2015-04-01
1488
Тема 1.1 Основные понятия и определения
Предмет и методы технической термодинамики. Термодинамическая система. Виды энергии и их превратимость. Теплота и работа как формы передачи энергии. Основные термические и калорические параметры состояния. Понятия об эксергии и анергии. Смеси идеальных газов. Теплоемкость газов и смесей.
Литература: [1, с. 6-11, 42-45].
Вопросы для самопроверки:
1. Что понимается под термодинамической системой?
2. Каким числом независимых параметров характеризуется состояние рабочего тела?
3. Что такое эксергия и анергия?
4. Каковы способы задания смеси рабочих тел?
5. Какая из теплоемкостей идеального газа больше: истинная теплоемкость Сp1 (при заданной t1), истинная теплоемкость Сp2 (при заданной t2), причем t2>t2, средние теплоемкости Сp/0 t1,Сp/0 t2,Сp/t1 t2? Покажите это графически, используя систему координат Сp, t.
Тема 1.2 Влажный воздух
Определение понятия "влажный воздух". Параметры состояния и h, d - диаграмма для влажного воздуха. Расчет основных процессов влажного воздуха.
Литература: [1, с. 44-46]
Вопросы для самопроверки:
1. Дайте определение влажного воздуха.
2. Что такое насыщенный влажный воздух?
3. Что такое абсолютная и относительная влажность, влагосодержание?
4. В чем особенность единицы энтальпии влажного воздуха?
5. Что такое температура точки росы?
6. Почему в h, d - диаграмме процесс сушки в идеальной сушильной установке протекает при неизменной энтальпии?
Тема 1.3 Законы термодинамики
Сущность, формулировки и аналитические выражения первого, второго и третьего законов термодинамики.
Литература: [1, с. 12-31, 124-132].
Вопросы для самопроверки:
1. Дайте формулировку и аналитическое выражение первого закона термодинамики.
2. Когда теплота, работа и изменение внутренней энергии считаются положительными и когда отрицательными?
3. Почему внутренняя энергия и энтальпия идеального газа зависят только от одного параметра - температуры?
4. В чем сущность второго закона термодинамики? Приведите его основные формулировки.
5. Как с помощью выражения dS=δq/T показать, что в круговом процессе не вся подведенная теплота превращается в полезную работу, а часть ее отдается холодильнику?
6. Покажите, в чем состоит общность различных формулировок второго закона термодинамики.
7. Какие условия необходимо осуществлять для устойчивого равновесия термодинамической системы?
Тема 1.4 Термодинамические процессы в идеальных газах
Общие методы исследования процессов изменения состояния рабочих тел. Анализ основных термодинамических процессов в идеальных газах. Основные термодинамические процессы: изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный - частные случаи политропного процесса. Процессы в координатах P,u иTs.
Литература: [1, с. 32-41].
Вопросы для самопроверки:
1. Как называется процесс, в котором вся подведенная теплота идет на увеличение внутренней энергии?
2. Как называется процесс, в котором вся подведенная теплота идет на совершение работы?
3. Как называется процесс, в котором работа совершается лишь за счет уменьшения внутренней энергии?
4. Как называется процесс, в котором подведенная к рабочему телу теплота численно равна изменению энтальпии? Какая доля подведенной теплоты в этом случае идет на совершение работы?
5. Какой процесс называется политропным?
6. Покажите в P,u - диаграмме работу газа в адибатном процессе.
7. При каких значениях показателя политропы n можно получить уравнения основных термодинамических процессов?
8. В чем состоит обобщающее значение политропного процесса?
9. Изобразите схематично в T,s - диаграмме процесс сжатия√Pu=const и покажите, какими площадками будут изображаться q, ∆u, l.
10. Почему в T,s - диаграмме изохора идет круче изотермы?
11. Как в T,s - диаграмме по заданной кривой процесса определить знак q и ∆u?
Тема 1.5 Термодинамические процессы в реальных газах.
Свойства реальных газов. Разовые равновесия и фазовые переходы. Теплота фазовых переходов. Фазовые диаграммы. Тройная и критическая точка. Водяной пар и его получение. P,u -, T,s- и h,s-диаграммы и таблицы воды и водяного пара. Расчет термодинамических процессов водяного пара с помощью таблиц и h,s - диаграммы.
