Шпоры (1. Основное понятия и определения термодинамики)

Шпоры и тесты по предмету «Физика»
Информация о работе
  • Тема: Шпоры (1. Основное понятия и определения термодинамики)
  • Количество скачиваний: 6
  • Тип: Шпоры и тесты
  • Предмет: Физика
  • Количество страниц: 23
  • Язык работы: Русский язык
  • Дата загрузки: 2014-06-06 01:18:58
  • Размер файла: 411.65 кб
Помогла работа? Поделись ссылкой
Узнать стоимость учебной работы online!
  • Тип работы
  • Часть диплома
  • Дипломная работа
  • Курсовая работа
  • Контрольная работа
  • Решение задач
  • Реферат
  • Научно - исследовательская работа
  • Отчет по практике
  • Ответы на билеты
  • Тест/экзамен online
  • Монография
  • Эссе
  • Доклад
  • Компьютерный набор текста
  • Компьютерный чертеж
  • Рецензия
  • Перевод
  • Репетитор
  • Бизнес-план
  • Конспекты
  • Проверка качества
  • Экзамен на сайте
  • Аспирантский реферат
  • Магистерская работа
  • Научная статья
  • Научный труд
  • Техническая редакция текста
  • Чертеж от руки
  • Диаграммы, таблицы
  • Презентация к защите
  • Тезисный план
  • Речь к диплому
  • Доработка заказа клиента
  • Отзыв на диплом
  • Публикация статьи в ВАК
  • Публикация статьи в Scopus
  • Дипломная работа MBA
  • Повышение оригинальности
  • Копирайтинг
  • Другое
Узнать стоимость
Информация о документе

Документ предоставляется как есть, мы не несем ответственности, за правильность представленной в нём информации. Используя информацию для подготовки своей работы необходимо помнить, что текст работы может быть устаревшим, работа может не пройти проверку на заимствования.

Если Вы являетесь автором текста представленного на данной странице и не хотите чтобы он был размешён на нашем сайте напишите об этом перейдя по ссылке: «Правообладателям»

Можно ли скачать документ с работой

Да, скачать документ можно бесплатно, без регистрации перейдя по ссылке:

Основное понятия и определения термодинамики. Параметры состояния. Уравнение состояния идеальных газов.
Термодинамическая система – совокупность мат. тел, находящихся в тепловом и механическом взаимодействии.
Рабочее тело – простейшая ТДС(газы, пары).
Свойства ТДС характеризуют физ.величины – ТД параметры.
Основные – Т; р; удельный V; не зависят от количества и вида рабочего тела, поэтому они – параметры состояния.
1 – Т=t+273,15; К; характеризует степен нагретости, определяет Екинетическую рабочего тела, измеряется термометрами.
2 – р; 1 Па = 1 Н/м^2; 1 Бар = 10^5 Па; 1 атм. = 9,81*10^5 Па;
Измеряется барометрами для атмосферы, манометрами для труб и вакууметрами.
3 – v=V/M; м^3/кг; ро=1/v – плотность.
Уравнение состояния: F(p;v;T)=0
Идеальный газ – модель газа, молекулы которого не имеют V и между молекулами нет притяжения=отталкивания (воздух при атмосферных условиях)
Самое простое уравнение состояние – уравнение Клапейрона-Менделеева для идеального газа.
рv=RT;
R – газовая постоянная, Дж/кг*К
рV=MRT;
R = р v/Т |*мю
МюR=р v/Т; vнорм = 22,4; рнорм=101325 Па; Тнорм = 273,15 К
МюR=8314 Дж/кмоль*К – универсальная газовая постоянная
Смеси идеальных газов. Способы задания, расчет основных характеристик.
Газовые смеси – механические смеси нереагирующих газов
В газовых смесях все составляющие имеют одинаковые Т, занимают весь V, но находтся каждый под своим парциальным давлением.
Закон Дальтона – р(общ)=р1+р2+р3+…
Состав смеси задаются долями:
1 – массовые доли: g(i)=m(i)/m
2 – объемные доли: r(i)=V(i)/V
Приведенный объем – объем, который занимает компонент, если его давление увеличить от парциального до давления смеси.
Для расчета необходимо знать:
1 – Кажующуюся молекулярную массу смеси – мю(смеси)= сумма произведений мю на объемные доли или сумма частного массовой доли на мю
2 – Rсмеси = 8314 /сумма произведений мю на объемные доли, или сумма произведений газовых постоянных на массовые доли
3 – плотность смеси = давление / газовую постоянную на Т
4 – массовая теплоемкость с= сумма с*g; объемная теплоемкость c’= сумма c’*r

Теплоемкость газов и газовых смесей.
Теплоемкость – количество теплоты, которое необходимо сообщить единице количества газа, чтобы увеличить его Т на 1 К.
1 – с (Дж/кг*К)
2 – с’ (Дж/м^3*К)
3 – с(мю) (Дж/кмоль*К)
С = с’v(н)=c(мю)/мю
С(v)-изохорная
С(р) – изобарная
С реального газа зависит от Т – рисунок 1
С(м)=q/(T2-T1) – средняя телоемкость
Завсит от степеней свободы (воздух – 2-атомный)
Первый закон термодинамики. Формулировки и математические выражения.
Один аз трех основных законов термодинамии, представляет собой закон сохранения энергии для ТДМ систем.
Для адиабатически изолированой системы: если выделить в общем запасе енергии ее внутреннюю часть U, то
1 - U=const
2 – невозможно создать вечный двигатель первого рода
Для неизолированной системы:
Если Q вводится, то Q «+», L>0 (работа системы)
Если системы теряет Q, то Q« - », L<0
Если из одного состояния ТДМсистемы перевести в другое состояние двумя разными путями, то
U2-U1=Q1-L1
U2-U2=Q2-L2
U2-U1=Q-L – математическое выражение 1 закона для процессов в неизолированной системе
При перехде системы из начального состояния 1 в конечное состояние 2 сумма потраченной теплоты и совершаемой работы зависит только от нач и кон положения системы
Для замкнутого процесса(цикла) – U1=U2; Q=L
Внешняя работа газа. Внутренняя энергия.
Работа газа всегда связана с изменением V. Рассмотрим изобарный процесс. 1 кг газа в цилиндре с поршнем. Поршень отодвигается на ∆р. L(работа газа)=PF∆x=p∆v=p(v2-v1);
P>0; lи∆vимеют один знак, если∆v>0 то и работа ссоответственно.
Если процесс элементарный, то dl=Pdv
Поскольку давление и уд объем – параметры состояния, то любое состояние можно изобразить точкой в (p;v) координатах- рисунок 2

