- •Умовні позначання
- •1 Основи технічної термодинаміки
- •1.1 Властивості робочих тіл
- •1.1.1 Робоче тіло та його параметри
- •1.1.2 Рівняння стану ідеального газу
- •1.1.3 Суміші ідеальних газів
- •1.1.4 Теплоємність ідеального газу
- • Масову теплоємність – с, Дж/(кг к); об'ємну теплоємність – с', Дж/(м3 к);
- •1) Теплоємність при постійному об’ємі – Сv, с’V, Сμv;
- •1.1.5 Питання для самоконтролю
- •1.2 Перший закон термодинаміки
- •1.2.1 Основні види термодинамічних процесів
- •1.2.2 Робота розширення газу
- •1.2.3 Внутрішня енергія газу
- •1.2.4 Аналітичне вираження першого закону термодинаміки
- •1.2.5 Ентальпія
- •1.2.6 Ентропія
- •1.2.7 Термодинамічні процеси ідеальних газів
- •Ізохорний процес
- •Ізобарний процес
- •Ізотермічний процес
- •Адіабатний процес
- •Політропні процеси
- •1.2.8 Питання для самоконтролю
- •1.3 Другий закон термодинаміки
- •1.3.1 Основні положення другого закону термодинаміки
- •1.3.2 Кругові термодинамічні процеси
- •1.3.3 Цикл Карно
- •1.3.4 Математичне вираження другого закону термодинаміки
- •1.3.5 Питання для самоконтролю
- •1.4 Реальні гази
- •1.4.1 Властивості реальних газів
- •1.4.2 Водяна пара
- •Ентальпiйно-ентропiйна діаграма водяної пари
- •1.4.3 Вологе повітря
- •622 Dmax
- •1.4.4 Питання для самоконтролю
- •1.5 Термодинаміка потоку
- •1.5.1 Основні властивості газів і рідин
- •1.5.2 Статика газів
- •1.5.3 Динаміка газів
- •1.5.4 Витікання парів та газів
- •1.5.5 Вибір форми сопла
- •1.5.6 Розрахунок процесу витікання за допомогою h,s-діаграми
- •1.5.7 Дроселювання парів та газів
- •1.5.8 Питання для самоконтролю
- •1.6 Приклади рішення задач
- •3) Політропне розширення.
- •1.7 Завдання для самостійного розв’язання
- •2 Основи теорії теплообміну
- •2.1 Теплопровідність
- •2.1.1 Основні поняття і визначення
- •2.1.2 Диференціальне рівняння теплопровідності
- •2.1.3 Умови однозначності для процесів теплопровідності
- •2.1.4 Теплопровідність при стаціонарному режимі
- •2.1.4.1 Передача теплоти через плоску стінку
- •1) Граничні умови першого роду
- •2) Граничні умови третього роду (теплопередача)
- •2.1.4.2 Передача теплоти через циліндричну стінку
- •1) Граничні умови першого роду
- •2) Граничні умови третього роду (теплопередача)
- •2.1.4.3 Критичний діаметр циліндричної стінки
- •2.1.5 Нестаціонарна теплопровідність
- •2.1.5.1 Загальні положення
- •2.1.5.2 Нагрівання і охолодження плоскої стінки
- •2.1.5.3 Нагрівання і охолодження циліндра
- •2.1.5.4 Залежність процесу поширення теплоти від форми і розмірів тіла
- •2.1.6 Питання для самоконтролю
- •2.2 Конвективний теплообмін
- •2.2.1 Загальні положення
- •2.2.2 Теорія подоби
- •Число Нуссельта Nu
- •Число Прандтля Pr
- •2.2.3 Тепловіддача при вільній конвекції
- •2.2.4 Тепловіддача при вимушеній конвекції
- •2.2.4.1 Тепловіддача при русі теплоносія всередині труби
- •2.2.4.2 Тепловіддача при поперечному омиванні труби
- •2.2.4.3 Тепловіддача при русі теплоносія вздовж пластини
- •2.2.5 Питання для самоконтролю
- •2.3 Теплообмін випромінюванням
- •2.3.1 Загальні положення
- •2.3.2 Основні закони теплового випромінювання Закон Планка
- •Закон зсуву Віна
- •Закон Стефана-Больцмана
- •Закон Кірхгофа
- •2.3.3 Теплообмін випромінюванням між тілами
- •2.3.4 Випромінювання газів
- •2.3.5 Складний теплообмін
- •2.3.6 Питання для самоконтролю
- •2.4 Приклади розв’язання задач
- •2.5 Завдання для самостійного розв’язання
- •3 Прикладна теплотехніка
- •3.1 Теплообмінні апарати
- •3.1.1 Класифікація теплообмінних апаратів
- •Гаряча вода
- •3.1.2 Вимоги до теплоносіїв
- •3.1.3 Основні положення теплового розрахунку теплообмінних апаратів
- •Рівняння теплового балансу
- •3.1.4 Питання для самоконтролю
- •3.2 Компресори
- •3.2.1 Загальні положення
- •Види теплового розрахунку теплообмінників
- •3.2.2 Об'ємні компресори
- •3.2.3 Лопаткові компресори
- •3.2.4 Питання для самоконтролю
- •3.3 Термодинамічні цикли
- •3.3.1 Цикли паротурбінних установок (пту)
- •3.3.2 Цикли двигунів внутрішнього згорання (двз)
- •3.3.3 Цикли газотурбінних установок (гту)
- •3.3.4 Питання для самоконтролю
- •3.4 Приклади рішення задач
- •3.5 Завдання для самостійного розв’язання
1.1.5 Питання для самоконтролю
Які величини називають основними термодинамічними параметрами стану ідеального газу, які вони мають розмірності?
