- •Общие указания
- •Глава 1
- •1.1. Органические топлива
- •1.1.1. Состав топлив
- •1.1.2. Характеристики топлив
- •1.1.3. Разновидности горения
- •1.1.4. Основные стадии гетерогенного горения
- •1.1.5. Фазы горения
- •1.1.6. Скорость горения
- •1.2. Расчет процессов горения
- •1.2.1. Определение потребного количества окислителя для полного сжигания 1кг горючего
- •1.2.2. Определение массы воздуха для сжигания 1кг топлива
- •1.2.3. Коэффициент избытка воздуха
- •1.2.4. Определение количества и состава продуктов сгорания
- •1.2.5. Определение состава продуктов сгорания
- •1.2.6. Определение температуры конца сгорания
- •1.2.7. Упрощенная форма уравнения теплового баланса
- •Глава 2
- •2.1. Основные понятия и определения термодинамики
- •2.2. Параметры состояния системы
- •2.3. Первый закон термодинамики
- •2.4. Свойства рv – и Тs – диаграмм
- •2.5. Термодинамические процессы идеальных газов
- •2.5.1. Политропный процесс
- •Вывод уравнения политропного процесса
- •Соотношения между параметрами состояния в политропном процессе
- •Определение изменения внутренней энергии
- •Определение изменения энтальпии
- •Определение изменения энтропии
- •Определение теплоты, подводимой (отводимой) в ходе политропного процесса
- •Определение работы расширения в ходе политропного процесса
- •2.5.2. Частные случаи политропного процесса
- •2.5.3. Изохорный процесс
- •2.5.4. Изобарный процесс
- •2.5.5. Изотермический процесс
- •2.5.6. Адиабатный процесс
- •2.5.7. Графическое изображение процессов
- •2.6. Термодинамические циклы
- •Глава 3
- •3. Реальные газы
- •3.1. Отличия реальных газов от идеальных
- •3.2. Устройство pv – диаграммы реального газа
- •3.3. Области pv- диаграммы
- •3.4. Таблицы водяного пара
- •3.5. Определение параметров влажного насыщенного пара
- •3.6. Диаграммы водяного пара
- •3.7. Расчет процессов изменения состояния реального газа (водяного пара)
- •Изохорный процесс ( )
- •Изобарный процесс ( )
- •Изотермический процесс ( )
- •3.9. Паросиловые установки
- •Глава 4 конвективный теплообмен
- •4.1. Математическая формулировка задачи конвективного теплообмена
- •4.2. Краевые условия при решении задач конвективного теплообмена (условия однозначности)
- •4.3. Решение задач конвективного теплообмена на основе теории подобия
- •4.4. Приведение системы дифференциальных уравнений к безразмерному виду
- •4.5. Теоремы подобия
- •4.6. Физический смысл критериев гидромеханического и теплового подобия
- •4.7. Критериальные уравнения конвективного теплообмена
- •4.8. Методика решения задач конвективного теплообмена на основе теории подобия
- •4.9. Выбор определяющих размеров и величин
- •Семестровая работа №1 топливо, газовые смеси и теплоемкость
- •Указания к выполнению семестровой работы
- •Методика расчета семестровой работы
- •Исходные данные
- •Контрольные вопросы
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Семестровая работа №2 термодинамические процессы и циклы с газообразным рабочим телом
- •Указания к выполнению семестровой работы
- •Методика расчета семестровой работы
- •I. Расчет термодинамических процессов, составляющих цикл
- •II. Расчет прямого цикла 1-2-3-4-5-1
- •Контрольные вопросы
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Семестровая работа №3 термодинамические процессы водяного пара
- •Указания к выполнению семестровой работы
- •Исходные данные
- •Методика расчета семестровой работы
- •1. Расчет адиабатного процесса 1-2
- •2. Расчет изобарного процесса 2-3
- •3. Расчет процесса 3-4
- •4. Расчет изобарного процесса 4-5
- •5. Расчет изобарного процесса 5-6
- •6. Расчет изобарного процесса 6-1
- •7. Расчет цикла
- •Контрольные вопросы
- •Основная литература
- •Семестровая работа №4 конвективный теплообмен и интенсификация теплопередачи
- •Указания к выполнению семестровой работы
- •Методика расчета семестровой работы № 4
- •1. Определяем коэффициент теплоотдачи
- •2. Определяем коэффициент теплоотдачи
- •3.Определяем термические сопротивления
- •4. Определяем коэффициент теплопередачи
- •5. Вычисляем плотность теплового потока
- •Контрольные вопросы
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Приложения
- •Свойства горючих
- •Формулы средних (в интервале 0...Т, к) изохорных массовых
- •Термодинамические свойства пара и воды в состоянии насыщения (по давлению)
- •Термодинамические свойства пара и воды в состоянии насыщения (по давлению)
- •Физические параметры воды на линии насыщения при давлении 101325 Па (760 мм.Рт.Ст.)