l1-2 = ∫ от v1 до v2pdv
Площадь под линией процесса = работе процесса и называется рабочей диаграммой.
Полная работа L1-2 = Ml1-2 = Mна интеграл = ∫V1 V2 pdV
dq = dU + pdV
Для Газов можно выделить внутреннюю кинетическую(движения молекул) и внтреннюю потенциальную(межмолекулярного воздействия) энергию Е
dq – dU +pdv
при v=сонст ->dv=0 ->dq = dU
Cv=dq/dT -> dq(v)=CvdT
dU = CvdT -> ∆U1-2 = U1-U2 =
дляидеальногогаза: Сv(T2-T1) Cv=const
для реального газа : Сv=f(T)=Сv(средняя) (T2-T1)
Uзависит лишь от параметров состояния, не зависит от процесса
1 закон термодинамики – dq = CvdT + pdV
Понятие энтальпии. Уравнение Майера.
Связь между Cp и Cv
dq(p) = CvdT + pdV
Cp=dq(p)/dT-> dq(p) = CpdT
CpdT=CvdT + pdV (:dT)
Cp=Cv+P(dV/dT), p=const
Pv=RT ->v+RT/p; dV/dTp = R/p, возвращаясь к предыдущему ->
Cp=Cv+Rуравнение Майера,
Т.к. R>0, cp>Cv
При нагреве 1 кг газа на 1 К в изохорном процессе затрачивается Сv единиц теплоты, которая идет на изменение внутренней энергии.
При росте температуры 1 кг газа на 1 К в изобарном процессе затрачивается Cp единиц теплоты, в которой Сv идет на дельат U, а (Ср-Сv) единиц на работу ->R – можно трактовать как работурасширения 1 кг газа при нагревании его на 1 кг в изобарном процессе
Dq = dU +p dV
D(pv) = vdp+pdV
Dq = dU+d(pv) – vdp
dU+d(pv) = d(U+pv) – определется 2 параметрами состояния и функцией от этих параметров, т.е. dU+d(pv) = f(pv)
h= U+pv - энтальпия
Физический смысл – при изобарном процессе энатльпия – количество теплоты, которая используется в изобарном процессе
Dq(p) = CpdT
Dh=CpdT - >dq=CpdT-vdp
∆h =h2-h1 =∫от Т2 доТ1 CpdT=
Для идеальных газов - Ср∆Т
Дл реальных газовСр среднее ∆Т
То есть энтальпия – теплосодержание
Термодинамическое исследование изохорного процесса идеальных газов.
ТДМ процесс – такой переход системы, в котором изменяеся хотя бы один параметр.
Изохорный процесс – V=const
P1v = RT1
P2v= RT2 ->p2/p1=T2/T1; p/T = const – закон Шарля
Dlv = p∆v=0
Dq=dU=Cv∆T
Рисунок 3

Исследование изобарного процесса идеальных газов.
ТДМ процесс – такой переход системы, в котором изменяеся хотя бы один параметр.
Изобарный процесс – р=const
Pv1 = RT1
Pv2= RT2 ->v2/v1=T2/T1; v/T = const – законГей-Люсака
L(p)=∫ от р1 до р2 рdv = p(v2-v1)=R(T2-T1)
Q=Cp(T2-T1)=h2-h1
Рисунок 4

Исследование изотермического процесса идеальных газов.
ТДМ процесс – такой переход системы, в котором изменяеся хотя бы один параметр.
Изотермический процесс – Т=const
P1v1=RT
Pv=const
∆U=Cv∆T=o
∆h=Cp∆T=0
Qt=lt=∫v2-v1 отpdv=RT∫v2-v1 отdv/v=RTlnv2/v1=p1v1 lnp1/p2 – ЗаконБойля – Марриота
Ct=dq/dt=∞
Изотермический процесс протекает с бесконечной скоростью теплообмена, поэтому он невозможен

Исследование адиабатного процесса идеальных газов.
ТДМ процесс – такой переход системы, в котором изменяется хотя бы один параметр.
Адиабатный процесс – q=0
∆q=0=CvdT+pdv=pdv+Cv(pdv+vdp)/R=0; | *(Cp-Cv) =R;
Pv=RT; pdv+vdp=RdT - >dT=(pdv+vdp)/R ->
(Cp-Cv)pdv+Cvpdv+Cvvdp=0;
Cppdv – Cvvdp +Cvpdv +Cvvdp =0 | : (Cvpv) - >
Cpdv/Cv + dp/p = 0
Cp/Cv=k – показатель аиабаты, зависит от атомность газа
Kdv/v+dp/p=0; интегрируя – klnv + lnp = lnc
Pv^k=const - уравнение адиабаты (уравнение Пуассона)
i=1 ->k=1,67
i=2 ->k=1,4
i=3 ->k=1,29
Для реальных газовk=f(T)
P2/p1=(v1/v2)^k; T2/T1=(v1/v2)^k-1; T2/t1=(p2/p1)^((k-1)/k);
График как у термодинамического процесса, но круче;
Q=0; l=-∆u=Cv∆T=R∆T/(k-1);
Cv=R/(k-1)
Ca=0
Исследование политропного процесса идеальных газов.
ТДМ процесс – такой переход системы, в котором изменяеся хотя бы один параметр.
Политропный (обобщающий) процесс – процесс, в котором могут удельная теплоемкость газа=const;
n – показатель политропы
pv^n=const;
4 частных случаев:
n=0; p=const – изобарный процесс
n=1; pv=const–изотермический процесс;
n=k; pv^k =const – адиабатный процесс;
n=∞; v=const – изобарный процесс;
P2/p1=(v1/v2)^n; T2/T1=(v1/v2)^n-1; T2/t1=(p2/p1)^((n-1)/n);
Qп=∆u+l=Cv∆T+R∆T/(n-1)=(Cv(n-1)+Cp+Cv) ∆T/(n-1)=Cv*((n-k)/(n-1)) ∆T
Qп=Cv*((n-k)/(n-1)) ∆T=Cп∆T
Понятие кругового процесса. Термический к.п.д., холодильный коэффициент
Цикл – совокупность ТДМ процессов, в результате которых тело возвращается в исходное состояние. Нельзя построить машину, в котором тело только бы расширялось. Всегда за расширением должно последовать сжатие, чтобы вернуть тело в начальное состояние и цикл смог бы повториться.
Расширение происходит за счет подвода теплоты или использования внутренней енергии рабочего тела. При Сжатии теплота отводится.
Циклы бывают прямые и непрямые.
Прямые циклы на диаграммах изображают по часовой стрелке, в них работа расширения больше чем теплота сжатия. В результате получается полезная работа. По прямым циклам работают тепловые двигатели.
рисунок 5

