швидкість руху молекул, м/с.

Спільне між шкалами Кельвіна і Цельсія—ціна поділок шкал, або різниця температур, або темп падіння чи зростання температури. За початок відліку по шкалі Цельсія прийнята температура, що відповідає потрійному стану води при нормальному атмосферному тиску. Потрійний стан—суміш води, льоду, водяної пари. За початок відліку по шкалі Кельвіна прийнята температура абсолютного нуля, за якої припиняється тепловий рух молекул, тіло перестає існувати, розпадається. Усі температури за шкалою Кельвіна додатні. Вірне наступне співвідношення між температурами: Т=t+273,15.

2. Теплоємність.

Теплоємність—теплофізичний параметр стану робочого тіла, що вказує на те, яку кількість теплоти (Дж) необхідно підвести до тіла, щоб його температура зросла на 1К або 0С [Дж/К]

Залежно від одиниці вимірювань робочого тіла розрізняють наступні теплоємності:

масову (питому) с= [Дж/(К·кг)];

об’ємну с΄= [Дж/( К·м³)];

мольну сμ= [Дж/ (К·кмоль)].

Залежно від характеру термодинамічного процесу розрізняють ізобарну теплоємність (коли робоче тіло змінює свої параметри при сталому тиску) Ср [Дж/(К·кг)], а також ізохорну теплоємність (зміна параметрів при сталому об’ємі) Cv [Дж/( К·кг)].

Для одного і того ж тіла за однакових параметрів стану Срv.

Ср і Сv зв’язані між собою наступними двома рівняннями:

1) рівняння Майера:

Ср-С­vR

де R—газова стала конкретного газу [Дж/(кг·К)], береться з таблиць або підраховується для даного газу за наступною формулою (наприклад, для О2, =32, RO2=8314:32=259,8125 [Дж/(кг·К)]. Знак „=”—для ідеальних газів, знак „>”—для реальних;

2) рівняння показника адіабати:

.

де k—показник адіабати (для одноатомних К=1,67; двохатомних і повітря—К=1,4; трьох- і багатоатомних К=1,33).

Теплоємність для кожного тіла залежить від температури. Залежність, у загальному вигляді, є поліноміальною, а для теплотехнічних розрахунків обмежується температурою в третій степені.

Розрізняють середню теплоємність даного тіла в термодинамічному процесі.

Р
озрізняють миттєву теплоємність



  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10



Скачать файл (664.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации