- •Предисловие
- •Введение
- •1. Техническая термодинамика
- •1.1 Основные понятия термодинамики
- •1.3 Теплота и работа как формы передачи энергии.
- •1.4 Вычисление работы деформации газа.
- •1.5 Теплоемкость. Количество тепла в термодинамических процессах.
- •1.6 Изменение внутренней энергии рабочего тела.
- •1.7. Энтальпия рабочего тела.
- •1.8. Энтропия рабочего тела
- •1.9 Первый закон термодинамики.
- •1.10 Исследование термодинамических процессов с идеальным газом.
- •Обратимый изотермический процесс.
- •1.11 Термодинамические циклы Круговые процессы
- •Цикл Карно
- •1.12. Цикл Карно.
- •3) Цикл со смешенным подводом тепла (цикл Тринклера).
- •Сравнение циклов двс.
- •1.13 Водяной пар.
- •Диаграмма I-s водяного пара.
- •Графоаналитический метод расчета процессов с водяным паром.
- •1.14 Паротурбинные установки
- •Тесты для самостоятельной работы
- •Термодинамические процессы
- •Вычисление работы деформации газа.
- •Идеальные циклы д.В.С.
- •2.Основы теории теплообмена
- •2.1 Способы распространения тепла.
- •2.2 Теплопроводность
- •Теплопроводность через плоскую однородную стенку.
- •Теплопроводность через многослойную стенку.
- •Удельный тепловой поток через многослойную стенку определяется по формуле:
- •Теплопроводность через цилиндрическую стенку
- •2.3 Конвективная теплоотдача
- •Теплоотдача при вынужденной конвекции
- •2.4 Излучение. Закон Стефана-Больцмана.
- •2..5 Сложный вид теплообмена теплопередача
- •Теплообменные аппараты:
- •Контрольные вопросы.
- •Тестовые задания для самостоятельной работы Понятие теплового потока, плотности теплового потока.
- •Теплопроводность в плоских одно- и многослойных стенках.
- •Теплопроводность в цилиндрических одно- и многослойных стенках.
- •Уравнение теплоотдачи.
- •Критерии подобия.
- •Теплообмен при свободной конвекции среды. Теплообмен при вынужденном движении среды в трубах.
- •Теплопередача через плоские одно- и многослойные стенки.
- •Теплопередача через многослойные стенки.
- •Назначение и классификация теплообменных аппаратов по способу передачи тепла.
- •Тепловой расчёт теплообменных аппаратов.
- •3. Теплоэнергетические установки.
- •3.1.Топливо и процессы его горения
- •Процесс горения топлива
- •3.2. Котельные установки.
- •3.3 Газотурбинные установки.
- •3.4 Турбореактивные двигатели.
- •3.5. Холодильные машины
- •3.6. Магнитогидродинамические генераторы
- •3.7. Тепловые электростанции (тэс)
- •3.8. Атомные электростанции Физические основы получения ядерной энергии
- •Ядерные реакторы
- •Контрольные вопросы.
- •4 Экологические вопросы энергетики
- •4.1 Тепловая энергетика.
- •4.2 Атомная энергетика.
- •4.3 Гидроэнергетика.
- •4.4 Антропогенное влияние на тепловой баланс Земли.
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 1. Техническая термодинамика…………………………………….3
- •Глава 2. Основы теории теплообмена…………………………………...57
- •Глава 3. Теплоэнергетические установки……………………………….86
- •Глава 4. Экологические вопросы энергетики………………………….106
Диаграмма I-s водяного пара.
При исследование тепловых процессов с водяным паром широко пользуются диаграммой. При построение диаграммы по оси откладывается ординат энтальпия пара, а по оси абсцисс-энтропия. За начало координат примем то состояние воды в тройной точке ( 00С), где S0=0 и . Пользуясь опытными данными, на диаграмму прежде всего наносят пограничные кривые жидкости и пара сходящиеся в критической точке К.
Нижняя пограничная кривая начинается из начала координат ( Верхняя пограничная кривая от точки К. Ниже верхней пограничной кривой (ВПК) расположена область влажного насыщенного пара.
На диаграмму также наносятся изохоры, изобары, изотермы и линии равной сухости.
Рис 1.21- диаграмма водяного пара.
Изобары в области насыщенного пара ( ниже ВПК) прямые линии, являющиеся одновременно изотермами. При переходе в область перегретого пара изотермы и изобары разделяются и каждая из них представляет собой отдельную кривую. Изобары поднимаются вверх, а изотермы представляют собой кривые линии, обращенные выпуклостью вверх. При низких давлениях изотермы весьма близки к горизонтальным линиям. С повышением давления кривая изотерм увеличивается.
На диаграмму наносятся сетка изохор, которые имеют вид кривых, поднимающихся более круто вверх по сравнению с изобарами.
Адиабатный процесс в диаграмме изображается вертикальной прямой. Поэтому все вертикальные линии в диаграмме представляют собой адиабаты.
Диаграмма позволяет быстро определить характер пара с достаточно высокой для технических расчетов точностью, дает возможность определить энтальпию пара и разности энтальпий в виде отрезков прямой, а не площадью, как в TS-диаграмме.
По i - S диаграмме Вукаловича можно определить:
Количество теплоты участвующей в процессе ; (1.109)
Работу, производимую паром: кДж/кг (1.110)
Изменение внутренней энергии пара: кДж/кг ; (1.111)
Изменение энтропии пара в процессе ; кДж/кг (1.112)
Графоаналитический метод расчета процессов с водяным паром.
Изобарный процесс.
Рис 1.22-Изобарный процесс с водяным паром на диаграмме.
Изобарный процесс 1p2p является процессом расширения и протекает с подводом теплоты.
Начальное состояние водяного пара : 1р: р1;t1;V1; ;S1.
Конечное состояние водяного пара характеризуется точкой: 2р: p2; t2; V2, ; S2
; ; .
Изохорный процесс.
Рис 1.23
Процесс идет подводом тепла, повышением P и Т.
Точка 1V: p1; t3; V3; ; S1 Точка 2V: p2; t5; V3; ; S2
При работа пара равна нулю.
; .
Изотермический процесс T=const
Рис. 1.24
Процесс 1t2t является процессом расширения водяного пара и идет с подводом тепла: .
Начальное состояние водяного пара характеризуется точкой: 1t: t5: V1p1; S1;
Конечное состояние водяного пара характеризуется точкой: 2t: t5: V2p2; S1;
Количество тепла, участвующее в процессе:
(1.113)
В изотермическом процессе с водяным паром внутренняя энергия пара не остается постоянной ( в отличии от идеального газа) и определяется соотношением: (1.110)
Работа, выполняемая паром: (1.114)
Адиабатный процесс:
Рис.1.25
Процесс представляет собой адиабатное сжатие пара. Так как процесс идет без теплообмена с окружающей средой то, работа, затраченная на сжатие, идет как изменение внутренней энергии пара:
;
Для водяного пара коэффициент Пуассона не является отношением теплоемкостей, как для идеального газа, а выбирается опытным путем. Для сухого насыщенного пара:
Для перегретого пара
Для влажного пара: