I. Содержание
лекций
Третий семестр
Техническая
термодинамика как
теоретическая основа
теплоэнергетики. Термодинамическая
система и окружающая
среда. Равновесные
и неравновесные состояния
и процессы.
Первый
закон термодинамики как закон
сохранения и превращения
энергии. Теплота и
работа - формы передачи
энергии. Работа
расширения. Внутренняя
энергия и энтальпия. Аналитическое
выражение первого закона.
Термодинамические
свойства и процессы идеального
газа. Уравнение
состояния Клапейрона -
Менделеева. Молекулярно -
кинетическая теория
теплоемкости газов. Зависимость
теплоемкости и идеального
газа от температуры. Внутренняя
энергия и энтальпия
идеального газа. Основные
процессы идеальных газов. Политропные
процессы и их анализ.
Смеси идеальных
газов. Способы
задания состава смеси. Расчет
термоди- намических
свойств идеальных газов по
свойствам компонентов.
Обратимые и
необратимые процессы. Формулировки
второго закона
термодинамики и связь
между ними. Термодинамические
циклы. Термический
коэффициент полезного
действия цикла теплового
двигателя. Цикл Карно и
его КПД. Доказательство
существования энтропии. Расчет
изменения энтропии
идеального газа с помощью
таблиц. Ts -
диаграмма и ее свойства. Термодинамические
циклы в Ts - диаграмме.
Возрастание
энтропии изолированной
системы. Аналитическое
выражение второго закона
термодинамики. Основные
причины необратимости
процессов.
Эксергия как мера
работоспособности системы. Потеря
эксергии при необратимых
процессах.
Статистический
смысл второго закона
термодинамики. Энтропия и
термодинамическая
вероятность состояния.
Характеристические
функции. Химический
потенциал. Общие условия
термодинамического
равновесия. Фазовое
равновесие. Основные
дифференциальные уравнения
термодинамики.
Формулировки и
аналитическое выражение третьего
закона термодинамики. Гипотеза
Планка. Абсолютная энтропия.
Термодинамические
свойства реальных газов. pv -
диаграмма. Фактор сжимаемости и zp
- диаграмма. Фазовая pT -
диаграмма. Правило фаз Гиббса.
Уравнение Клапейрона-Клазиуса.
Вода и водяной пар.
Удельный объем, энтальпия и
энтропия воды, влажного, сухого
насыщенного и перегретого пара.
Сверхкритическая область
состояния пара. Таблицы
термодинамических свойств воды и
водяного пара. Ts - диаграмма и hs
- диаграмма для водяного пара.
Расчет процессов для водяного пара.
Вириальное
уравнение состояние для умеренно
сжатых газов. Уравнение
Ван-дер-Ваальса и его анализ.
Принцип
соответственных состояний и
подобие термодинамических свойств
веществ. zп - диаграмма.
Четвертый
семестр.
Уравнение первого
закона термодинамики для
стационарного одномерного потока.
Истечение из сопл. Скорость истечения
из суживающегося сопла.
Максимальный расход и критическая
скорость. Зависимость скорости и
расхода газа через сопло от
отношения конечного и начального
давлений. Сопло Лаваля. Истечение с
учетом необратимости. Коэффициенты
скорости и расхода.
Дросселирование.Уравнение процесса
дросселирования. Дросселирование
идеального газа.
Дросселирование
водяного пара по hs - диаграмме.
Дифференциальное уравнение
адиабатного дроссель-эффекта.
Температура инверсии. Кривая
инверсии.
Циклы паротурбинных
установок.Принципиальная
схема паротурбинной установки цикл
в pv - и Т - диаграммах.
Термический КПД цикла.
Влияние
начальных и конечных параметров
пара на термический КПД цикла.
Необратимое расширение пара в
турбине.Цикл и схема
паротурбинной установки со
вторичным перегревом пара; цикл в Ts
и hs - диаграммах; КПД цикла.
Регенеративныйподогрев питательной воды. Схема
регенеративного подогрева с
отбором пара; термический КПД.Тепловой и
эксергетический балансы
паротурбинной установки.
Принципиальные
схемы установок атомных
электростанций. Теплоносители
ядерных реакторов и их свойства.Циклы атомных
станций.
Работа
одноступенчатого компрессора.
Отводимое тело. Многоступенчатый
компрессор. Оптимальное
распределение давления по
ступеням. Необратимое адиабатное
сжатие в компрессоре.
Индикаторная
диаграмма и цикл поршневого
двигателя внутреннего сгорания.
Циклы с подводом тепла при v=const,
p=const и смешанным подводом тепла.
КПД циклов и их термодинамический
анализ.
Принципиальная
схема и цикл газотурбинной
установки с подводом тепла при
постоянном давлении. Термический
КПД идеального цикла.
Действительный цикл и его КПД.
Влияние необратимости процессов
сжатия и расширения. Регенерация,
многоступенчатое сжатие и
ступенчатый подвод тепла в
газотурбинной установке.
Схема, цикл и
термический КПД прямоточного и
турбореактивного двигателей. Схема
и цикл ракетного двигателя.Схема, цикл и КПД
разомкнутой МГД-установки.
Комбинированная
выработка электроэнергии и тепла.
Термодинамические основы
теплофикации. Схема и циклы ТЭЦ.
Преимущества и
недостатки водяного пара как
рабочего тела в паротурбинных
установках. Схема, цикл и КПД
паро-паровой бинарной установки.
Схемы и циклы парогазовых
установок.
Обратные циклы.
Обратный цикл Карно. Холодильный
коэффициент. Схема и цикл воздушной
холодильной установки. Схема и цикл
парокомпрессионной холодильной
установки.
Цикл
термотрансформатора (теплового
насоса). Отопительный коэффициент.
Тепловой эффект
химической реакции. Закон Гесса.
Константа химического равновесия и
изменение термодинамического
потенциала. Зависимость константы
равновесия от температуры.
Влажный воздух.
Абсолютная и относительная
влажность. hd -
диаграмма влажного воздуха.
Термодинамические процессы с
влажным воздухом.
Смеси реальных
газов. Бинарные растворы. Фазовые
переходы в бинарных растворах.
Понятие о цикле абсорбционной
холодильной установки.
II. СОДЕРЖАНИЕ
ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ И
РАСЧЕТНЫХ ЗАДАНИЙ
2.1 Практические
занятия
Первый закон
термодинамики; свойства и процессы
с идеальным газом; второй закон
термодинамики; потеря эксергии при
необратимых процессах;
термодинамические свойства
водяного пара; расчет
суживающегося и расширяющегося
сопл; циклы паротурбинных
установок; газовые циклы; циклы
атомных станций; комбинированные
циклы.
Программа
составлена на основе типовой
программы курса Техническая
термодинамика специальности 100700 -
Промышленная теплоэнергетика
утвержденной Учебно-методическим
управлением по общему и
профессиональному образованию
(программа МЭИ, 1994 г.).
зав. каф.
теплофизики, проф. Абруков В.С.
1998/99 у.г.