II. ТЕРМОДИНАМИКАДиаметр трубы d= 70-n мм, с корость воздуха w = 5-0,05* n м/сек ., n- порядковый № студента в списке группы.
Плотность ρ;, коэффициент теплопроводности λ;, удельная теплоемкость с р и коэффициент температуропроводности а различных материалов.
Вопросы. 1. Параметры состояния газов, уравнения состояния идеального и реального газа. 2. Смеси идеальных газов. Способы задания состава смеси. 3. Энергетические характеристики термодинамических систем, их определения и размерности. 4. Теплоёмкости идеальных газов и смесей, газовая постоянная. 5. Первый закон термодинамики для закрытых систем 6. Процессы прямые и обратные. Циклы. Функции состояния и функции процесса. 7. Политропный процесс. Показатель политропы, его определение. Вывести связь между параметрами состояния через показатель политропы. 8. Расчёт работы, внутренней энергии и энтальпии для политропного процесса. 9. Перечислите основные термодинамические процессы сжатия и расширения и изобразите их в координатах p-v. Графическая интерпретация совершаемой газом работы.. 10. Перечислите основные термодинамические процессы сжатия и расширения и изобразите их в координатах T-s. Графическая интерпретация тепла в процессе. 11. Расчёт работы, тепла, энтальпии и энтропии для адиабатного процесса. 12. Расчёт работы, тепла, энтальпии и энтропии для изотермического процесса. 13. Расчёт работы, тепла, энтальпии и энтропии для изохорного процесса. 14. Расчёт работы, тепла, энтальпии и энтропии для изобарного процесса. 15. Второй закон термодинамики, его формулировки и область применения. 16. Цикл Карно, его термический КПД, роль цикла Карно при проектировании тепловых машин. Цикл Карно с регенерацией тепла. 17. Цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении (Дизеля). 18. Индикаторная диаграмма ДВС. Цикл со смешанным подводом тепла (Тринклера). Параметры цикла. 19. Цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном объём 20. Схема газотурбинной установки без регенерации тепла и её цикл 21. Первый закон термодинамики для газовых течений. Частные случаи закона сохранения энергии. 22. Закон обращения воздействия, его анализ. 23. Конденсация пара. Уравнение Вандер-Ваальса и его анализ. Графическое изображение процесса в координатах p-v. 24. Диаграмма получения водяного пара в p-v координатах, расчёт работы, внутренней энергии энтальпии и энтропии для отдельных этапов парообразования. Изменение параметров процесса с увеличением начального давления. 25. Диаграмма образования перегретого водяного пара в T-S координатах. Расчёт необходимого тепла на различных этапах парообразования. 26. Одноступенчатые компрессоры, их схемы и изображение процессов сжатия газа в p-v координатах. 27. Схема многоступенчатого компрессора, Показать в координатах p-v. его преимущества перед одноступенчатыми. 28. Виды теплопередачи, связь между тепловым потоком и градиентом температуры. 29. Вывод дифференциального уравнения теплопроводности в прямоугольных координатах, его частные случаи. Теплопроводность и температуропроводность материалов. 30. Теплопроводность однослойной плоской стенки. 31. Теплопроводность многослойной плоской стенки. 32. Расчёт теплопроводности многослойной плоской стенки с учетом контактных сопротивлений. 33. Теплопроводность многослойной цилиндрической стенки. 34. Конвективный теплообмен. Уравнение Ньютона. 35. Теория подобия, гидравлические и тепловые критерии подобия. 36. Критериальные уравнения для решения задач конвективного теплообмена. 37. Динамический и тепловой пограничный слои, их связь, зависимость толщины динамического слоя от координаты х при обтекании плоской пластины для ламинарного и турбулентного слоёв. 38. Сопряжённые задачи теплообмена. Способы задания граничных условий. 39. Лучистый теплообмен. Баланс лучистой энергии, падающей на тело. Уравнение Стефана – Больцмана. 40. Лучистый теплообмен. Тепловой экран, его эффективность в зависимости от числа экранирующих пластин. 41. Теплообменные аппараты. Их принципы действия и классификация. 42. Проектный тепловой расчёт рекуперативных теплообменных аппаратов. 43. Проверочный тепловой расчёт рекуперативных теплообменных аппаратов. 44. Гидравлический расчёт рекуперативных теплообменных аппаратов.
ПРИЛОЖЕНИЕ Таблица свойств некоторых материалов
I. II. ТЕРМОДИНАМИКА.
1. Основные понятия, определения и законы термодинамики
Термодинамика – это наука, о взаимных превращениях различных видов энергии. Термодинамика (от гр. Therme – тепло и dinamikos - силовой) – наука о соотношении между теплом, работой и физико-химическими свойствами систем. Система – любая совокупность материальных тел внутри заданных границ. В общем случае система взаимодействует с окружающей средой. Термодинамика как самостоятельная наука выделилась из физики с середине 19 века. Раздел термодинамики, главной проблемой которого является превращение тепловой энергии в механическую, называется – Технической термодинамикой, а машины используемые для этой цели – тепловыми двигателями. Типы тепловых двигателей: 1. Паровые турбины (ТЭЦ, морские суда) 2. Паровые машины (Вытеснены другими) 3. Двигатели внутреннего сгорания /д. в. с./ (Транспорт) 4. Газовые турбины (Небольшая мощность) 5. Реактивные двигатели (Для больших скоростей) Для всех тепловых двигателей необходимо затрачивать тепло. 80 % получаемой энергии человечество получает за счет сжигания топлива. На очереди стоит применение регулируемой термоядерной реакции. Преобразование тепловой энергии в электрическую непосредственно: ТЭГ – термоэлектро генератор ТИГ – термоионный генератор МГДГ – магнитогидравлический генератор ХЭГ – химикоэлектро генератор Другой проблемой технической термодинамики является проблема получения холода за счет затраты работы. Такие машины называются холодильниками. Методы исследования тепловых двигателей аналогичны методам исследования холодильных машин.
1.1. Основные параметры. Уравнения состояния.
Система – это объект термодинамического исследования. Может быть открытой (существует обмен веществом и энергией с окружающей средой), закрытой (отсутствует обмен веществом с окружающей средой), адиабатной (отсутствует энергообмен с окружающей средой). Рабочее тело – это посредник служащий для получения работы, теплоты, холода. Может быть в газообразном и твердом виде. Независимым параметром состояния системы является степень свободы, находящаяся в термодинамическом равновесии, и которую можно изменять в определенных пределах так, чтобы сохранились все фазы, имевшиеся в системе, и не появились какие-либо новые фазы. Например, двигатель внутреннего сгорания – это закрытая система, имеющая две степени свободы, т.к. топливо сжигается непосредственно в рабочей полости, а выделяющаяся при этом теплота преобразуется в механическую работу. Рассмотрим основные параметры состояния системы. Абсолютное давление: (измеряется в Па, МПа, кПа.)
P = Pатм + Pмех P = Pатм - Pвак Pвак – давление вакуметра. 1 кгс/см2 = 9,81 ´ 104 Па; 1 мм рт. ст. = 133,32 Па; 1 мм вод. ст. = 9.81 Па; 1 бар = 105 Па = 100 кПа = 0,1 МПа; 1 нормальная атмосфера = 101325 Па;
Абсолютная температура (Кельвин), за ноль принята точка абсолютного нуля: T = t + 273,15 K
Если изменение температуры равно нулю (ΔТ = 0), то теплообмен между телами невозможен.
Удельный объем: v = V/ m (м3/кг);
|