Процесс 1-2 – расширение, qподводится, q1=U2-U1+lрасш
-q2=U1-U2-Lсж
Q1-q2=lрас-Lсж=L0
Эффект работы оценивают по величине КПД который показывает, какая часть подведенной теплоты преобразовалась в работу = l/q=(q1-q2)/q1
Обратные циклыосуществляют на диаграммах против часовой стрелки, работа сжатия больше работы расширения, для осуществления надо подвести работу. По таким циклам работают холодильники.
1-a-2 сжатие
2-в-1 расширение.
Работа сжатия больше работы расширения.
Эффект работы хол установок оценивают по величине холодильного коэффициента, εε=q2/l0, который показывает, сколько единиц теплоты отбирается у низкопотенциального источника на единицу работы.
Циклы бывают обратимые и необратимые
Обратимые – идеальные, в которых отсутствуют потери на трение и теплообмен.
Цикл Карно и его анализ.
Карно установил, что преобразования теплоты в работу необходимо два тепловых источника с высокой и низкой Т, т.е температурный перепад и он предложил идеальный цикл теплового двигателя в котором превращение тепла в работу максимально.
Он состоит из 2 изтерм и 2 изобар.
Рисунок 6

1-2: изотермическое расширение
T=const, q1=RT1 lnv2/v2
2-3: адиабатическое расширение. Q=0
3-4: T=const, q2=RT2 lnV3/v4
КПД = 1-q2/q1; 1-(RT2 ln V3/v4 / RT1 lnv2/v2)=1-T2/T1
Вывод – КПД зависит только от Т горячего и холодного приемника и не зависит от свойств РТ. КПД цикла карно не может быть равным 1, так как Т1 не равно нулю и не равно бесконечности.
Обратный цикл карно.
КПД = 1-q2/q1
Q1=q2T1/T2
L0=q=T1/T2-q2=-q2((T1-T2)/T2)
ε=q2/l0=q2/∆T
Второй закон термодинамики, его сущность и определения.
Математические выражения второго закона термодинамики.
Если первый закон количественно определяет преобразование теплоты в работу, то второй закон показывает качественную сторону, то етсь указывает случаи, в которх возможно преобразование.
Теплота может преобразоваться в работу при наличии источника теплоты с более высокой Т и теплоприемника с более низкой Т, то есть при наличии перепада температур.
Вся теплота от горячего источника не может перейти полностью в работу, так как чатсь ее должна отдаваться источнику с более низкой Т.
Теплота от холодного источника к горячему не может передаваться самопроизвольно без затраты работы.
Q1/T1=q2/T2;
Если учесть, что в действительности q1>0, q2<0, то q1/T1+q2/T2 = 0;
q/t – приведенная теплота.
Сумма приведенных теплот для обратного цикла карно = 0;
Рассмотрим произвольный обратимый цикл:
Разоъем его на множество произвольных элементарных циклов Карно при помощи бесконечно близко идущих друг к другу адиабат.
Сумма приведенных теплот будет = 0
Интегрирование по всему циклу – круговой ∫ по dq/T=0
КПД необратимого = 1- dq2/dq1< (1-T2)/T1 ->dq2/dq1 >T2/T1
Dq1/T1<dq2/T2 -->сумма dq/T<0
Круговой ∫ по dq/T< 0 –математическое выражение второго закона термодинамики.
Рисунок 7
Энтропия газов. T-S диаграмма и ее особенности. Изображение различных процессов в T-S координатах.
Круговой ∫ по dU=0
Круговой ∫ по dh=0
Круговой ∫ поdq/T=0; dq/T–элементарное изменение параметров состояния.
Dq/T=dS; S – энтропия – физическая величина, характеризующая тепловое состояние рабочего тела.
Поскольку Т и S являются параметрами состояния, то в любое состояние можно изобразить точкой на графике ТS
Dq=TdS
Теплота в процессе 1-2 = ∫ от S1 до S2TdS. В TSграфике площадка под линией пропорциональна теплоте которая используется.
Если pv диаграмма – рабочая, то TSдиаграмма – тепловая.
Она очень удобна для анализа процесса и цикла.
Рисунок 8

Q1= площадь 1-а-2-3-4
Q2=площадь 2-в-1-4
КПД = 1-Площадь2/Площадь1
Построение графиков:
1 – Изохорный:dS=Cv dT/T = const;
tg a = T/Cv
∆S=∫отТ2 доТ1 CvdT/T = CvlnT2/T1
2- Изобарный:dS=CpdT/T = const; ∆S=CplnT2/T1
tga = T/Cp
3 – Изотермический:T=const
4 –Адиабатный:q=0
Циклы одноступенчатых компрессорных машин.
Рисунок 9.

А-1: Поршень движется вправо, открывается выпускной клапан, газ поступает в рабочий объем цилиндра.
1-2: Поршень Движется влево, впускной клапан закрывается, происходит сжатие газа от р1 до р2
2-В: Выталкивание сжатого газа из цилиндра
В-А: Давление падает , цикл замыкается, начинается следующий цикл.
Сжатие:
1-2Т: изотермическое – самое выгодное
1-2а: адиабатическое – самое невыгодное
1-2П: политропное – применяется на практике.
На сжатие затраченная работа чем меньше тем лучше.
На практике применяют политропное сжатие, Сп=1,25…1,30
L=-∫ от р2 до р1 vdp = - G∫ от р2 до р1 vdp, Вт;
V=vG;
Т=сonst.
Lt=-GRT ln p2/p1 = -P1V1 ln p2/p1;
Показательная мощность двигателя при изотермическом сжатии. Позволяет определить минимальную работу G затраченную на сжатие газа.
Политропное сжатие.
Pv^n=const - > v=(p1)^1/n * v1 * p^-1/n
Lп=-G∫ р2 дор1 vdp= -G (p1)^1/n * v1 ∫отр2 дор1 (p)^-1/ndp =
(-n/(n-1)) * G(p1)^1/n[ p2^((n-1)/n) – p1^((n-1)/n)] = (-n/(n-1))G p1 v1 [ (p2/p1)^((n-1)/n) -1] = -n/(n-1) * G*R*T*[T2/T1 -1];
Lп=-n/(n-1) * G*R*T*[T2/T1 -1] – формула для расчета мощности двигателя при политропном сжатии.
Qп= G * Cv * (n-k)/(n-1) * (T2-T1)
Рисунок 10

