Особое внимание уделено простому и наглядному описанию
второго закона термодинамики и эксергетического метода анализа термодинамических процессов. <...> Предназначено для студентов всех форм обучения механических
специальностей, изучающих дисциплину «Техническая термодинамика». <...> Чтобы
превратить теплоту в работу, нужно иметь не менее двух источников теплоты. <...> Термодинамика − наука феноменологическая, она рассматривает
вещество как сплошную среду и использует для его исследования макропараметры, такие, как давление, удельный объем, температура, которые
определяются путем прямого измерения. <...> Основные параметры состояния: абсолютная температура, абсолютное давление и
удельный объем. <...> (1.1)
где m – масса молекулы, кг; w – средняя квадратичная скорость движения
молекулы, м/с; к – постоянная Больцмана, равная приблизительно
m ⋅ w2
1,38⋅10 Дж/К;
− средняя кинетическая энергия поступательного
2
-23
движения молекулы. <...> Удельный объем – это объем единицы массы вещества, обозначается
символом υ :
υ=
V
,
m
где m – масса вещества в объеме V; V – объем, занимаемый веществом
массой m. <...> Величина, обратная удельному объему, называется плотностью и
обозначается символом ρ :
m кг
ρ= = , 3. <...> Некоторые определения
Если рабочее тело без воздействия извне не изменяет своего состояния во времени, значит, оно находится в термодинамическом равновесии. <...> Допустим, рабочее тело переходит из состояния 1 в состояние 2 через
промежуточные состояния а, b, c, d (рис. <...> Если, переходя в обратном направлении из
состояния 2 в состояние 1, рабочее тело
пройдет через те же промежуточные состояния
d, c, b, a, не производя никаких изменений ни в
рабочем теле, ни в окружающей среде, процесс
Рис. <...> Уравнение состояния идеального газа
Идеальным называется воображаемый газ, молекулы которого не
взаимодействуют друг с другом, а объем молекул по сравнению с объемом, занимаемым газом, мал, и им можно пренебречь. <...> (1.8)
Разделив правую и левую части (1.8) на m, получим уравнение <...>
Основы_технической_термодинамики._Учебное_пособие.pdf
Федеральное агентство по образованию
Казанский государственный технологический университет
Д.Г.Амирханов
ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
Учебное пособие
КАЗАНЬ 2006
Стр.1
УДК -
ББК -
Основы технической термодинамики: Учеб. пособие/ Д.Г. Амирханов;
Казан. гос. технол. ун-т; Казань, 2006. 192 с.
---
В доступной и краткой форме изложены основы технической термодинамики.
Особое внимание уделено простому и наглядному описанию
второго закона термодинамики и эксергетического метода анализа термодинамических
процессов. Фундаментальные положения термодинамики
изложены в доступное для положения форме.
Предназначено для студентов всех форм обучения механических
специальностей, изучающих дисциплину «Техническая термодинамика».
Подготовлено на каф. ТОТ КГТУ.
Ил. 94. Библиогр.: 9 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского
государственного технологического университета.
Рецензенты: доктор техн. наук, проф. Ю.И.Азимов
канд. техн. наук, доц. Р.Г.Галимуллин
Казанский государственный технологический университет, 2006 г.
