Основы технической термодинамики и теории тепло и массообмена, учебное пособие, Барилович В.А., Смирнов Ю.А., 2014

Основы технической термодинамики и теории тепло и массообмена, Учебное пособие, Барилович В.А., Смирнов Ю.А., 2014.

Содержит основные законы и положения технической термодинамики и теории тепло- и массообмена в природе применительно к задачам энергомашиностроения и теплоэнергетики. Соответствует программе дисциплин в плане бакалаврской и инженерной подготовки студентов по направлению «Теплоэнергетика и теплотехника».

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА.
Под термодинамической системой (ТС) понимают совокупность макротел, находящихся между собой и окружающей средой в тепловом и механическом взаимодействии. Термодинамическая система может быть закрытой (с подвижной или неподвижной границами) и открытой, когда через нее проходит поток массы. Если ТС не обменивается теплотой с окружающей средой, то такая система называется адиабатической. Различают гомогенную и гетерогенную ТС. В гомогенной ТС свойства вещества остаются неизменными во всех точках или плавно изменяются, например, в поле гравитационных или иных массовых сил. Если ТС состоит из подсистем с различными физическими свойствами, то такая система называется гетерогенной. В этом случае считают, что физические свойства на границе подсистем изменяются скачком. В действительности изменение свойств происходит на длине свободного пробега молекулы.





СОДЕРЖАНИЕ
Часть I. ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ.
Краткий исторический очерк развития термодинамики.
Термодинамическая система.
Термодинамический процесс.
Параметры термодинамической системы.
Теплота, работа и их изображение в диаграммах состояния.
Уравнение состояния.
2. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ.
Принцип эквивалентности теплоты и работы, опыт Джоуля.
Внутренняя энергия и энтальпия.
Аналитическое выражение первого закона термодинамики
для закрытой и открытой систем.
Первый закон термодинамики с учетом переменной массы.
Применение первого закона термодинамики к круговому процессу.
3. ПРИЛОЖЕНИЕ ПЕРВОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ К ИДЕАЛЬНЫМ ГАЗАМ.
Свойства идеального газа. Опыты Гей-Люссака, Бойля
и Мариотта. Термическое уравнение состояния.
Внутренняя энергия и энтальпия идеального газа.
Теплоемкость
Смеси газов.
Теплоемкость смеси.
Процессы идеального газа.
Изохорический процесс.
Изотермический процесс.
Изобарический процесс.
Изоэнтропийный процесс.
Политропический процесс.
Теплота и работа политропического процесса.
Связь теплоемкости политропического процесса
с показателем политропы.
Три группы политропических процессов. Способы
определения показателя политропы.
Компрессоры.
Процессы в одноступенчатом поршневом компрессоре.
Влияние «вредного пространства» на эффективность
поршневого компрессора.
Многоступенчатое сжатие.
Струйные компрессоры.
4. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
Обратимые и необратимые процессы.
Основные формулировки второго закона термодинамики.
Идеальный цикл Карно.
Теорема Карно.
Интеграл Клаузиуса для обратимого кругового процесса.
Энтропия.
Изменение энтропии в обратимых процессах.
Интеграл Клаузиуса для необратимого кругового
процесса.
Изменение энтропии при необратимых процессах.
Принцип возрастания энтропии при наличии внешней
и внутренней необратимости.
Передача теплоты путем теплопроводности.
Цикл Карно с внутренней необратимостью.
Цикл Карно с внешней необратимостью.
Движение газа в адиабатической трубе при наличии трения
Передача теплоты в теплообменном аппарате.
Термодинамическая шкала температур.
Тождественность газовой и термодинамической температур.
Энтропия и термодинамическая вероятность.
5. ПРИЛОЖЕНИЕ ВТОРОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ К АНАЛИЗУ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.
Средняя термодинамическая температура процесса.
Адиабатическое течение с трением.
Процессы смешения.
Смешение в объеме.
Смешение в потоке.
Заполнение сосуда газом.
Максимальная работа изолированной системы. Теорема
Гюи -Стодолы.
