ТЕПЛОТЕХНИКА Пшенов Евгений Александрович 204,208,322 1 Теплотехника – научная дисциплина отрасль техники, охватывающие методы получения теплоты, преобразования её в другие виды энергии, распределения, транспортирования, использования теплоты с помощью тепловых машин, аппаратов и устройств. и 2 ЭНЕРГИЯ – способность тела совершать работу или запас работы КАКИЕ БЫ НИ ПРОИСХОДИЛИ ИЗМЕНЕНИЯ В МАТЕРИАЛЬНОМ МИРЕ, ОНИ ВСЕГДА СОПРОВОЖДАЮТСЯ ПЕРЕХОДАМИ ЭНЕРГИИ ИЛИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ ЕЕ ВИДОВ СОВЕРШЕНИЕ РАБОТЫ ТЕПЛООБМЕН СОВЕРШЕНИЕ РАБОТЫ 3 Термодинамика теплового превращениях - движения наука о (термо) (динамика) в законах и его другие виды движения, происходящих в макроскопических равновесных системах и при переходе систем в равновесие. 4 На основе технической термодинамики производят расчеты и проектирование: - тепловых двигателей, - компрессорных машин, - холодильных установок, - течения в воздухо- и паропроводах, - воздухообмена помещений, - кондиционирования воздуха, - сушки и хранения сельскохозяйственных продуктов и т.д. 5 Два закона (начала) термодинамики Первый – устанавливает количественное соотношение в процессах взаимного преобразования теплоты и работы работы.. Второй отличие – указывает формы передачи на качественное энергии в виде теплоты и связан с принципом изменения энтропии.. энтропии Энтропия – мера рассеяния энергии 6 Объект изучения Термодинамическая система (ТДС) – совокупность материальных тел тел, которая может обмениваться между собой и с другими телами ("внешней средой") энергией и веществом. Отдельно взятое макротело (тело, состоящее из множества микрочастиц) также может рассматриваться как термодинамическая система. 7 Изолированная ТДС – не допускает обмена с окружающей средой как теплотой, так и работой. Полуизолированная ТДС – возможен обмен либо теплотой либо работой Неизолированная ТДС – обменивается со средой и теплотой и работой 8 Термодинамическая система включает в себя: рабочие тела (газы, воздух, пары) (РТ РТ), источники теплоты (ИТ ИТ) и объекты работы (ОР ОР). Верхний ИТ РТ РАБОТА ОР Нижний ИТ 9 10 11 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ – - макроскопические величины определяющие состояние системы в данный момент. ТЕРМИЧЕСКИЕ: - удельный объем v, - абсолютное давление р, - абсолютная температура - Т. КАЛОРИЧЕСКИЕ: - внутренняя энергия - U, - энтальпия H, - энтропия S. 12 Удельный объем тела v, (м3/кг кг)) – объем единицы его массы. 1 v = V/M, v где V - объем тела, м3; М - масса, кг. Давление р, (Па Па) где F - сила, Н Н р = F/S, Па 2 м S - площадь, м2 Давление также измеряют высотой столба жидкости. 1 мм рт. ст. = 133,322 Па 1 атм = 101325 Па 1 мм. вод. ст. = 9,806 Па 13 Барометры – атмосферное давление. Манометры – выше атмосферного. Избыток давления измеряемой среды над атмосферным - манометрическое (РМАН) или избыточное (РИЗБ) давление. Вакуумметры – ниже атмосферного (РВ). В термодинамике только давление (Рабс)! Р АБС В Р МАН абсолютное Р АБС В Р В В – барометрическое давление 14 Температура - термодинамическая (абсолютная ) по шкале К (Кельвина Кельвина)) начало отсчета - абсолютный нуль, при котором прекращается тепловое движение молекул. другая точка отсчета (температура тройной точки воды) равна 273,15 К Температура по шкале Цельсия (°С) нуль -температура таяния льда, 100 (°С) - температура кипения воды при давлении 101325 Па (нормальное). Связь между Т (К) и t (°С) : T = t + 273,15. 15 16 УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА - воображаемый газ, в котором отсутствуют силы притяжения между молекулами, а собственный объем молекул исчезающе мал по сравнению с объемом межмолекулярного пространства. Идеальные газы строго подчиняются законам Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро и Дальтона. Характеристическое уравнение связывает между собой основные параметры состояния давление, объем и температуру температуру.. 17 Уравнение для М кг газа pV = MRT, где р - давление газа, Па; V - объем газа, м3; M - масса газа, кг; Т - температура газа, К; R - газовая постоянная, Дж/(кг·К) (работа 1 кг идеального газа при постоянном давлении и изменении температуры на 1 К). Уравнение состояния для одного кг газа pv = RT. Уравнение Менделеева - Клапейрона p V R T где V - объем 1 кмоля; R - универсальная газовая 18 постоянная, R 8314 (Дж/кмоль·К) Закон Бойля-Мариота (T = const) рv const Закон Гей-Люссака (р = const) v const T или Т const Закон Авагадро const или v const Закон Дальтона рсм = р1 + р2 + ... + рn 19 Нормальные условия р = 101325 Па и Т = 273,15 К (760 мм. рт. ст. и 0°С) Плотность газа при нормальных условиях н 22,4 Удельный объем газа при нормальных условиях 22,4 н Газовая постоянная, отнесенная к 1 кг газа 8314 R 20 pV pнVн T Tн КОНЕЦ ЛЕКЦИИ 21
