Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Лукьянов Н.Н. Основные понятия технической термодинамики учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
4.02 Mб
Скачать

М И Н И СТ Е Р СТ В О В Ы СШ ЕГО И С Р Е Д Н Е Г О С П Е Ц И А Л Ь Н О Г О О Б Р А ЗО В А Н И Я У З Б Е К С К О Й С С Р

ТАШКЕНТСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Н. Н. ЛУКЬЯНОВ

ОСНОВНЫЕ понятия ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ

(учебное пособие)

Ташкент —г 1973 іѵ

МИНИСТЕРСТВО ВЬЮШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНІЙ

УЗБЕКСКОЙ ССР

ТАШКЕНТСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Н.Н.ЛУКЬЯНОВ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ (учебное пособие)

1

л тт V ТГі

"i.“ £

Тшкент -

г .

 

 

 

 

2 .

 

 

В книге изложены основные понятия

 

технической термодинамики,

область

при­

■^2, <-3 ééO ^ - менения тепловых двигателей и

аппаратов

Ж

в народном хозяйстве.

 

 

 

Книга предназначена для

студентов

 

 

высших учебных

заведений,

оообенно

сту­

 

дентов заочного

обучения.

 

 

 

- 3 -

'ТОРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

 

-

температура,

°С;

 

 

 

 

7

-

абсолютная температура,°К;

 

р

-

давление*я/м^ или

бар;

 

? м й м ’ Р & р ' Р ы -

Давление

 

манометрическое, барометрическое

 

 

вакуумш трическое,

 

н/м^, бар;

 

V

-

удельный

объем,і^ к г ;

 

V

-

объем, ы^;

 

 

 

 

 

 

 

р

-

плотность,

к

у і

/

і

 

f

-

удельный

в е с ,

к

л

^

и

* •

 

И

-

внутренняя

энергия,

кди/юг ;

 

I

-

энтальпия,

кди/лѵг ;

 

 

S

-

энтропия,

ь м / и л - т р - а д

 

е

-

эксергия, кW к - і ■

 

 

Q

-

количеств*.

 

іла,

 

кди;

 

(j

-

удельное

количество

тепла, кди/ ауі

 

d -

работа,

кди ;

 

 

 

 

 

 

С

-

удельная

работа,кди/ <сг ;

 

-

в е с , юі;

 

 

 

 

 

 

 

 

m -

масса, кт ;

 

 

 

 

о

 

 

 

ускорение

силы

 

 

 

 

( j

-

тявести, м/сек ;

 

/

-

работа перемещения

 

газов,к ди / й-ч.у

 

f

-

техническая работа,

луілс/ди.;

 

с

-

удельная

массовая

 

теплоемкость, кди/ и z

град;

С- удельная теплоемкость при постоянном давлении, кдд/fc't- град;

Си,-

удельная теплоемкость при постоянном объеме

 

 

 

кд а / т - ■град;

V

 

-

скорость, ь^сек:

Я.

-

газовая постоянная, кдж/ м • ір ад;

jU

-

относительная молекулярная маоса, к л - j

к

 

-

число молекул;

r

^

-

термический к .п .д . ;

ц

д -

относительный внутренний к .п .д .;

^

 

-

механический к .п .д .;

п

 

-

эффективный к .п .д . паро-турбииы.

<*РГУЯ

 

 

- 5 -

 

 

 

 

 

 

_

ч ВВЕДЕНИЕ

 

 

 

 

 

- щ.-і Каждый раздел

науки, как правило, начинается

с

основных

понятий, з

которых прежде всего рассматриваются

 

ОСОБЕННО­

СТИ данного

предмета,

. S ....

 

 

 

Книга по

технической термодинамике

особенно

нуждается

в наличии подробного раздела

по

основным понятиям, что

 

о

 

 

является залогом успешного усвоения материала курса в це­

лом'., ■

: .

• ••’Ü- 1

.

Большинство

студентов

яеэнергетических специальностей

ВТУБ-ов изучают техническую термодинамику по учебникам и учебным; пособиям "Облая теплотехника? написанным разными авторами и авторскими коллективами.

Однако выпущенные за последние десятилетия книги "Об­ щая теплотехнике ".обладая целым-рядом достоинств, стали приводить сведения,относящиеся к основным понятиям,весь­ ма сокращенно и неодинаковые по своему объему у разных авторов.Это стало отрицательно сказываться на усвоении технической термодинамики,особенно студентами заочной и вечерней системы образования,проходящих обучение в услови­ ях малого "живого" слова.

6 свази с изложенным,нами поставлена цель написания учебного пособия СПЕЦИАЛЬНО ПО ОСНОВНЫМ ПОНЯТИЯМ техничес­ кой термодинамики.

г

- 6 -

Настоящее пособие не подменяет собой учебника по

технической термодинамике, а предполагает предварительное

или параллельное

изучение основных понятий,

ч то,

по наше­

му мнению, сделает дальнейшее

изучение курса в целом с о з ­

нательно понятным, быстрым и углубленным. Оно также рас­

считано на желающих УГЛУБИТЬ СБОИ ЗНАНИЯ по

основным поня­

тиям технической

термодинамики.

 

 

 

 

Пособие состоит из трех разделов.

 

 

 

В первом

разделе -

"Общие определения"

-

приводятся

сведения, касающиеся принципов и метода исследования в

технической термодинамике.