Эксергия теплоты и потока, эксергетический КПД.
Эксергия теплоты.
ТЕПЛОСИЛОВЫЕ ГАЗОВЫЕ ЦИКЛЫ И РЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ.
Циклы двигателей внутреннего сгорания.
Цикл Отто.
Цикл Тринклера.
Цикл Стирлинга.
Газотурбинные установки.
Идеальная газотурбинная установка (цикл Брайтона).
ГТУ с регенерацией теплоты.
Реактивные двигатели
Процессы в турбореактивном двигателе.
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель.
Жидкостный реактивный двигатель.
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ.
Термодинамические потенциалы.
Дифференциальные уравнения термодинамики.
РАВНОВЕСИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
И ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ.
Термодинамическое равновесие, четыре случая сопряжения
термодинамической системы с окружающей средой.
Химический потенциал.
Условия устойчивости и равновесия в изолированной
системе.
Условия устойчивости.
Условия равновесия в однородной изолированной
Условия фазового равновесия.
Фазовые переходы. Правило фаз Гиббса.
Уравнение Клапейрона - Клаузиуса.
Устойчивость фаз.
Фазовые переходы при неодинаковых давлениях фаз.
Фазовые переходы при искривленных поверхностях раздела фаз.
Уравнение Лапласа.
Уравнение Клапейрона - Клаузиуса с учетом кривизны
Формула Кельвина.
Термодинамика образования новой фазы. Критический радиус пузырька.
9. СВОЙСТВА РЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ И ПАРОВ.
Опыт Эндрюса.
Сжимаемость реальных газов.
Уравнение Ван-дер-Ваальса.
Определение постоянных в уравнении Ван-дер-Ваальса.
Зависимость изобарной теплоемкости от давления.
Дросселирование газов и паров. Эффект Джоуля - Томсона. Водяной пар, диаграмма состояния, процесс парообразования.
Параметры влажного пара.
Диаграммы состояния и таблицы свойств водяного пара.
Процессы в водяном паре.
Процесс при постоянном объеме.
Процесс при постоянном давлении.
Изотермический процесс.
Изоэнтропийный процесс.
Влажный воздух.
10. ПАРОВЫЕ И КОМБИНИРОВАННЫЕ ЦИКЛЫ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК.
Цикл Карно.
Цикл Ренкина.
Влияние начальных и конечных параметров
на эффективность цикла Ренкина.
Цикл Ренкина с промежуточным перегревом пара
Регенеративный цикл.
Комбинированный цикл с высоконапорным
парогенератором.
Бинарный ртутно-водяной цикл.
Газопаровой цикл с котлом-утилизатором.
Теплофикационные циклы.
Циклы атомных теплоэнергетических установок.
Тепловые циклы геотермальных электростанций.
Анализ цикла Ренкина с учетом необратимых потерь энтропийным и эксергетическим методами.
Энтропийный метод.
Эксергетический метод.
Диаграммы потоков эксергии в ПТУ и ГТУ.
11. МЕТОДЫ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ.
Магнитогидродинамический генератор на газовом
рабочем теле.
Цикл МГД-генератора с жидкометаллическим рабочим телом.
Цикл термоэлектрического генератора.
Топливный элемент
12. ЦИКЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН И ТЕПЛОВЫХ
НАСОСОВ, ОЖИЖЕНИЕ ГАЗОВ.
Обратный цикл Карно, холодильный коэффициент.
Идеальная воздушная холодильная машина.
Парокомпрессионная холодильная установка.
Пароэжекторная холодильная установка.
Абсорбционная холодильная установка.
Тепловые насосы.
Вихревая труба Ранка.
Методы ожижения газов.
13. ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ.
Общие положения.
Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса.
Закон Кирхгофа.
Скорость химической реакции и закон действующих масс
Химическое равновесие. Принцип Ле Шателье - Брауна.
Степень диссоциации и ее связь с константой равновесия.
Термодинамические условия равновесия химических реакций.
Химическое сродство.
Уравнение изотермы химической реакции.
Закон Вант-Гоффа.
