- •Кафедра «Теплоэнергетика»
- •Краткий курс лекций
- •5В071700 - «Теплоэнергетика» направление – «Бакалавриат»
- •Лекция № 1. Тема: основные определения термодинамики.
- •Предмет и метод термодинамики
- •Принцип построения термодинамики
- •Основные понятия и определения термодинамики
- •Лекция № 2. Тема: параметры состояния тела.
- •В настоящее время применяют различные температурные шкалы-Цельсия. Реомюра, Фаренгейта, Ренкина, соотношения между которыми приводятся в таблице 2.3
- •Лекция № 3. Тема: идеальный газ. Основные газовые законы.
- •Лекция № 4. Тема: смеси идеальных газов.
- •Лекция № 5. Тема: теплоемкость газов.
- •Теплоемкость газовой смеси
- •Лекция № 6. Тема: первый закон термодинамики. Внутренняя энергия
- •Теплота
- •Первый закон термодинамики
- •Закон сохранения и превращения энергии :
- •Формулировка и уравнение первого закона термодинамики
- •Энтальпия газов
- •Лекция № 7 Тема: основные термодинамические процессы. Основными термодинамическими процессами являются:
- •Метод исследования процессов состоит в следующем:
- •Политропный процесс ()
- •Тема: второй закон термодинамики.
- •Энтропия идеального газа
- •Тепловая диаграмма (ts-диаграмма)
- •Лекция № 9 Тема: водяной пар. Процессы водяного пара. Уравнение состояния реального газа
- •Водяной пар
- •Сухой насыщенный пар
- •Влажный насыщенный пар
- •Перегретый пар
- •Энтропия пара
- •Лекция № 10 Тема: влажный воздух.
- •Изображение адиабатного процесса
- •Изобарный процесс водяного пара
- •Цикл Карно. Теорема Карно
- •Теорема Карно
- •Лекция № 12. Уравнение первого закона термодинамики для потока. Истечение газов и паров. Дросселирование.
- •Лекция № 13 Тема: циклы поршневых компрессоров, двс, гту.
- •Теоретическая мощность двигателя для привода компрессора
- •Теоретические циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •Циклы газотурбинных установок
- •Лекция № 14
- •1 Паросиловой цикл Ренкина
- •2 Теплофикационный цикл
- •3Регенеративный цикл
- •4 Цикл воздушной холодильной установки
- •Лекция № 15
Принцип построения термодинамики
В основу термодинамики положены 2 основных закона (начала), установленных опытным путем:
1. Закон сохранения и превращения энергии – Iзакон термодинамики.
2. Закон, определяющий направление протекания термодинамического процесса –
IIзакон термодинамики.
Iзакон термодинамики характеризует количественную сторону процессов превращения энергии;
IIзакон термодинамики характеризует качественную сторону (направленность) процессов, происходящих в физических системах.
Основные понятия и определения термодинамики
Термодинамическая система– совокупность материальных тел, обменивающихся энергией друг с другом, и с окружающей средой.
Объект термодинамического исследования называется системой,а все, что не включено в систему, но может взаимодействовать с ней, называетсяокружающей средой.
Пример ТД системы – газ, находящийся в цилиндре с поршнем. Окружающая среда- цилиндр и поршень, воздух, который окружает их, стены помещения, где находится цилиндр с поршнем.
В технической термодинамике изучаются системы, осуществляющие взаимное превращение теплоты и работы. Обычно это газы и пары. Их называют рабочими телами.
Рабочее тело –макроскопическое тело, состоящее из большого числа частиц, т.е. это вещества, изменяющие свой объем в процессе подвода и отвода тепла.
Открытая ТД система-система, которая может обмениваться со средой веществом. Примеры открытых систем – потоки газа или пара в трубопроводах.
Закрытая (замкнутая) система– система, не обменивающаяся с внешней средой ни энергией, ни веществом.
Теплоизолированная (адиабатная) система- система, которая не может обмениваться теплом с окружающей средой. Пример адиабатной системы – газ, находящийся в сосуде, стенки которого покрыты идеальной тепловой изоляцией, исключающей теплообмен между заключенным в сосуде газом и окружающими телами.
Однородная система –система, имеющая во всех своих частях одинаковый состав и физические свойства.
Гомогенная система – однородная система, внутри которой нет поверхностей раздела (лед, вода, газы).
Гетерогенная система – система, состоящая из нескольких макроскопических частей, с различными физическими свойствами, отделенных одна от другой поверхностями раздела (лед и вода, вода и пар).
Фазы – гомогенные части системы, отделенные от остальных частей поверхностями раздела.
Вещество может находиться в трех состояниях – твердом, жидком и газообразном.Наиболее удобным являетсягазообразное, так как в этом состоянии тело обладает наибольшей способностью к расширению при нагревании ( при расширении совершается работа).
Термодинамический процесс – совокупность изменений состояния ТД системы при переходе из одного равновесного состояния в другое.
Равновесное состояние – состояние, при котором во всех точках его объема давление, температура и удельный объем одинаковые. Если процесс проходит через равновесное состояние, то он называетсяравновесным(теплообмен, диффузия).
Неравновесные процессы - процессы, при протекании которых система не находится в состоянии равновесия. Например, при быстром расширении газа в цилиндре под поршнем или при быстром сжатии газа температура и давление в различных точках объема рабочего тела не одинаковые, то есть находятся в неравновесном состоянии.
В термодинамике различают следующие процессы: изобарные, изохорные, изотермические, адиабатные и политропные.
Замкнутый (круговой) процесс-процесс, при котором система возвращается в исходное состояние (используется для анализа работы тепловых двигателей и машин).
Свойства вещества могут быть интенсивными и экстенсивными.
Интенсивные свойства –свойства, не зависящие от количества вещества в системе (давление, температура).
Экстенсивные свойства – свойства, зависящие от количества вещества. Пример экстенсивных свойств – объем, который изменяется в данных условиях пропорционально количеству вещества: объем 10 кг вещества будет в 10 раз больше, чем объем 1 кг. Интенсивные свойства, определяющие состояние тела или группы тел (термодинамической системы) – называюттермодинамическими параметрами состояния тела (системы).