V0 – мертвый объем цилиндра, V0 = 0,04…0,1 V1;
3-4 политропное расширение
Снижение производительности компрессора учитывают с помощью объемного КПД
ε=(V1-V4)/(V1-V0)
p2’>p2; ε’<ε
при р’’ ε’’=0
ВЫВОД: в одноступенчатом компрессоре нельзя получить газ с высоким конечным давлением.
Цикл многоступенчатого компрессора.
В одноступенчатом компрессоре газ нагревается, поэтому Х=р2.р1 <10
На практике для получения высоких давлений используют многоступенчатые компрессоры, которых газ между ступенями охлаждается до первоначальной температуры Т1=Т3=Т5 (и сжатие в каждой ступени до одинаковой температуры Т2=Т4=Т6)
Это позволяет получить сжатый газ лбого давления, и снижает затраты работы на привод.
Рассмотрим работу 3-х ступенчатого компрессора:
Рисунок 11

А-1 – всасывание в 1 ступень.
1-2 – политропное сжатие, затрачивается работа L1=А-3-D, товодится теплота Q1, сжатый газ попадает в промежуточный охладитель 1
2-3: изобарное охлаждение сжатого газа.
3-4: Сжатие во второй ступени
4-5: охлаждение во 2 охладителе
5-6: сжатие в 3 ступени
Если бы сжатие осуществлялось в первой ступени, то процесс бы пошел по линии 1-2-7, затраченная работа была бы больше на величину площадки а Т7 была бы недопутимо высокой.
Линия сжатия как бы стремится у изотерме 1-3-5
Первая особенность:
P2/p1=p4/p3=р6/р5 = X–степень повышения давления в ступени.
Вторая особенность:
X=корень (количество степеней) из отношение конечного давление/начальное давление.
Уравнение позволяет распределить давление по ступеням и определить необходимое количество ступеней <10
Третья особенность:
Давление по ступеням возрастает в геометрической прогрессии.
Четвертая особенность:
Объем в каждой ступени уменьшается на Х
Пятая особенность:
Работа на каждую ступень одинакова.
Шестая особенность:
Q выделяемая на каждую ступенб одинакова
Седьмая особенность:
Q поглощаемая одинакова.
Термодинамический анализ цикла д. в.с. с подводом теплоты при v = const.
Особенность анализа цикла ДВС: реальные процессы заменяются идеальными, горение топлива заменяются подводом теплоты, рабочее тело не меняет своих характеристик в цикле и не зависит от Т.
v = const – цикл Отто.
Рисунок 12.

А-1 – поршень движется вправо, открыв верхний всас клапан и топливо-воздушная смесь поступает в цилиндр.
1-2 – поршень движется влево, клапан закрывается, происходит сжатие смеси, и так как процесс происходит очень быстро =, его считают адиабатичским, q=0, характеристикой яляется степень сжатия ε=v1/v2. В точке 2 чсесь имеет выскокое давление и Т, свеча дает искру и происходит воспламенение смеси. V горения превышает v движения смеси, поэтому происходит
2-3 – изохорный подвод теплоты. лямбда – стпень повышения давления при подводе теплоты.
3-4 – адиабата. В точке 4 открывается нижний выпукноц клапан, давление резко падает.
4-1 – изохора.
1-а – выталкивание продуктов сгорания
КПД = 1- q2/q1 = 1- (Cv(T4-T1)/(Cv (T3-T2))=
1-2:T2/T1=(v1/v2)^(k-1)=ε^(k-1); T2=T1*ε^(k-1);
2-3: T3/T2=p3/p2=лямбда; T3=T1 λ ε^(k-1);
T3=T2λ; T4=T1λ;
3-4: T4/T3=(v3/v4))^(k-1)=1/ε^(k-1);
T4=T3/ε^(k-1);
КПД=1-1/ ε^(k-1);
КПД ДВС зависит от степени сжатия.
Ε=7..10
Термодинамический анализ цикла д. в.с. с подводом теплоты при р = const.
Особенность анализа цикла ДВС: реальные процессы заменяются идеальными, горение топлива заменяются подводом теплоты, рабочее тело не меняет своих характеристик в цикле и не зависит от Т.
Изобарный цикл – цикл Дизеля.
Рисунок 13.

А-1 и 1-2 – всасывание и адиабатное сжатие воздуха. ε=v1/v2=15..20. А т 2 Т воздуха на 200…300 градусов выше Т самовоспламенения воздуха.
2-3 – подача и горение топлива. Р=const, q1=Cp∆T. ρ=v3/v2 – степень предварительного расширения продуктов сгорания.
3-4 – адиабатическое расширение продуктов сгорания
4-1 – изохорный выхлоп.
КПД = 1-( (ρ^k)-1)/((ε^(k-1))k(ρ-1))
Для повышения КПД ε надо увеличивать, а ро – ументшать.
Особенность цикла Дизеля – для его работы надо компрессор =, в котором воздух сжимался бы до более высокого давления чем в точке 2 и этот воздух в смеси с топливом подавалась в процессе 2-3
Термодинамический анализ цикла д. в.с. со смешанным подводом теплоты.
Особенность анализа цикла ДВС: реальные процессы заменяются идеальными, горение топлива заменяются подводом теплоты, рабочее тело не меняет своих характеристик в цикле и не зависит от Т.
Особенность цикла Дизеля – для его работы надо компрессор =, в котором воздух сжимался бы до более высокого давления чем в точке 2 и этот воздух в смеси с топливом подавалась в процессе 2-3
Тринклер предолжил вместо компрессора использовать топливный насос и форсунку..
Рисунок 14

А-1 и 1-2 – всасывание и адиабатное сжатие воздуха. ε=v1/v2=15..20. А т 2 Т воздуха на 200…300 градусов выше Т самовоспламенения воздуха.
2-3 – v=const; q1’=Cv∆T
3-4 – p=const; q1’’=Cp∆T
Q2=Cv∆T
КПД = 1-q2/q1
КПД=1-(1/(ε^(k-1))*λ(ρ^k – 1)/((λ-1)+kλ(ρ-1);
Для повышения надо увеличивать λε и уменьшать ρ
Краткая характеристика ГТУ. Цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты.
К недостаткам работы ДВС относится:
1 - Неравномерность хода
2 – наличие кривошипношатунного механизма ограничивает быстродействие и ограничивает инерционность.
3 – на выхлопе продуктов сгорания есть неиспользованый перепад давлений
4- все процессы протекают отновременно в цикле
5 – расширение продуктов сгорания в турбине до давления окружающей среды
Два цикла подовода теплоты – изохорный и изобарный.
Практическое примение – изобарный.
Рисунок 15