- •Физические параметры сухого воздуха при давлении
- •Оглавление
2.5.1. Политропный процесс
Политропным называется процесс, в ходе которого неизменной остается только теплоемкость, все остальные параметры изменяются.
, где - теплоемкость политропного процесса.
Вывод уравнения политропного процесса
Запишем первый закон термодинамики в дифференциальной форме:
, (2.13)
где – количество подводимой теплоты;
– изменение внутренней энергии;
– работа расширения газа.
Изменение энтальпии в элементарном процессе:
. (2.14)
– выражение энтальпии через теплоемкость.
Решим (2.14) относительно du:
. (2.15)
Подставляя (2.15) в (2.13), получим:
. (2.16)
Соотношение (2.16) является математическим выражением первого закона термодинамики через энтальпию.
Запишем первый закон термодинамики в двух формах:
(2.17)
Заменим dq, dh и du через теплоемкости:
.
Разделим одно уравнение на другое:
. (2.18)
Обозначим: . (2.19)
Величина n носит название показателя политропы.
Подставляя (2.19) в (2.18) и разделяя переменные, получаем дифференциальное уравнение политропного процесса:
. (2.20)
Проинтегрируем (2.20):
. (2.21)
Потеинцируя (2.21) получаем уравнение политропного процесса:
. (2.22)
Кривая, описываемая этим уравнением, называется политропой идеального газа.
Соотношения между параметрами состояния в политропном процессе
Найдем соотношения между параметрами состояния в политропном процессе.
Установим вначале взаимосвязь между давлением и объемом. Используя уравнение (2.22), получим:
или . (2.23)
Из уравнения (2.23) следует, что при n > 0 изменение давления в политропном процессе обратно пропорционально изменению объема. При n < 0 – прямо пропорционально.
Для установления взаимосвязи между P и Т, V и Т запишем знаменатель уравнения состояния для любых двух точек процесса: и .
После деления второго на первое получим:
. (2.24)
Подставляя это соотношение в (2.23), получим соотношение между Т и v:
. (2.25)
Таким образом, в политропных процессах при n > 1 изменение объема обратно пропорционально изменению абсолютной температуры. При n < 1 – прямо пропорционально.
Если с помощью (2.23) исключить из (2.24) объем, то получим соотношение между Т и p:
. (2.26)
Как видно из (2.26), при n > 1 и n < 0 изменение давления прямо пропорционально изменению температуры. При 1 > n > 0 – обратно пропорционально.
Определение изменения внутренней энергии
Изменение внутренней энергии, как и любого другого параметра состояния, не зависит от характера процесса. В случае идеального газа оно всегда определяется с помощью следующих уравнений.
Для элементарного процесса:
. (2.27)
Для 1 кг массы термодинамической системы:
. (2.28)
Для всей массы термодинамической системы:
. (2.29)
Определение изменения энтальпии
Для элементарного процесса:
. (2.30)
Для 1 кг массы термодинамической системы:
. (2.31)
Для всей массы термодинамической системы:
. (2.32)