- •1.Метод и законы термодинамики. Основные понятия и определения термодинамики.
- •2.Параметры состояния и уравнения состояния.
- •3.Термодинамическая работа. Координаты р-V.
- •4. Потенциальная работа. Координаты р-V. Распределение работы.
- •5. Истинная и средняя теплоемкости веществ.
- •6.Смеси жидкостей, паров и газов, расчет характеристик смеси веществ.
- •7. Схемы смешения. Закон Дальтона.
- •8. Определение температуры смеси. Теплоемкость смеси.
- •9. Термодинамические условия фазовых переходов
- •10. Критические параметры чистого вещества и смесей газов.
- •11. Теория соответственных состояний. Коэффициент сжимаемости.
- •12. Постулат и математическое выражение 1 начала термодинамики.
- •13. Первое начало термодинамики в аналитическое форме.
- •14. 1 Начало термодинамики для идеального газа.
- •15. Принцип существования энтропии идеального газа.
- •1 6. Изобарный процесс изменения состояния простого тела. Уравнение процесса, изображение в координатах p-V, связь между параметрами, работа и теплообмен, изменение функций состояния.
- •17. Изобарный процесс изменения состояния идеального газа. Уравнение процесса, изображение в координатах t-s, связь между параметрами, работа и теплообмен, изменение функций состояния.
- •18. Изохорный процесс изменения состояния простого тела. Уравнение процесса, изображение в координатах р-V, связь между параметрами, работа и теплообмен, изменение функций состояния.
- •19. Изохорный процесс изменения состояния идеального газа. Уравнения процесса, изображение в координатах t-s, связь между параметрами, работа и теплообмен, изменение функции состояния.
- •20. Изопотенциальный процесс изменения состояния простого тела. Уравнение процесса, изображение в координатах р-V, связь между параметрами, работа и теплообмен, изменение функций состояния.
- •31. Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности.
- •32. Ду теплопроводности. Условия однозначности.
- •33. Теплопроводность через однослойные и многослойные плоские стенки.
- •34. Теплопроводность через однослойные и многослойные цилиндрические стенки.
- •35. Теплоотдача. Уравнение Ньютона. Коэффициент теплоотдачи.
- •36. Критериальные уравнения, физический смысл критериев подобия.
- •37. Последовательность расчетов конвективного теплообмена в в условиях свободной конвекции.
- •38. Последовательность расчетов конвективного теплообмена в условиях вынужденной конвекции.
- •39. Теплообмен излучением. Основные законы.
- •40. Теплообмен излучением между телами.
- •41. Коэффициент лучистого теплообмена. Уравнение Ньютона-Рихмана.
- •42. Сложный теплообмен. Эффективный коэффициент теплопроводности.
- •43. Теплопередача. Основное уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи.
- •44. Теплопередача через плоские однослойные и многослойные стенки.
- •45. Теплопередача через криволинейные однослойные и многослойные стенки.
- •46,(47).Оптимизация процессов теплопередачи. Способы интенсификации теплопередачи(Методы снижения теплового потока).
- •48. Теплопередача при переменных температурах. Средняя разность температур.
- •49. Тепловой баланс и уравнение теплопередачи теплообменного аппарата.
- •50. Средняя разность температур для сложных схем теплообмена.
- •51. Обобщенные уравнения теплопередачи при переменных температурах.
- •52. Последовательность расчета теплообменных аппаратов 1 рода.
- •53. Последовательность расчетов теплообменного аппарата 2 рода
- •54. Круговые процессы, кпд и холодильный коэффициент
- •55. Обратимый цикл Карно, прямой и обратный процесс. Теорема Карно.
- •56. Математическое выражение второго начала термостатики. Основные следствия.
- •57. Математическое выражение второго начала термодинамики. Основные следствия.
- •58. Истечение жидкостей и газов. Основные расчетные соотношения. Истечение несжимаемой жидкости.
- •59.Особенности истечения сжимаемой жидкости. Кризис истечения. Режимы истечения.
- •60. Переход через критическую скорость. Сопло Лаваля, определение геометрических размеров.
- •61. Особенности истечения через каналы переменного сечения, сопло и диффузор.