Турбогенератор 1 всасывает и адиабатно сжимает воздух в процессе 1-2. Сжатый воздух подается в камеру сгорания 2. Туда же топливный насос 3 из бака 4 подает топливо. Топливо изобарно сгорает в процессе 2-3, подводится теплота. Продукты сгорания поступают на лопатки газ турбины 5 и адиабатно расширяется в процессе 3-4. Расширение происходит до давления окружающей сред. Тработанные продукты сгорания выбрасываются в атмосферу и изобарно охлаждаются у условном процессе 4-1 на одном валу с турбиной находится электрогенератор 6.
Кпд = 1- q2/q1=1-Cp(T4-T1)/Cp(T3-T2)
Для процесса адиабатного сжатия 1-2 характеристикой является степень повышения давления в компрессоре π=р2/р1
2-3 po=v3/v2
1-2: T2/T1=(p2/p1)^((k-1)/k)=π^((k-1)/k); T2=T1*π^((k-1)/k)
2-3: T3/T1=v3/v2=ρ; T3=T2ρ; T3=T1ρπ^((k-1)/k)
3-4: T4/T3=1/π^((k-1)/k)
T4=T1ρ
КПД=1-1/π^((k-1)/k)
В реальных ГТУ имеются потери изза трения, которые уменьшают работу турбины по увелиению затраты работы в компрессоре. Поэтому эффективность можно оценить по индикатору КПД.
Цикл ГТУ с регенерацией теплоты.
Теплота от продуктов сгорания используется для подогрева возудха, который подается в камеру сгорания.
Рисунок 16

При предельной регенерации Т газов на выходе из регенератора = Т на входе, то есть Т6=Т2.
Воздух на выходе из регенератора не может иметь Т больше, чем на выходе из турбины. Теплота должна подводится только в процессе 5-3 qp1=Cp(T3-T5)
Теплота, которая теряет это в процессе 6-1 : qp2=Cp(T6-T1)
КПД=1-qp2/qp1=1-(T2-T1)/(T3-T4)=1-1/ρ
КПДр = 1-Т1/Т4
КПД р>КПД
Реальные газы. Уравнения состояния реальных газов.
Между ними есть силы,и у молекул есть V
Так как водяной пар следует рассматривать как реальный газ , то уравнение МК не подходит для связи параметров, ввели уравнение Ван-дер-Вальса.
(p+a/v^2)(v-b)=RT; приТ=const, p->∞, v->0, или v-> b;
Pv=RT приТ=const; p->∞; v->0
B – собственный объем молекул.
a/v^2 –учитывает силы межмолекулярного взаимодействия
Уравнение количественно дает погршность и поэтому не применимо на практике. Позже были предложены более сложные уравнения по которым были сделаны расчеты, таблицы, диаграммы.

Водяной пар и его свойства. Уравнения состояния. Процесс парообразования при P=const.
Вод пар широко используется в промышленности в качестве теплоносителя в теплообменниках, в хим пром, в производстве. В качестве рабочего тела в цикле паросиловых установок водяной пар используется в состоянии насыщения или близкого к насыщению.
При парообразовании вещество проходит состояния:
Нагревания до Т кипения
Кипение
Испарение
Перегрев
Параметры насыщения TsиPs связаны между собой. Ts=f(Ps)=100 корень 4 степени из (Ps*10^-5)
При парообразовании:
Насыщенный пар – пар, находящийся в динамическом равновесии с жидкостью.
Полное испарение – сухой насыщенный пар
Влажный пар – если в паре есть частички жидкости
Влажный насыщенный пар характеризуется параметрами:
Ps
X(сухость пара) – массовая доля сухого пара во влажном.
0 – вода
1 – сухой насыщенный пар
0<x<1 – влажнй насыщенный пар
Перегретый пар – пар с температурой больше, чем температура насыщения при данном давлении.
(t-tS) – степень перегрева, чем больше, тем ближе пар к идеальному газу.
Так как водяной пар следует рассматривать как реальный газ , то уравнение МК не подходит для связи параметров, ввели уравнение Ван-дер-Вальса.
(p+a/v^2)(v-b)=RT; приТ=const, p->∞, v->0, илиv-> b;
Pv=RT приТ=const; p->∞; v->0
B – собственный объем молекул.
a/v^2 –учитывает силы межмолекулярного взаимодействия
Уравнение количественно дает погршность и поэтому не применимо на практике. Позже были предложены более сложные уравнения по которым были сделаны расчеты, таблицы, диаграммы.
Диаграммы воды и водяного пара.
Рисунок 17

Рассмотрим процесс получения перегретого пара из 1 кг воды взятой при 0 С. Процесс выполнен изобарно
А-в – нагрев до Тs
b-c–при ts
с-d –перегрев
Чем больше р, тем ближе располагаются В и С
К – критическая точка с параметрами Ркр = 22,1 Мпа, Ткр =647 К
Линия а – показыват изменение удельного V воды при 0С от давления
Линия в-к – показывает изменение удельного V кипящей воды от давления.
Х=0 – нижняя пограничная кривая
Линия к-с – показывает изменение уд объема сухого насыщенного пара от Р
Х=1 – верхняя пограничная кривая
TS-диаграмма
Рисунок 18

S0=0
H0=0
a-b-c-d-изобара получения перегретого пара
площади под участком изобары соотв затр тепоты на разл стадии парообразования
q’- теплота затрач на нагрев 1 кг воды от 0 до т нас
q”=h’-h0=h” – энатльпия в т В
b-c – парообразование, r – удельная теплота парообразования – количество теплоты, которое необходимо чтоб перевести 1 кг кипящей воды в сухой насыщенный пар при р=const
r=h”-h’
c-d – изобарный перегрев. Qпп – теплота затраченная на перегрев пара.
Qпп=h-h”
h-S Диаграмма
рисунок 19

q’- теплота затрач на нагрев 1 кг воды от 0 до т нас
q”=h’-h0=h” – энатльпия в т В
b-c – парообразование, r – удельная теплота парообразования – количество теплоты, которое необходимо чтоб перевести 1 кг кипящей воды в сухой насыщенный пар при р=const
а-в – в ТSи hSдиаграммах практически совпадает с нижей пограничной кривой.
Особенность hS диаграмм в том, что теплота затрачиваетс на различных стадиях парообразования опрееленной величиной вертикального отрезка. Нет необходимости интегрировать площадку
Поэтому они популярны в инженерных расчетах.
В области влажного пара изобары совпадают с изотермами, перегретом паре изобары более круты.
Паросиловые установки, принцип действия, область применения. Цикл Ренкина.
Рисунки 20 и 21

