- •61023, Г. Харьков, ул. Чернышевская, 94
- •Общие положения (Программа дисциплины)
- •Содержание дисциплины
- •Раздел 1. Основы термодинамики Модуль 1. Основы термодинамики
- •Тема 1. Введение. Основные понятия и определения термодинамики. Законы идеальных газов.
- •Тема 2. Законы термодинамики.
- •Тема 3. Основные термодинамические процессы.
- •Тема 4. Термодинамические свойства жидкостей и паров.
- •Тема 6. Термодинамический анализ циклов тепловых машин.
- •Тема 7. Термодинамический анализ пожара в помещении.
- •Раздел 2. Теплопередача
- •Тема 8. Основные понятия теплопередачи. Стационарная теплопроводность.
- •Тема 5. Термодинамика процессов истечения газов и паров.
- •Тема 9. Конвективный теплообмен.
- •Тема 10. Теплообмен с изменением агрегатного состояния вещества.
- •Тема 11. Процессы теплопередачи.
- •Тема 12. Теплообменные аппараты.
- •Модуль 3. Лучистый теплообмен
- •Тема 13. Лучистый теплообмен.
- •Модуль 4. Нестационарная теплопроводность
- •Тема 14. Нестационарная теплопроводность.
- •Общие указания к изучению дисциплины
- •Минимальные вопросы, необходимые для усвоения дисциплины Термодинамика.
- •Теплопередача.
- •1.1.1 Плотность и удельный объем
- •1.1.2 Давление
- •1.1.3 Температура
- •1.2 Уравнение состояния идеального газа
- •1.3 Газовые смеси
- •1.3.1. Парциальное давление
- •1.3.2 Способы задания состава смеси
- •1.3.3 Средняя(кажущаяся) молярная масса смеси
- •1.3.4 Уравнение состояния смеси идеальных газов
- •1.4 Теплоемкость
- •1.4.1 Определение понятия теплоемкости
- •1.4.2 Действительная и средняя теплоемкость
- •1.4.3 Изобарная и изохорная теплоемкости
- •1.5 Первый закон термодинамики: тепло, внутренняя энергия, работа, связь между ними
- •1.5.1 Внутренняя энергия
- •1.5.2 Теплота и работа расширения
- •1.5.3 Уравнение первого закона термодинамики для закрытой системы
- •1.6 Энтальпия рабочего тела
- •1.7.5 Политропный процесс
- •1.8 Истечение газов
- •2. Теплопередача
- •2.1 Тепловой поток
- •2.2 Поверхностная плотность теплового потока (удельный тепловой поток)
- •2.3 Линейная плотность теплового потока (линейный удельный тепловой поток)
- •2.4 Физическая сущность теплопроводности.
- •2.5 Физическая сущность конвективного теплообмена
- •2.6 Физическая сущность лучистого теплообмена
- •2.7 Основное уравнение теплопроводности (закон Фурье)
- •2.8 Уравнение стационарной теплопроводности для плоской однородной стенки
- •2.9 Основное уравнение конвективного теплообмена (уравнение теплоотдачи)
- •2.10 Числа (критерии) подобия Нуссельта Nu, Рейнольдса Re, Грасгофа Gr, Прандтля Pr: определение через физические характеристики системы.
- •2.11 Методика расчета коэффициента конвективной теплоотдачи в случае свободной конвекции
- •2.12 Методика расчета коэффициента конвективной теплоотдачи в случае вынужденной конвекции.
- •2.13 Формула результирующего лучистого теплового потока между телами
- •2.14 Теплопередача: общие положения, основное уравнение теплопередачи
- •2.15 Теплопередача: вид коэффициента теплопередачи в случае однослойной плоской стенки.
- •2.16 Теплопередача: вид коэффициента теплопередачи в случае многослойной плоской стенки.
- •2.17 Нестационарная теплопроводность: уравнение, коэффициент температуропроводности
- •2.18 Нестационарная теплопроводность: граничные условия (физическая сущность и уравнение).
- •2.19 Нестационарная теплопроводность: зависимость температуры в полуограниченном теле от времени и координаты в случае стационарных граничных условий 3-го и 1-го рода
- •2.20 Нестационарная теплопроводность в теле ограниченных размеров
- •Расчетные (контрольные) работы
- •Расчетная работа №1 (рр-1) задания
- •Указания к решению задач Задача 1
- •Процессы.