Стр.2
О Г Л А В Л Е Н И Е
1. ПРЕДИСЛОВИЕ
2. ВВЕДЕНИЕ
3. ГЛАВА 1. Общие положения
1.1. Основные параметры состояния
1.2. Некоторые определения
1.3. Уравнение состояния идеального газа
1.4. Уравнения состояния реальных газов
4. ГЛАВА 2. Первый закон термодинамики
2.1. Внутренняя энергия
2.2. Теплота и работа
2
4
6
6
8
10
13
15
15
16
2.3. Аналитическое выражение работы расширения 18
2.4. Формулировки первого закона термодинамики 19
2.5. Аналитическое выражение первого
закона термодинамики
2.6. Теплоемкость газов
2.7. Энтальпия
2.8. Энтропия идеального газа
2.9. Ts-диаграмма идеального газа
5. ГЛАВА 3. Основные термодинамические процессы
изменения состояния идеального газа
3.1. Изохорный процесс
3.2. Изобарный процесс
3.3. Изотермический процесс
3.4. Адиабатный процесс
21
22
28
29
32
34
34
36
38
39
Стр.188
3.5. Политропный процесс (многообразный)
42
3.6. Обобщающее значение политропного процесса 46
6. ГЛАВА 4. Второй закон термодинамики
4.1. Круговые процессы или циклы
4.2. Прямой цикл Карно
4.3. Обратный цикл Карно
4.4. Общие свойства обратимых циклов
4.5. Общие свойства необратимых циклов
4.6. Изменение энтропии в обратимых и необратимых
процессах
4.7. Принцип возрастания энтропии изолированной
системы
4.8. Энтропия – как статистическое понятие
7. ГЛАВА 5. Эксергия
5.1. Основные положения
5.2. Потери эксергии от необратимости процесса
49
51
53
55
56
58
60
63
65
69
69
73
5.3. Эксергетический баланс и эксергетический КПД 76
8. ГЛАВА 6. Дифференциальные уравнения
термодинамики
6.1. Дифференциальное уравнение состояния
79
79
6.2. Дифференциальные уравнения теплоты, внутренней
энергии, энтальпии и энтропии
6.3. Дифференциальные соотношения для
теплоемкостей сp и сυ
9. ГЛАВА 7. Истечение и течение газов по каналам
переменного сечения
81
86
89
Стр.189
7.1. Аналитическое выражение первого
закона термодинамики для потока
7.2. Геометрическое воздействие на поток
7.3. Скорость газа и его расход при истечении
из суживающегося сопла
7.4. Максимальный расход газа и критическая скорость
при истечении из суживающегося сопла
7.5. Дросселирование газов
7.6. Дифференциальный дроссель-эффект или эффект
Джоуля-Томсона
10. ГЛАВА 8.Смеси идеальных газов
8.1. Способы задания газовых смесей
8.2. Уравнение состояния смеси идеальных газов
8.3. Теплоемкость смеси идеальных газов
8.4. Смещение газов
11. ГЛАВА 9. Водяной пар
9.1. Процесс парообразования
9.2. Ts-диаграмма воды и водяного пара
9.3. is-диаграмма воды и водяного пара
9.4 Основные термодинамические процессы
водяного пара
9.5. Параметры состояния воды и водяного пара
9.6. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса
9.7. Истечение водяного пара
9.8. Дросселирование водяного пара
12. ГЛАВА 10. Компрессоры
89
92
97
100
104
106
110
110
112
113
114
117
119
122
125
126
130
133
135
138
140
Стр.190
10.1. Одноступенчатый компрессор
10.2. Влияние вредного пространства
10.3. Процесс сжатия в реальном компрессоре
10.4. Многоступенчатый компрессор
13. ГЛАВА 11. Циклы двигателей внутреннего
сгорания (ДВС)
11.1. Идеальный цикл ДВС с подводом теплоты
при υ = const (рис. 11.2)
11.2. Идеальный цикл ДВС с подводом теплоты
при p = const (рис. 11.3)
11.3. Идеальный цикл ДВС со смешенным подводом
теплоты частично при υ = const, частично
при p = const (рис. 11.4)
140
144
145
146
150
152
154
156
14. ГЛАВА 12. Циклы газотурбинных установок (ГТУ) 159
12.1. Идеальный цикл ГТУ с подводом теплоты
при p = const (рис. 12.2)
12.2. Методы повышения КПД. ГТУ
160
162
15. ГЛАВА 13. Циклы паротурбинных установок (ПТУ) 165
13.1. Цикл Ренкина (рис. 13.2)
13.2. Влияние параметров пара на термический КПД
цикла Ренкина
13.3. Цикл с промежуточным перегревом пара
13.4. Регенеративный цикл ПТУ
13.5. Теплофикационные циклы
16. ГЛАВА 14. Холодильные установки
165
167
170
172
177
180
14.1. Циклы воздушных холодильных установок (ВХУ) 181
Стр.191
14.2. Цикл паровой компрессорной холодильной
установки (ПКХУ)
Библиографический список
Оглавление
183
187
188
Стр.192