Теловой насос 1 повышает давление воды от р2 до р1 в процессе 2-3. Поскольку насос повышает давление а температура практически не меняется. Вода с р1 поступает в водяной экономайзер 2 парогенератора, где нагревается за счет еплоты уходящих из парогенератра дымоывх газов. Затем подогретая вода поступает в парово котел 3 в котором она догревается до Т кипения (насыщения) tS1.
3-4 : температура растет до ts1 , p=const;
4-5: перегрев пара при Р1 от s1 Доt1
Перегретый пар поступает в турбину в которой адиабатно расширяется в процессе 1-2, давление падает p1 до р2, температура падает от Т1 до Т2
На выходе из турбины пар влажный и давление меньше атмосферного.Влажный пар из турбины поступает в конденсатор 7 в котором полностью конденсируется в процессе 2-2’ при р2 и т2. В конденсаторе теплота конденсации передается охлажд воде из внешнего источника. В конденсат вода забирается насосом и цикл замыкается.
На одном валу с ротором турбины находтся генератор 6
Процесс 2-4-5-1 изобарный, q1=h1-h3=h1-h2’
2-2’: q2=h2-h2’
η=(q1-q2)/q1=(h1-h2’-h2+h2’)/(h1-h2’_=(h1-h2)/(n1-h2’)
l0=q1-q2=h1-h2
Таким образом зависит от перепада энтальпии в турбине, чем больше перепад тем лучше
Рассмотренный цикл – теоретический, так как в нем не учитываются потери трения пара о лопатки и направляющие аппараты.
При расширении пара в турбине часть енергии пара затрачивается на преодоление силы трения.
Влияние параметров пара на термодинамическую эффективность циклов ПТУ.
КПД=
Теплофикационные циклы паросиловых установок.
Понятие процесса теплопередачи. Виды теплообмена.
Теплопередача - процесс переносатепла от одного теплоносителя к другому через разрешающую стенку.
При решении вопросов теплопередачи возникают 2 случая:
1 – передать максимальное количество теплоты при минимальных габаритах теплообменного устройства и расхода еенергии на прокачку теплоносителей, то есть обеспечить максимальную интенсивность теплопередачи.
2 – сократить тепловые потери трубопроводами, енергоустановок, зданий.
Передача телоты происходит в соответствии с уравнением Qτ=k(Tc1-Tc2) τF; Дж
Q – количество теплоты, которое передается от теплоносителя с температурой Тс1 к теплоносителю с температурой Тс2 через поверхеность разделяющий стенки Fза время τ.
К – коэфициент пропорциональности (теплопередачи) характеризует скорость передачи теплоты через 1 м2 поверхности при разности температур в 1 К.
Qτ/τ =Q – тепловой поток, Вт
Q/F=q – плотность теплового потока, Вт/м2
Q/l = ql – линейная плотность теплового потока, Вт/м
q=k(Tc1-Tc2)
Теплота передается тремя способами:
1 – теплопроводность
2- конвекция
3- тепловое излучение
Теплопроводность – процесс молекулярного переноса телоты в случайных средах, который обусловлен нераномерным распределением Т. Происходит за счет движения молекул, атомов, свободных е.
Конвекция- процесс переноса теплоты за счет движения макрочастиц. Конвекция наблюдается только в жидких и газообразных средах. Движение может быть вынужденым или естественным(изменение плотности).
Раздел конвекции –конвективный теплообмен – (теплоотдача) – процесс передачи конвектируемой телоты от движущейся среды или наоборот.
Происходит по закону Ньютона – Рихтмана:
Qf=a(Tc-Tп) τF – Дж
Q=a(Tc-Tп)F, Вт
q=a(Tc-Tп), Вт/м2
Тепловой поток, который передается от движ среды к поверхности или наоборот прямо пропорционален площади поверхности и разности Т среды и поверхности.
а- коэфициент пропорциональности(теплоотдачи) – характеризует интенсивность теплообмена и численно равен теловому потоку который передается через 1 м2 при разности Т 1 К
Основная задача конвективного теплообмена – определить величину а в зависимости от различных факторов:
- причины возникновения движения
- вида движущейся среды и ее параметров
- формы, размеров и положения тела
- состояние поверхности.
Тепловое излучение – передача теплоты за счет енергии электромагнитных волн, когда енергия нагретых тел переходит в енергию излучения и затем восприимается другими телами и переходит в их внутреннюю енергию.
Понятие теплопроводности. Закон Фурье. Дифференциальные уравнения теплопроводности. Условия однозначности.
Теплопроводность – процесс молекулярного переноса телоты в случайных средах, который обусловлен нераномерным распределением Т. Происходит за счет движения молекул, атомов, свободных е.
Температурноеполе – совокупность значений температуры в среде в данный момент времени. Уравнения Т поля:
- Т=f(x;y;z;τ) – трехмерное нестационарное поле
- T=f(x;y;z) – трехмерное стационарное поле
- T=f(x) - одномерное стационарное поле
Изотермическая поверхность – геом место точек в среде с одинаковой Т
Градиент Т – вектор, направленный по нормали к изотермической поверхности в сторону увеличения Т; модуль этого вектора равен частной производной от Т по направлению нормали
Закон Фурье (закон теплопроводности) – плотность теполвого потока, проходящегто через изотермическую поверхность пропорционален градиенту температуры.
q=-λ grad T = - λ dT/dn
Знак минус устраняет несоответствие между направлением векторов qи gradT
Λ – коэфициент пропорциональности – теплофизический параметр, характеризующий способность материала проводить теплоту. Зависит от рода материала, его параметров, сруткуры.
Чтобы на практике использовать закон Фурье, надо определить градиент Т. Это можно сделат с помощью решения дифф уранения теплопроводности трехмерного нестационарного Т поля.
dT/dτ = aперевернутая ∆^2 T=a(d^2T/dx^2+...+…)
a – коэфициент температуропроводности.
Если поле стац одномер - d^2T/dx^2=0
Для решения дифф уравнения необходимо задачу математически описать с помощью условий однозначности.
Их 4:
1 – начальные или временные – тольок ля нестационарных задач.
2 – геометрические – определяют форму и размеры тела
3 – физические – задаются физ характеристикой среды
4 – граничные условия – определяют особенности задачи (Т,q и тд)
4а – граничные условия 1 рода – задает распределние Т по поверхности
Тн=f(xi;yi;zi)
4б – второго рода. Распределение плотности теплового потока по поверхности.
qп= f(xi;yi;zi)
4в – третьего рода. Задают температуру среды около рассматриваемого тела и особенности теплообмена между окр средой и этим телом.
a(Tc-Tп)=-λ(dT/dn)поверхности.
4г- определяют параметры на границе слоев
λ 1 (dT/dn)= λ2(dT/dn)
Теплопроводность плоской стенки (граничные условия 1-го рода).
Теплопередача через плоскую стенку (граничные условия 3-го рода).
Теплопроводность цилиндрической стенки (граничные условия 1-го рода).
Теплопередача через цилиндрическую стенку (граничные условия 3-го рода).
Конвективный теплообмен. Закон Ньютона - Рихмана. Коэффициент теплоотдачи.
Конвекция- процесс переноса теплоты за счет движения макрочастиц. Конвекция наблюдается только в жидких и газообразных средах. Движение может быть вынужденым или естественным(изменение плотности).
Раздел конвекции –конвективный теплообмен – (теплоотдача) – процесс передачи конвектируемой телоты от движущейся среды или наоборот.
Происходит по закону Ньютона – Рихтмана:
Qf=a(Tc-Tп) τF – Дж
Q=a(Tc-Tп)F, Вт
q=a(Tc-Tп), Вт/м2
Тепловой поток, который передается от движ среды к поверхности или наоборот прямо пропорционален площади поверхности и разности Т среды и поверхности.
а- коэфициент пропорциональности(теплоотдачи) – характеризует интенсивность теплообмена и численно равен теловому потоку который передается через 1 м2 при разности Т 1 К
Основная задача конвективного теплообмена – определить величину а в зависимости от различных факторов:
- причины возникновения движения
- вида движущейся среды и ее параметров
- формы, размеров и положения тела
- состояние поверхности.
Основная задача – определение а в зависимости от разных факторов.
Коэф теплоотдачи зависит от режима движения жидкости.
Таким образом кт – сложная функция от давления, Т, плотности, с, ввзяоксти, λ, режима, длины и тд.
Данную слжность позволяет устранить теория подобия, которая устанавливает, что влияние влияющих факторов надо рассматривать в совокупности, объеиняя в безразмерные комплексы – числа подобия
Основы теории подобия. Числа подобия и их физический смысл.
конвективный теплообмен – (теплоотдача) – процесс передачи конвектируемой телоты от движущейся среды или наоборот.
Происходит по закону Ньютона – Рихтмана:
Qf=a(Tc-Tп) τF – Дж
Q=a(Tc-Tп)F, Вт
q=a(Tc-Tп), Вт/м2
Тепловой поток, который передается от движ среды к поверхности или наоборот прямо пропорционален площади поверхности и разности Т среды и поверхности.
а- коэфициент пропорциональности(теплоотдачи) – характеризует интенсивность теплообмена и численно равен теловому потоку который передается через 1 м2 при разности Т 1 К
Основная задача конвективного теплообмена – определить величину а в зависимости от различных факторов:
- причины возникновения движения
- вида движущейся среды и ее параметров
- формы, размеров и положения тела
- состояние поверхности.
Основная задача – определение а в зависимости от разных факторов.
Коэф теплоотдачи зависит от режима движения жидкости.
Таким образом кт – сложная функция от давления, Т, плотности, с, ввзяоксти, λ, режима, длины и тд.
Данную слжность позволяет устранить теория подобия, которая устанавливает, что влияние влияющих факторов надо рассматривать в совокупности, объеиняя в безразмерные комплексы – числа подобия
Все числа подобия имеют физ смысл. Числа. Которые содержат искомую величину (а) – определенные, а составленные из известных величин, заданных по условию однозначности – определяющие.
Физически подобные явления имеют одинаковый вид критериального уравнения
1 – число Нуссельта –
Nu=aL0/λ
A – коэф теплоотдачи, L0- характерный геом размер, λ – коэф теплопроводности жидкости при характерной Т
Физический смысл – вносят безразмерность в коэфициент теплопроводности
2 – Число Рейнольдса
Re=w0 L0 / v
w0 – характерная скорость , L0- характерный геом размер, v–кинем коэф вязкости
Физический смысл – отношение сил инерции и сил вязкости в однородном потоке. Если силы вязкости преобладают – ламинарный. Важнейший параметр, определяющий вынужденную конвекцию
3 - Число Грасгофа
Gr= gβ ∆ TL0^3 / v^2
Β – коэф V расширения газов, = 1/Т
Физический смысл – отношение между подъемными силами и силами вязкости (для естественной конвекции)
4 - число Прандтия
Pr=v/aA – коэф теплоотдачи; v–кинем коэф вязкости;
Определяет вид движущейся среды и зависимость характеристик этой среды от Т
5 – число Фурье
Fo=aτ/L0^3
Безразмерное время (тольок в нестанционарных задачах)
6-параметрический критерий
Отношение длин, диаметров и тд.
Позволяет учесть форму и размеры тела.
Таким образом уранение конвективного теплообмена для вынужденной – Nu=f(Re;Pr;l1/l2)
Для естественной конвекции – Nu=f(Gr;Pr; l1/l2)
Обчно в виде степенных функций, например для вынужденной конвекции
Nu=C* Re^n * Pr^m * (l1/l2)^k
Где C, n,m,k – коэфициены, определяемые опытно или расчетно.
Теплоотдача в гладких и шероховатых трубах.
Обычно в теплообменнкие стремятся реализовать турбулентный режим. На пркатике считают что если Re>2000 – режим турбулентный и теплоотдача рассчитывается по уравнению Михеева: Nu= 0,023 * Re^0,8 *Pr^0,4 * ε
Nu=aL0/λ
Re=w0 L0 / v
Pr=v/aA
λ;v;p – определяются по средней Т в трубе.
Ε –поправочный множитель, который учитывает безразмерную длину трубы.
Рисунок 22