З якою метою введене поняття «ідеальний газ»?
Які види тисків ви знаєте і який з них використовується як термодинамічний параметр?
Яке співвідношення називається рівнянням стану ідеального газу?
Що називається газовою сталою? Одиниця її виміру в системі СІ.
Чим вона відрізняється від універсальної газової сталої?
Як зв'язані між собою універсальна газова стала і газова стала конкретного газу?
У чому полягає фізична суть газової сталої?
Охарактеризуйте особливості сумішей ідеальних газів і їх основні характеристики.
Що являють собою масова, об'ємна і мольна теплоємності. Які одиниці їх виміру в системі СІ. Який зв'язок між указаними теплоємностями?
У чому причина різноманіття видів теплоємностей? Які фактори впливають на величину теплоємності?
1.2 Перший закон термодинаміки
1.2.1 Основні види термодинамічних процесів
Сукупність змін стану термодинамічної системи при переході з одного стану в інший під впливом навколишнього середовища називають термодинамічним процесом.
Стан газу, при якому кожен з його параметрів по всій масі має однаково значення, називається рівноважним станом.
Термодинамічні процеси можуть бути рівноважними і нерівноважними.
Рівноважний процес – це процес, що проходить через рівноважні стани, тобто коли параметри газу (питомий об’єм, тиск і температура) однакові у всіх точках об’єму. Рівноважні процеси протікають нескінченно повільно і складаються з нескінченно великої кількості рівноважних станів, причому в будь-який момент часу між робочим тілом і навколишнім середовищем встановлюється рівновага, тобто між навколишнім середовищем і робочим тілом різниці температури і тиску є нескінченно малими. Рівноважні процеси для будь-якого моменту часу мають фіксовані значення основних параметрів, тому їх можна зображати графічно за допомогою діаграм (PV, TS-діаграми).
Реальні процеси нерівноважні. Нерівноваженість реальних процесів визначається, насамперед, тим, що під впливом зовнішніх умов вони протікають з кінцевими швидкостями і у робочому тілі не встигає встановлюватися рівноважний стан (параметри стану по всієї масі газу є неоднаковими).
Термодинаміка в першу чергу розглядає рівноважні стани і рівноважні процеси зміни стану газу. Рівноважні процеси мають властивість оборотності, яке полягає в тому, що вони можуть бути пройдені у зворотному напрямку через усі стани прямого процесу.
Оборотні процеси – це процеси, які протікають як у прямому, так і в зворотному напрямку через одні й тіж самі рівноважні стани. При цьому по їх закінченні ні в самій системі, ні в навколишньому середовищі не залишається ніяких змін.
Основними умовами оборотності процесів є:
умова зовнішньої оборотності – наявність температурної і механічної рівноваг, тобто рівність температур і тисків робочого тіла і навколишнього середовища;
умова внутрішньої оборотності – відсутність тертя, дифузії і інших односторонньо спрямованих процесів.
У теплових двигунах і апаратах процеси протікають при кінцевій різниці температур між джерелом і робочим тілом, тому такі процеси є необоротними. Усі реальні процеси в земних умовах є необоротними.
Усі аналітичні залежності у термодинаміці, які характеризують процеси зміни стану, відносяться до оборотних процесів. Перехід від оборотних процесів до реальних, необоротних, здійснюється шляхом введення емпіричних коефіцієнтів, які враховують відхилення реальних процесів від оборотних.