- •Политропный процесс.
- •Задача 2.
- •Задача 3.
- •Расчетная работа №2 (рр-2) задания
- •Указания к решению задач рр-2
- •Методика расчета
- •Методика расчета
- •Методика расчета
- •Методика расчета
- •Литература
- •Приложения
- •Критериальные уравнения вынужденной конвекции
- •Содержание
Минимальные вопросы, необходимые для усвоения дисциплины Термодинамика.
1. Параметры состояния рабочего тела (плотность, удельный объем): определение, размерность.
2. Давление газа: определение, размерность, измерение.
3. Температура. Соотношение двух шкал температур.
4. Уравнение состояния идеального газа (Менделеева-Клапейрона).
5. Газовые смеси: общее понятие, способы задания (молярные, массовые, объемные доли). Определение средней молярной массы газовой смеси. Парциальное давление компоненты. Уравнения состояния компоненты и смеси.
6. Теплоемкость газов. Виды теплоемкости: удельные (массовая, объемная, молярная), процесса (изобарная, изохорная), действительная и средняя.
7. Первый закон термодинамики: уравнение; тепло, внутренняя энергия, работа газа - определение, размерность, связь между собой.
8. Энтальпия рабочего тела: определение, единицы измерения.
9. Термодинамические процессы (изотермические, изобарные, изохорные, адиабатные, политропные): определение; формула в P-V-координатах в случае идеальных газов.
10. Истечение газов: режимы истечения, качественная зависимость скорости истечения и расхода от соотношения между давлениями по разные стороны суживающегося сопла.
Теплопередача.
1.Тепловой поток: определение, размерность.
2. Поверхностная плотность теплового потока (удельный тепловой поток): определение, размерность.
3. Линейная плотность теплового потока (линейный удельный тепловой поток): определение, размерность.
4. Основные физические механизмы передачи тепла: физическая сущность теплопроводности.
5. Основные физические механизмы передачи тепла: физическая сущность конвекционного теплообмена.
6. Основные физические механизмы передачи тепла: физическая сущность лучистого теплообмена.
7. Основное уравнение теплопроводности (уравнение Фурье). Уравнение стационарной теплопроводности для плоской однородной стенки: вид уравнения, определение всех входящих в него параметров.
8. Основное уравнение конвективного теплообмена (уравнение теплоотдачи): вид уравнения, определение всех входящих в него параметров.
9. Числа (критерии) подобия Нуссельта Nu, Рейнольдса Re, Грасгофа Gr: формулы определения через физические характеристики системы.
10. Методика расчета коэффициента конвективной теплоотдачи в случае вынужденной конвекции.
11. Методика расчета коэффициента конвективной теплоотдачи в случае свободной конвекции.
12. Формула результирующего лучистого теплового потока между телами.
13. Теплопередача: определение явления. Основное уравнение теплопередачи: вид уравнения, определение всех входящих в него параметров.
14. Теплопередача: вид коэффициента теплопередачи в случае однослойной и многослойной плоской стенки.
15. Нестационарная теплопроводность: определение явления, дифференциальное уравнение, коэффициент температуропроводности.
16. Нестационарная теплопроводность: физическая сущность граничных условий 1-го, 2-го и 3-го рода.
17. Нестационарная теплопроводность: зависимость температуры в полуограниченном теле от времени и координаты в случае стационарных граничных условий 3-го и 1-го рода.
18. Нестационарная теплопроводность в теле ограниченных размеров: определение критериев подобия Био Bi и Фурье Fo, определение температур в случае малых и произвольных чисел Био.
МИНИМАЛЬНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
из ДИСЦИПЛИНЫ
В данной части изложены минимальные сведения из дисциплины "Термодинамика и теплопередача". Они необходимые для дальнейшего изучения курса в полном объеме, и, что не менее важно, в связи с распространенностью часто непосредственно используются в других технических дисциплинах и на практике.
1 Термодинамика
1.1 Параметры состояния рабочего тела
Одним из основных понятий термодинамики является рабочее тело. Это тот выделенный из мира объект, который исследуют и взаимодействие которого с другим миром (именуемым внешней средой) изучают. Состояние рабочего тела характеризуют физическими величинами, которые именуют параметрами состояния. К наиболее важным параметрам состояния относятся те, которые можно измерить непосредственно - так называемые термические параметры состояния. К последним относятся: удельный объем, плотность, давление, температура.