Часть 1. Теоретические основы теплотехники

1. Техническая термодинамика

1.1.1 Основные понятия и определения

Основные понятия и определения. Предмет и метод термодинамики. Термо­динамическая система. Термодинамическое состояние. Параметры состояния. Урав­нение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная. Термодинами­ческий процесс.

Газовые смеси. Массовая, объемная и молярная доли компонентов газовой смеси. Парциальное давление. Закон Дальтона для газовых смесей. Газовая постоя­нная смеси. Кажущаяся молярная масса смеси.

1.1.2 Законы термодинамики

Первый закон термодинамики. Теплота. Работа расширения-сжатия. Внутрен­няя энергия. Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Теплоем­кость. Энтальпия. Энтропия. Первый закон термодинамики через энтальпию

Второй закон термодинамики. Принцип возрастания энтропии. Вечные двига­тели первого и второго рода. Формулировка второго закона термодинамики.

Эксергия. Эксергический метод анализа термодинамических процессов.

Термодинамические процессы идеальных газов. Политропный процесс. Част­ные случаи политропного процесса: адиабатный, изохорный, изобарный и изотер­мический процессы. Методика исследования политропных процессов.

1.1.3 Реальные газы.

Уравнение состояния реальных газов. Водяной пар. Процесс парообразования. Параметры состояния жидкости и пара. Изменение состояния пара. Процесс паро­образования в диаграммах P-V,T-S, I-S.

Влажный воздух. Основные определения и характеристики. I-D диаграмма. Процессы изменения состояния влажного воздуха их изображение в I-D –диаграмме.

1.1.4. Термодинамика открытых систем

Первый закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров. Дроссели­рование. Циклы одноступенчатых и многоступенчатых компрессоров.

1.1.5 Циклы тепловых двигателей и установок

Цикл Карно. Термический КПД. Холодильный коэффициент. Циклы ДВС с подводом теплоты при v=const, p=const, с комбинированным подводом теплоты. Обобщенный цикл ДВС.

Циклы паросиловых установок. Цикл Ренкина в P-V, T-S, I-S – диаграммах.

1.1.6 Циклы холодильных установок и тепловых насосов.

Цикл воздушной холодильной установки. Цикл паросиловой компрессионной холодильной установки. Цикл теплового насоса.

2. Основы теории тепломассобмена

1.2.1 Основные понятия

Теплообмен. Способы передачи теплоты. Основные определения. Дифферен­циальные уравнения теплообмена: уравнение энергии, уравнение непрерывности, уравнение движения.

1.2.2 Теплопроводность.

Основной закон теплопроводности(закон Фурье).Коэффициент теплопровод­ности. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Температуропроводность. Граничные условия. Теплопроводность плоской стенки, многослойной стенки, теп­лопроводность при наличии внутренних источников теплоты. Термические сопро­тивления. Теплопроводность при нестационарном режиме.

1.2.3 Конвективный теплообмен.

Закон теплоотдачи (закон Ньютона-Рихмана). Коэффициент теплоотдачи. Гидравлический и тепловой пограничные слои. Дифференциальное уравнение теп­лоотдачи. Основы теории подобия. Свободная и вынужденная конвекции. Критери­альные уравнения для свободной и вынужденной конвекции.