Теоретические основы теплотехники

Цели и задачи дисциплины
Создать фундамент для усвоения материала профилирующих дисциплин по профилю. Развить творческий подход при использовании элементов термодинамического анализа и решения конкретных задач в области строительства зданий и проектирования инженерных систем.
Краткое содержание дисциплины
Тема 1. Предмет технической термодинамики. Статистический и термодинамический методы исследования. Термодинамическая система. Рабочее тело. Термодинамические параметры. Равновесное и неравновесное состояния. Обратимый и необратимый процессы. Термодинамическая поверхность. Идеальный газ как простейшая модель рабочей среды. Законы Бойля-Мариотта. Гей-Люсака, Авогадро. Уравнения состояния идеального газа в форме Клапейрона и в форме Менделеева. Удельная и универсальная газовая постоянная. (1 час) Газовые смеси. Закон Дальтона. Способы задания состава, связь между ними. Параметры состояния газовой смеси. Газовая постоянная, молярная масса, парциальное давление. Теплоемкости идеальных и смеси газов. Виды теплоемкости. Истинное и среднее значение теплоемкости Тема 2. Понятие работы в термодинамике, графическая ее интерпретация на диаграмме. Понятие теплоты процесса. Теплота и работа как формы передачи энергии. Внутренняя энергия. Внешняя полезная работа термодинамической системы. Энтальпия. Формулировки и аналитическая форма первого закона термодинамики. Анализ термодинамических процессов изменения состояния идеального газа на основе первого закона термодинамики. Изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы: уравнения процессов, изображения на диаграмме, расчетные выражения для теплоты и работы. Тема 3. Понятие кругового процесса, цикл. Подведенное и отведенное в процессе тепло. Полезная работа. Термический кпд, холодильный коэффициент. Цикл Карно. Регенеративный цикл. Т,s-диаграмма. Основные процессы в координатах T,s. Сущность и аналитическое выражение второго закона термодинамики. Интеграл Клаузиуса. Термодинамические тождества. Тема 4. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Термодинамические параметры воды и водяного пара. Процесс парообразования в p,v- и T,s- диаграммах. Жидкость в состоянии насыщения и сухой насыщенный пар. Влажный пар, степень сухости. Перегретый пар. Расчет параметров влажного пара. Принципы построение и характерные особенности h,s- диаграммы водяного пара. Тема 5. Влажный воздух как смесь идеальных газов. Получение расчетных выражений для газовой постоянной, молярной массы, плотности и теплоемкости, влагосодержания, относительной влажности, энтальпии влажного воздуха. Насыщенный и ненасыщенный влажный воздух. I,d- диаграмма влажного воздуха: принципы построения, характерные особенности, определение параметров. Расчет основных процессов с использование диаграммы: нагрев влажного воздуха, охлаждение. Уменьшение влагосодержания, адиабатное увлажнение. Тема 6. Уравнение первого закона термодинамики для потока. Располагаемая работа, работа проталкивания, работа изменения кинетической и потенциальной энергии потока, уравнения первого закона для адиабатного потока. Истечение газа из простого сопла. Расчетные соотношения для скорости и расхода переход через скорость звука, критические параметры. Истечение из сопла Лаваля. Дросселирование газов и паров. Изменение параметров в процессе дросселирования. Практическое использование процесса дросселирования. Тема 7. Принцип работы одноступенчатого поршневого компрессора. Многоступенчатые поршневые компрессоры. Работа реального поршневого компрессора Лопаточные компрессоры. Утилизация теплоты. Тема 8. Циклы поршневых ДВС: с изохорным, с изобарным и смешанным подводом теплоты. Выражение для термического кпд цикла. Методы повышения эффективности поршневых ДВС. Эжектирование. Циклы газотурбинных установок. Принципиальная схема и термодинамический ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении. Методы повышения термического кпд ГТУ. Регенерация, многоступенчатое сжатие и ступенчатый подвод теплоты. Тема 9. Схема паротурбинной установки. Принципиальная возможность реализации цикла Карно, внутренняя и внешняя необратимость. Цикл Ренкина., его термический кпд. Методы повышения термического кпд цикла Ренкина. Цикл со вторичным перегревом пара. Цикл с регенеративным подогревом. Баланс энергии паротурбинной установки, кпд, его составляющие. Учет необратимости при адиабатном расширении пара. Удельный расход пара, теплоты и топлива. Эксергетический метод исследования экономичности тепловых установок. Методы безмашинного преобразования теплоты в электрическую энергию. Тема 10. Циклы холодильных установок. Схема и цикл воздушной холодильной установки, сравнение с циклом Карно. Повышение эффективности цикла воздушной холодильной установки путем использования регенерации теплоты. Принципиальная схема и цикл парокомпрессорной холодильной установки. Абсорбционная холодильная установка. Пароэжекторная холодильная установка. Тема 11. Химическое равновесие термодинамической системы, равновесие в сложных системах, гетерогенные системы, стехиометрические уравнения, эндотермические и экзотермические реакции, химическое равновесие. Тема 12. Основные понятия и законы переноса теплоты и вещества. Тема 13. Стационарная и нестационарная теплопроводность. Тема 14. Конвективный теплообмен. Тема 15. Элементы теории массообмена. Тема 16. Тепловое излучение. Тема 17. Теплообменные аппараты.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Выпускник должен обладать:
  • ПК-9 Способен выполнять обоснование проектных решений, расчет и проектирование инженерных сетей и систем
Вы нашли ошибку в тексте:
Просто нажмите кнопку «Сообщить об ошибке» — этого достаточно. Также вы можете добавить комментарий.