- •62. Дросселирование. Эффект Джоуля-Томсона. Основные понятия
- •63. Процессы парообразования, определение параметров насушенного пара, диаграмма h-s.
- •64.Классификация циклов тепловых двигателей:
- •65. Схема, рабочий процесс и тд цикл Брайтона. Кпд.
- •66. Схема, рабочий процесс и тд цикл Гемфри. Кпд.
- •67. Сопоставление тд циклов Брайтона и Гемфри по эффективности.
- •68. Схема, рабочий процесс и тд цикл Отто, кпд.
- •69. Схема, рабочий процесс и тд цикл Дизеля. Кпд
- •71. Сопоставление тд циклов двс по эффективности.
- •72. Схема, рабочий процесс и цикл паросиловой установки, цикл Ренкина, методы повышения кпд
- •73.Схема, рабочий процесс и цикл паросиловой установки с промежуточным перегревом
- •74. Схема, рабочий процесс и цикл паросиловой установки с регенерацией.
- •75. Схема, рабочий процесс и цикл паровой компрессионной холодильной машины.
- •77,78. Рабочий процесс двухтактного(и четырехтактного) двигателя внутреннего сгорания.
- •79. Индикаторные и эффективные характеристики двигателей внутреннего сгорания.
17. Изобарный процесс изменения состояния идеального газа. Уравнение процесса, изображение в координатах t-s, связь между параметрами, работа и теплообмен, изменение функций состояния.
Для идеального газа:
Первое начало термодинамики: .
Для идеального газа: и , .
18. Изохорный процесс изменения состояния простого тела. Уравнение процесса, изображение в координатах р-V, связь между параметрами, работа и теплообмен, изменение функций состояния.
Изохорный процесс ( ) – процесс, при котором объем системы или удельный объем рабочего тела остается постоянным. В изохорных процессах происходит увеличение или уменьшение давления, что связано с соответственным изменением температуры – подводом или отводом теплоты.
Удельная термодинамическая и потенциальная работы в изохорном процессе определяются из соотношений: , .
Количество теплоты, подведенной к рабочему телу или отведенной от него в изохорном процессе, определяется из выражения первого начала термодинамики .
Изохорный процесс.
19. Изохорный процесс изменения состояния идеального газа. Уравнения процесса, изображение в координатах t-s, связь между параметрами, работа и теплообмен, изменение функции состояния.
Для идеального газа в изохорном процессе давление прямо пропорционально температуре рабочего тела .Первое начало термодинамики: .
Для идеального газа: и
.
20. Изопотенциальный процесс изменения состояния простого тела. Уравнение процесса, изображение в координатах р-V, связь между параметрами, работа и теплообмен, изменение функций состояния.
Изопотенциальный процесс – термодинамический процесс изменения состояния системы, при котором значение потенциальной функции ) сохраняет неизменное значение.
Удельная термодинамическая и потенциальная работы в изопотенциальном процессе определяются из следующих соотношений:
= = ;
= = = .
Нетрудно заметить, что постоянство потенциальной функции ( ) приводит к равенству логарифмов в выражениях в силу того, что соблюдается условие . Поэтому, в изопотенциальном процессе, численные значения термодинамической и потенциальной работ равны между собой.
Количество теплоты, подведенной к рабочему телу или отведенной от него, в изопотенциальном процессе определяется из выражения первого начала термодинамики по балансу рабочего тела: .
Изопотенциальный процесс.
Так как , то , следовательно, процесс будет также являться изотермическим.
Для идеального газа:
Первое начало термодинамики: . Если процесс изотермический, то есть , следовательно . Для идеального газа , тогда:
.
21,22-Изотермический процесс изменения состояния идеального газа. Уравнение процесса, изображение в координатах T-s, связь между параметрами, работа и теплообмен, изменение функций состояния.
Для идеального газа, согласно уравнению Клапейрона ( ), изопотенциальный процесс ( ) является и изотермическим ( ).
Для идеального газа:
Первое начало термодинамики: . Если процесс изотермический, то есть , следовательно . Для идеального газа , тогда:
.