Lн – участок гидродинамичсекой и тепловой стабилизации потока в пределах которого профиль скорости перестраивается от равномерного на входе до характерного в основном участке (Lосн)
В начальном участке коэф теплоотдачи от максимального на входе до основнгго на участке.
В основном учатке d не меняется по длине трубы.
Dср <1,03 dосн
При l/d>50 –теплотехнически длинная труба – среднее значение а отличается от основного не более чем на 3%
В коротких – определяется по справочникам
Шероховатость бывает:
Естественная (технология изготовленияb ‘rcgkefnfwbb)
Искусственная(для интентификации теплоотдачи)
Характеризуется средней высотой бугорчатости, плотностью расположения.
Для ламинарного – мах 3%
Для турбулентного – 50 %
Искуственную шероховатость можно использовать если это не приводит к значительному увличению затрат енергии на прокачку.
Расчет теплоотдачи Nu(w)=Nu(гл)ε
Теплообмен в пучках труб и при естественной конвекции.
Пучки труб – одни из основных рабочих поверхностей в теплообменных апаратах.
Трубы в пучках располагаются в кориорном или шахматном порядке.
S1;S2 – поперечный продольный шаг.
N=c*Re^n*Pr^0,33*(Prc/Prn)^0,25*εi*εj*εψ
Nu=aid(норм)/λ
С и n – константы которые зависят от видов пучков.
(Prc/Prn)^0,25 – поправочный множитель, оторый учитывает направление теплового потока.
Зависит от Т поверхности и Т среды.
Рисуок 23