Литература: [1, с. 32-41].
Вопросы для самопроверки:
1. Что такое испарение и кипение?
2. Какой пар называется сухим и насыщенным?
3. Каков физический смысл пограничных кривых?
4. Какой пар называется влажным насыщенным и что такое степень сухости?
5. Как определить удельный объем, энтальпию, энтропию влажного пара?
6. Как изменяется теплота преобразования с увеличением давления?
7. Чем характерна критическая точка?
8. Какими параметрами можно охарактеризовать состояние влажного, сухого и прогретого пара?
9. Изобразите P,u- и T,s- диаграммы водяного пара и покажите в них характерные области и линии фазовых переходов.
10. Изобразите основные термодинамические процессы с паром в P,u- и T,s- диаграммах.
11. Как меняются в зависимости от давления энтальпия сухого насыщеного пара, энтальпия жидкости и теплота парообразования?
12. Чем характерна тройная точка? Каковы значения ее параметров для воды?
Тема 1.6 Термодинамика потока
Истечение газов и паров. 1-ый закон термодинамики для потока. Располагаемая работа и скорость истечения. Массовый расход. Критическое отношение давлений. Сопло-Лаваля. Истечение водяного пара. Расчет процесса с помощью h,s - диаграммы. Дросселирование газов и паров: сущность процесса. Эффект Джоуля-Томсона; Применение в технике. Дросселирование водяного пара. Условное изображение процесса в h,s - диаграмме.
Литература: [1, с. 47-55, 58-59].
Вопросы для самопроверки:
1. Напишите уравнение энергии газового потока и дайте объяснение отдельным членам, входящим в него.
2. Что такое работа проталкивания и какой она может иметь знак?
3. Что такое техническая работа? Как показать ее в P,u - диаграмме?
4. Каков физический смысл критической скорости? Почему в акритической области расход газа не зависит от перепада давлений?
5. Что такое сопло и диффузор?
6. Как связано изменение площади поперечного сечения канала с изменением скорости и числом М?
7. Какой процесс называется дросселированием?
8. Как протекает процесс адиабатного дросселирования?
9. Как изменяются параметры влажного пара при дросселировании?
10. Как и в зависимости от чего меняется температура реального газа при дросселировании?
11. Как зависит работа привода компрессора от показателя политропы сжатия?
12. Какова связь между работой привода (технической) и работой процесса сжатия?
13. Можно ли в одноступенчатом поршневом компрессоре получить любое конечное давление, и если нельзя, то по каким причинам?
14. Как влияет показатель политропы сжатия на конечную температуру газа в одноступенчатом компрессоре?
Тема 1.7 Циклы энергетических установок
Прямой и обратный цикл Карно. Принципиальная схема паротурбинной установки. Цикл Ренкина и его исследования. Влияние начальных и конечных параметров на термический КПД цикла Реикина. Изображение цикла в PV-и Ts и hs-диаграммах. Пути повышения экономичности паротурбинных установок, теплофикационный цикл. Принципиальная схема и изображение цикла газотурбинной установки с изобарным подводом теплоты в PV-и Ts-диаграммах паровой компрессорной холодильной установки и теплонаносной установки.
Литература: [1,c. 56-68].
Вопросы для самопроверки:
1. Как изображается работа насоса P,v-диаграмме для цикла Ренкина и цикла Карно?
2. От каких параметров и как зависит КПД цикла Ренкина?
3. Как меняется степень сухости пара за турбиной при увеличении давления пара за турбиной при постоянной начальной температуре?
4. Как влияет начальная температура перегретого пара на степень сухости его при выходе из турбины?
5. Какой параметр характеризует эффективность холодильной установки? Каковы основные недостатки воздушной компрессорной холодильной установки?
7. Изобразите в T,s-диаграмме цикл воздушной компрессорной холодильной установки и эквивалентный ей обратный цикл Карно.
8. Почему в паровых холодильных установках целесообразно применять процесс дросселирования, а в воздушных – адиабатное расширение в турбине?
9. Какими свойствами должны обладать хладагенты?
10. Как работает тепловой насос?
Раздел 2. Основы теории теплообмена.