 

 

 

*

 

Во

втором

разделе -

"Основные

понятия технической тер­

модинамики" -

приводится материал,

составляпций,

по нашему

мнению,

комплексное изложение

основных понятий:

 

1 . О рабочем теле и

его

параметрах;

 

 

 

2 . О термодинамической системе;

 

 

 

3 . Об анергии и энергообмене между системой

и средой;

4 .

Об уравнениях состояния идеальных и

реальных газов;

5 . О процессах - обратимых, необратимых, равновесных,

 

неравновесных;

 

 

 

 

 

 

6 .

О вычислении работы -

расширения, располагаемой,

 

технической;

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 .

О вычислении количества тепла.

 

 

 

В третьем

разделе -

"Прикладное значение

технической

терло,динамики"

-

приводятся современные области

применения

тепловых двигателей и аппаратов в инженерной

 

практике.

В связи с тем , что не одно столетие международными научными языками являлись так называемые классические языки - латинский и греческий, в Приложении приводится объяснение иноязычным словам, нашедшим наибольшее приме­

нение в курсах технической термодинамики различных эето-

о

ров.

Существующая термодинамическая учебная литература

обширна, причем; трудно отдать предпочтение тому или ино­

му изданию, так как любое из них по составу и расположе­ нию материала не может удовлетворить одновременно всех читателей. Однако несмотря на эти обстоятельства, автор считает оправданным издание настоящего учебного пособия, отличающегося характером изложения ж составом материала.

При написании у.ебн ого пособия особое внимание обращалось на логическую последовательность вводимых поочередно на­ учных данных и определений, на их органическую связь меж­ ду собой, Важнейшие сведения сопровождались указаниями исторических дат.

Автор выражает глубокую благодарность кандидатам технических наук, профессору Б.М.Гуровичу, заведующему кафедрой "Теоретическая и общая теплотехника", сделавше1му ценные замечания по рукописи, и доценту С.М.Межѳрицкому, с большим вниманием отредактировавшему данное учебное пособия.

- 8 -

I.ОБЩИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ^

I - I . НАЗВАНИЕ, СОДЕРЖАНИЕ , ПРИНЦИП^ТЕРМОДИНАМИКИ.

ТЕРМОДИНАМИКА ПО СВОЕМУ НАЗВАНИЮ происходят из объеди­

нения двух греческих слов:"терм"- тепло и "динам"- сила.

Однако это,исторически сложившееоя название предмета пол-

■’Р

ностьв не отвечает его содержание.

ТЕРМОДИНАМИКА ПО СВОЕМУ СОДЕРЖАНИЮ является наукой о законах превращения энергии в физических, химических и

других процессах, сопровождающихся выделением либо погло­ щением тепла.

Громадное количество явлений природы связано с тепло­

выми процессами, поэтому термодинамика является одной из

отраслей

естествознания .В

самом

общем смысле термодинами­

ка

-

это

наука об энергии

и е е

свойствах.

 

 

 

 

 

ОСНОВНЫМИ ПРИНЦИПАМИ ТЕРМОДИНАМИКИ являются два

экспериментально установлеиш х

закона, характеризующих

повседневный опыт в земных условиях.

 

 

 

 

Первый закон термодинамики представляет приложение

основного закона прцэѳжі-

закона превращения и

сохраяв­

и м

зяерпш

- к Я Ш М

ЯВЛЕНИЯМ.

 

 

 

 

Второй

закон характеризует

направление

протекающих

*

ириродв

Тенлевкх

процессов, условия

их протекания,

а

тощ**», в

частности,

утверждает невозможность

полного

превращения текла в работу в тепловых двигателях.Термо­ динамика ш самостоятельная наука возникла тогда,когда были открыты вти два закона (называемые поэтому такие порами и вторым НАЧАЛАМИ термодинамики).

- 9 -

В начале XX в . был установлен принцип недостижимости абсо­ лютного нуля температуры,подучивший название тепловой тео ­ ремы Нернста.Она п о зв о л и т определить свойства тел при очень низких температурах.Эта теорема применяется в основ­ ном при исследовании химических процессов и имеет более ог­

раниченное применение по сравнению с двумя законами термоди­

намики .

ОСНОВНАЯ ЗАДАЧА ТЕРМОДИНАМИКИ заидш ается в исследовании

общих свойств физической системы при равновесии и закономер­

ностей, имеющих место при установлении равновесия, а также процессов, происходящих G телами вследствие внешнего эн ер ге- 0

тического воздействия.Предметом изучения при этом являются результаты этого воэдействия:совершенная работа,количество

поглощенного телом тепла, конечное состояние,достигаемое те­

лом .

 

 

 

 

ИСТСРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ.

 

 

Толчком к возникновению

термодинамики послужило

появление

первого универсального

теплового двигателя - паровой машины,

а первым термодинамическим исследованием является работа

 

французского инженера Сади Карно "Размышления о

движущей

си­

ле огня”(і8 2 Ч ), посвященная изучению превращения

тепла в

ра­

боту, т .е . термодинамика

исторически

возникла из

потребностей

теплотехники. В XX в . термодинамика

значительно

переросла

 

первоначальные требования теплотехники,занимаясь

изучением

закономерностей тепловой формы движения материи и о влиянии теплового движения на свойства физических тел.