1 - Тп=Тс – изотермическое течение
2 - Тп>Тс – нагревание жидкости. При нагревании вязкость умньшается, скорость увел, а растет
3 – Тп<Тс – охлаждение. А уменьшается
Εi – поправочный множитель, учитывающий положение трубы
εS- учитывает плотность расположени труб в пучке
εψ – учитывает внешние углы атаки.
Под действием естественной конвекции возникает εк – учитывает воздействие массовых сил, особенно от сил тяжести.Естественная конвекция характерна тем, что она вызывается и поддерживается не искусственным путем, а возникает сама, под воздействием разности температур и обусловленной этим разности плотности в жидкостях и газах. Если поместить, например, в воздушное пространство с постоянной температурой нагревательный элемент, то наступает теплообмен между элементом и окружающим воздухом. Частицы воздуха, находящиеся вблизи элемента, нагреваются, и удельный вес их уменьшается, вследствие чего они поднимаются. На их место приходят новые, более холодные частицы, которые нагреваются и, в свою очередь, поднимаются. Таким образом, подъемная сила создается за счет вытеснения нагретого воздуха более тяжелым холодным воздухом
Расчеты тепловой изоляции.

Классификация и типы теплообменных аппаратов.
Т.А. предназначаны для нагревания или охлаждения теплоносителя за счет охл или нагр другого.Реже встречаются теплообменники с электронагревом или реакторного типа.
Классифицируют:
-смесительные
-рекуперативные
-регенративные
1 – смесительные. В них теплоносители смешиваются(например горячая или холодная вода. Так же относятся установки с легкоразделяющимися средами (газ – тверд)
2 – рекуперативные. Наиболее широко распространены. В них передача теплоты идет через разделющую стенку, носители не смегиваются, материал стенки должен иметь большой коэф теплопроводности.
3 – регенеравтиные. Передача тепла от 1 теплоносителя ко 2 происходит через 3 вспомогательный материал: чугун листы, метал шпалы, керамические изделия.
Вспом материалы г=нагреваются, забирая теплоту, а затем охл, отдавая теплоту. Для этого нужно: 1) переключать направления движения теплоносителей 2) перемещать вспомогательный материал
К + стоит отнести что они могут работать при любой Т, в то время как рекуператоры быстро ломаются. Они могут работать на запыленных пространствах
К – переменность Т.
Конструктивный расчет теплообменных аппаратов.
Определяют площадь поверхности и всех остальных конструкторских размеров.
Выполняют тогда, когда нужно создать новый теплообменник, сущ не подходят. Если проще самим сделать чем купить
Расчеты оуществляются исходя из 2 уравнений:
Теплового баланса: Q=G1*Cp1*(t1’-t1”)=G2*Cp2*(t1”-t2’)*η
Где G-кг/с – массовый расход теплоносителя
Ср – средня изобарная теплоемкость
T’ иt” – температура на входе и на выходе
КПД –учитывает теплопотери, в зависимости от качества потери могут быть от 1 до 10%
Уравнение теплопередачи: Q=kF∆t; Вт
К – коэфициент теплопередачи определяется по справочникам или расчетно.
F- рабочая поверхность теплопередачи
При конструкивном расечте сначала определяют тепловой поток по первому уравнению, потом подставляя во второе уранение которое решают относительно F. Низвестное значение Q находят по приблизительному уравнению Q=(t1”-t2’)/(1/(kF)+1/(2GCp2)+1/(2GCp1);
∆t зависит от схемы движения теплоносителей, промоток, перекрестного, комбинированого…
Поверочный расчет теплообменных аппаратов.
Цель: определить Т теплоносителей на выходе. Выполняется в том случае, если изменяются параметры или расходы теплоносителей. Если необходиммо подобрать теплообменник из рпедлагаемого ряда.
Расчеты оуществляются исходя из 2 уравнений:
Теплового баланса: Q=G1*Cp1*(t1’-t1”)=G2*Cp2*(t1”-t2’)*η
Где G-кг/с – массовый расход теплоносителя
Ср – средня изобарная теплоемкость
T’ иt” – температура на входе и на выходе
КПД –учитывает теплопотери, в зависимости от качества потери могут быть от 1 до 10%
Уравнение теплопередачи: Q=kF∆t; Вт
К – коэфициент теплопередачи определяется по справочникам или расчетно.
F- рабочая поверхность теплопередачи
При конструкивном расечте сначала определяют тепловой поток по первому уравнению, потом подставляя во второе уранение которое решают относительно F. Низвестное значение Q находят по приблизительному уравнению Q=(t1”-t2’)/(1/(kF)+1/(2GCp2)+1/(2GCp1);
∆t зависит от схемы движения теплоносителей, промоток, перекрестного, комбинированого…
Органическое топливо. Элементарный состав топлива
Топливо – горючие в-ва при сгорании которых выделяется теплота, достаточная для промышленного использования. К топливу относят те в-ва, которые: широко распространены в природе, добыча экономически целесообразна, продукты сгорания относительно безвредны.
Состоят из сложных орг соединений с некоторой примесью мин в-в. Классифицируется по агрегатному сстонию и способу получения.
По агр состоянию:
-твердые (естесственные(угли, торф,сланцы, дрова), искуственные(кокс, топл брикеты)
-жидкие(естесственные (нефть),искуственные(бензин,керосин))
-газообр(природный га)(генераторный газ)
В производственных процессах обр большое количество вторичных ресурсов (энерг и материальных)
Основные характеристики топлива – элементарный состав и теплота сгорания
Хим формула топлив сложна, поэтому состав определяют массовым содержанием веществ в %
Твердые и жидкие содеражт горючие(H,S) и негорючие(N2;O2;зола,влага) элементы
Состав газа задается % содержанием углеводородов.
Состав топлива опр на следующие виды состояний
Рабочее состояниепо месту добычи:
C^p+H^p+S^p+O^p+N^p+A^p+W^p=100%
Сухое состояние:
С^c+H^c+S^c+O^c+N^c+A^C=100%
Беззольное состояние:
С^r+H^r+S^r+o^r=100%
Теплота сгорания определяется в лабараторной оустановке.
Теплота сгорания топлива. Условное топливо.
Расчет воздуха для горения топлива.
Расчет продуктов сгорания топлива.
Котельные установки. Основные элементы и системы.
Топочные устройства и их характеристики. Методы сжигания топлива.
Котельные агрегаты.