23,(24).Адиабатический процесс изменения состояния простого тела. Уравнение процесса, показатель процесса, изображение в координатах Р-v, связь между параметрами(Работа и теплообмен, изменение функций состояния. Изображение в координатах работы и теплообмена).
Адиабатный процесс - термодинамический процесс изменения состояния системы, при котором отсутствует теплообмен и в силу обратимости процесса энтропия остается величиной постоянной .
Из выражения первого начала термодинамики для простого тела при условии имеем
=0
Для адиабатического процесса .
Все уравнения для политропного процесса остаются справедливы и для адиабатического процесса, только вместо политропного показателя используют адиабатический показатель.
Для идеального газа и
Первое начало термодинамики: . Для идеального газа: и .
Если , то . Так как , то достаточно знать одну из работ, чтобы определить другую.
Для идеального газа:
25,26. Адиабатический процесс изменения состояния идеального газа. Уравнение процесса, показатель процесса, изображение в координатах T-s, связь между параметрами.(Работа и теплообмен, изменение функций состояния. Изображение в координатах работы и теплообмена).
Для идеального газа и
Первое начало термодинамики: . Для идеального газа: и ,
27, (28). Политропный процесс изменения состояния простого тела. Уравнение процесса, показатель процесса, изображение в координатах Р-v, связь между параметрами.(Работа и теплообмен, изменение функций состояния. Изображение в координатах работы и теплообмена.)
Уравнения перечисленных простейших термодинамических процессов могут быть представлены одним уравнением. Это уравнение называется уравнением политропы, а термодинамические процессы, описываемые этим уравнением, называются политропными.
Политропным процессом с постоянным показателем называется обратимый термодинамический процесс изменения состояния простого тела, подчиняющийся уравнению, которое может быть представлено в следующих формах:
; ; = ,
где п – показатель политропы, являющий в рассматриваемом процессе постоянной величиной, которая может иметь любые частные значения - положительные и отрицательные (- n +). Постоянный показатель политропы определяется соотношением потенциальной и термодинамической работ в элементарном или конечном процессах, либо через параметры состояния
=
Из соотношения следует, что для изобарного процесса – n = 0, для изохорного процесса – n = ± ∞, для изопотенциального процесса – n = 1,для адиабатического процесса – n = k.
Рис. 1.5. Политропные процессы изменения состояния
простого тела
Показателем политропного процесса является линейная зависимость от , то есть: .
1.
2.
Выражения конечных (интегральных) величин термодинамической и потенциальных работ в политропных процессах рассчитываются по следующим соотношениям
.
,
где – характеристика процесса расширения или сжатия.
Соотношение для определения характеристики расширения или сжатия в рассматриваемом процессе определяется с учетом зависимостей и имеет следующий вид: = = .
Расчетное выражения теплообмена для простых тел выводится на основе рассмотрения выражения первого начала термодинамики и имеет следующий вид
,
где k – показатель адиабаты, n – показатель политропы, nu – показатель изо-энергетического процесса.
Расчетные зависимости показателей термодинамических процессов получаются с использованием дифференциальных соотношений уравнения состояния простого тела
F (р, v, T) = 0:
Если , то есть в случае идеального газа:
При этом политропный показатель может принимать значения в пределах от минус бесконечности до плюс бесконечности и оставаться постоянным в течение процесса. Если , то , следовательно , то есть процесс изохорический. Если , то , следовательно , то есть процесс изобарический. Если , то , следовательно . Так как для идеального газа , то .
Если уравнением процесса является уравнение , то в этом процессе , следовательно , то есть процесс изоэнергетический.
Для идеального газа , следовательно , то есть процесс изоэнтальпийный.
Работа: .
- для идеального газа.
Характеристика растяжения (сжатия).
- для идеального газа.
, где - показатель адиабаты, - политропный показатель, - показатель изоэнергетического процесса.
29,(30). Политропный процесс изменения состояния идеального газа. Уравнение процесса, показатель процесса, изображение в координатах T-s, связь между параметрами.(Работа и теплообмен, изменение функций состояния. Изображение в координатах работы и теплоты.)
Если , то есть в случае идеального газа:
- для идеального газа.
- для идеального газа