Термодинамика и теплопередача (200,00 руб.)

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

УДК 536.24 + 536.7] (075.8) Ш 264 Рецензенты: д-р техн. наук, профессор П.А. Щинников, д-р техн. наук, профессор А.В. Чичиндаев Шаров Ю.И. Ш 264 Термодинамика и теплопередача : учебник / Ю.И. Шаров. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2019. – 311 с. – (Серия «Учебники НГТУ»). ISBN 978-5-7782-4024-7 Учебник включает в себя основные понятия и законы технической термодинамики и теплопередачи, приложения этих законов к процессам и системам. Учебник написан доступно и просто, предназначен для студентов направления 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», профиль «Производство тепловой и электрической энергии» и для студентов направления 20.03.01 «Техносферная безопасность», профиль «Безопасность жизнедеятельности в техносфере». УДК 536.24 + 536.7] (075.8) ISBN 978-5-7782-4024-7  Шаров Ю.И., 2019  Новосибирский государственный технический университет, 2019 4

Стр.4

ОГЛАВЛЕНИЕ ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ТЕРМОДИНАМИКА ............................................. 9 Предисловие .................................................................................................... 11 Введение .......................................................................................................... 12 Глава 1. Идеальные газы ............................................................................. 17 1.1. Уравнение Клапейрона ......................................................................... 17 1.2. Первый закон термодинамики ............................................................. 24 1.3. Смеси идеальных газов ........................................................................ 25 Контрольные вопросы ................................................................................. 30 Глава 2. Теплоемкости газов. Влажный воздух ...................................... 31 2.1. Теплоемкости газов .............................................................................. 31 2.2. Влажный воздух .................................................................................... 38 Контрольные вопросы ................................................................................. 40 Глава 3. Термодинамические поверхности идеального и реального газа ............................................................................................ 41 3.1. Термодинамические поверхности ....................................................... 41 3.2. Термодинамические диаграммы водяного пара ................................ 44 3.3. pv-диаграмма водяного пара ................................................................ 47 3.4. ts-диаграмма водяного пара ................................................................. 51 3.5. hs-диаграмма водяного пара ................................................................ 53 Контрольные вопросы ................................................................................. 54 Глава 4. Исследование термодинамических процессов ........................ 55 4.1. Политропный термодинамический процесс [3–5] ............................. 55 4.2. Энтропия идеального газа .................................................................... 62 4.3. Частные термодинамические процессы .............................................. 64 4.4. Первый закон термодинамики для потока газа [12] .......................... 75 5

Стр.5

4.5. Истечение газов и паров [4] ................................................................. 77 4.6. Дросселирование газов и паров [4] ..................................................... 83 Контрольные вопросы ................................................................................. 86 Глава 5. Второй закон термодинамики [4, 5] ........................................... 87 5.1. Основные определения ......................................................................... 87 5.2. Цикл Карно ............................................................................................ 90 5.3. Энтропия как параметр состояния рабочего тела .............................. 92 5.4. Изменение энтропии термодинамической системы при необратимой теплопередаче ......................................................... 94 5.5. Интеграл Клаузиуса .............................................................................. 95 Контрольные вопросы ................................................................................. 98 Глава 6. Максимальная и теряемая работа [5] ....................................... 99 6.1. Максимальная работа ........................................................................... 99 6.2. Эксергия ............................................................................................... 101 Контрольные вопросы ............................................................................... 104 Глава 7. Циклы паротурбинных установок (ПТУ) .............................. 105 7.1. Цикл Ренкина ...................................................................................... 105 7.2. Цикл Ренкина на перегретом паре .................................................... 106 7.3. Влияние начального давления на КПД цикла Ренкина ................... 107 7.4. Цикл ПТУ на сверхкритических параметрах пара .......................... 108 7.5. Регенеративный цикл ПТУ ................................................................ 110 7.6. Теплофикационный цикл ПТУ .......................................................... 113 Контрольные вопросы ............................................................................... 116 Глава 8. Циклы тепловых двигателей .................................................... 117 8.1. Обобщенный цикл тепловых газовых двигателей ........................... 117 8.2. Цикл ДВС с изохорным подводом теплоты ..................................... 119 8.3. Цикл ДВС с изобарным подводом теплоты ..................................... 121 8.4. Цикл ДВС со смешанным подводом теплоты (Тринклера) ............ 122 8.5. Принцип действия ДВС...................................................................... 123 8.6. Циклы газотурбинных установок (ГТУ) ........................................... 128 Цикл ГТУ с изохорным подводом теплоты ......................................... 128 Цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты .......................................... 130 Регенеративный цикл ГТУ ..................................................................... 131 Регенеративный цикл ГТУ с промежуточным подводом теплоты и охлаждением ........................................................ 133 6

Стр.6

ОГЛАВЛЕНИЕ 8.7. Комбинированная парогазовая установка (ПГУ) ............................ 135 Контрольные вопросы ............................................................................... 136 Глава 9. Циклы холодильных установок и компрессоров ................. 137 9.1. Цикл воздушной холодильной установки ........................................ 137 9.2. Цикл парокомпрессионной холодильной установки ....................... 139 9.3. Абсорбционная холодильная установка ........................................... 141 9.4. Термодинамические процессы компрессоров .................................. 143 Реальные компрессоры ........................................................................... 145 Условия разделения на ступени ............................................................ 147 Контрольные вопросы ............................................................................... 149 ЧАСТЬ ВТОРАЯ. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ............................................ 151 Введение ........................................................................................................ 153 Глава 1. Теплопроводность ....................................................................... 155 1.1. Температурное поле ........................................................................... 155 1.2. Градиент температуры ....................................................................... 156 1.3. Тепловой поток. Закон Фурье ............................................................ 157 1.4. Дифференциальное уравнение теплопроводности .......................... 159 1.5. Условия однозначности ...................................................................... 163 1.6. Теплопроводность через однослойную плоскую стенку ................ 165 1.7. Теплопроводность через трехслойную плоскую стенку ................. 168 1.8. Теплопроводность через однослойную цилиндрическую стенку ....... 170 1.9. Теплопроводность через трехслойную цилиндрическую стенку ........ 174 1.10. Теплопроводность через сферическую стенку .............................. 175 1.11. Теплопроводность в однородной пластине при наличии внутренних источников теплоты ..................................................... 177 1.12. Теплопроводность в однородном цилиндре ................................... 181 1.13. Тепловая изоляция. Критический диаметр изоляции .................... 183 1.14. Теплопроводность в стержне (ребре) .............................................. 187 1.15. Нестационарная теплопроводность ................................................ 192 Общие определения ................................................................................ 192 Охлаждение (нагревание) пластины ..................................................... 193 Охлаждение (нагревание) цилиндра ..................................................... 202 Регулярный режим охлаждения (нагревания тел) ............................... 204 Контрольные вопросы ............................................................................... 210 7

Стр.7

Глава 2. Конвективный теплообмен ....................................................... 211 2.1. Физические свойства жидкостей ....................................................... 211 2.2. Гидродинамический пограничный слой ........................................... 213 2.3. Математическое описание конвективной теплоотдачи .................. 215 2.4. Уравнения подобия ............................................................................. 227 2.5. Три теоремы подобия физических явлений ..................................... 228 2.6. Методы моделирования ..................................................................... 230 2.7. Обработка и обобщение экспериментальных данных .................... 232 2.8. Вынужденная конвекция в трубах и каналах ................................... 235 2.9. Теплообмен при поперечном обтекании труб и трубных пучков .... 240 2.10. Теплообмен при свободной конвекции .......................................... 247 Контрольные вопросы ............................................................................... 251 Глава 3. Теплообмен при фазовых превращениях ............................... 253 3.1. Теплообмен при кипении жидкостей ................................................ 253 3.2. Теплообмен при конденсации чистых паров ................................... 262 Контрольные вопросы ............................................................................... 265 Глава 4. Теплообмен излучением............................................................. 267 4.1. Основные понятия и определения ..................................................... 267 4.2. Основные законы лучистого теплообмена ....................................... 271 4.3. Лучистый теплообмен между параллельными поверхностями ...... 275 4.4. Особенности лучистого теплообмена в газах .................................. 278 Контрольные вопросы ............................................................................... 284 Глава 5. Теплообменные аппараты ......................................................... 285 5.1. Основные понятия и определения ..................................................... 285 5.2. Теплопередача через плоские стенки................................................ 286 5.3. Теплопередача через цилиндрические стенки ................................. 287 5.4. Теплопередача через сферическую стенку ....................................... 289 5.5. Интенсификация теплопередачи ....................................................... 291 5.6. Теплообменные аппараты .................................................................. 293 5.7. Гидравлический расчет теплообменников ....................................... 304 5.8. Теплоносители .................................................................................... 306 Контрольные вопросы ............................................................................... 308 Библиографический список ......................................................................... 309 8

Стр.8