Зависимость скорости реакции от температуры, закон
Аррениуса.
Тепловой закон Нернста.
14. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ НЕРАВНОВЕСНОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ.
Вопросы для самоконтроля к части I.
Часть II. ТЕОРИЯ ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОСА
15. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПОНЯТИЯ.
Передача теплоты в природе. Массоперенос.
Температурное поле.
Градиент температуры.
Плотность теплового потока, закон Фурье.
Коэффициент теплопроводности.
Дифференциальное уравнение теплопроводности.
Краевые условия (условия однозначности).
16. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПРИ СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ. Теплопроводность плоской стенки.
Передача теплоты через плоскую стенку
при граничных условиях I рода.
Передача теплоты через плоскую стенку
при коэффициенте теплопроводности, зависящем от температуры.
Передача теплоты через многослойную плоскую
стенку при граничных условиях I рода.
Передача теплоты через плоскую стенку при граничных условиях III рода.
Теплопроводность цилиндрической стенки.
Передача теплоты через бесконечную цилиндрическую
стенку при граничных условиях I рода.
Передача теплоты через бесконечную цилиндрическую
стенку при граничных условиях III рода.
Передача теплоты через многослойную цилиндрическую
стенку при граничных условиях III рода.
Критический диаметр изоляции.
Теплопроводность при наличии внутренних источников теплоты.
Теплопроводность в пластине при наличии внутренних источников теплоты.
Теплопроводность цилиндрического стержня
при наличии внутренних источников теплоты.
Теплопроводность цилиндрической стенки
при наличии внутренних источников теплоты.
Теплопроводность тонкого стержня.
Теплопроводность ребристой стенки.
Передача теплоты через плоскую ребристую стенку
с ребрами постоянного сечения.
Передача теплоты через круглое ребро постоянного сечения.
Передача теплоты через ребро постоянного теплового напряжения.
Пористое охлаждение бесконечной пластины.
Двумерная стационарная теплопроводность.
17. НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ПРОЦЕССЫ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ.
Охлаждение (нагревание) бесконечной пластины.
Количество теплоты, отдаваемое пластиной окружающей
среде в процессе охлаждения.
Охлаждение (нагревание) бесконечно длинного цилиндра.
Количество теплоты, отдаваемое цилиндром в процессе
охлаждения.
Охлаждение (нагревание) тел конечных размеров.
Регулярный режим.
18. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ.
Методы решения задач теплопроводности.
Явный метод решения задач нестационарной теплопроводности.
Критерий устойчивости.
Неявный метод решения задач нестационарной
теплопроводности.
19. КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ОДНОРОДНОЙ СРЕДЕ.
Основные понятия и определения.
Основные уравнения сохранения.
Уравнение сплошности.
Уравнение движения.
Уравнение энергии.
Уравнение теплоотдачи.
Краевые условия {условия однозначности).
Особенности теплообмена при турбулентном течении
20. ПОДОБИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА.
Критерии подобия и критериальные уравнения.
Уравнения сохранения для пограничного слоя.
Условия подобия физических процессов.
Метод размерностей, п-теорема.
21. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
Определение средней по сечению канала скорости потока.
Определение средней по сечению температуры
в обогреваемом канале.
Температурный напор при qw = const».
Температурный напор при Tw = const.
Получение эмпирических уравнений в критериальном виде.
22. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТИ.
Течение на плоской пластине.
Приближенный метод расчета теплоотдачи на плоской пластине при ламинарном режиме. Интегральное соотношение Кармана.
Тепловой пограничный слой. Уравнение Кружилина.
Теплоотдача от плоской пластины при ламинарном
Связь между коэффициентами теплоотдачи и трения, (аналогия Рейнольдса).
Турбулентный пограничный слой
Обтекание пластины при турбулентном режиме.
Течение в трубах.
Связь между коэффициентами трения и сопротивления.
Теплоотдача в трубе при ламинарном режиме.
Теплоотдача в трубах с прямолинейной осью
при турбулентном движении.-.
Теплоотдача в изогнутых и шероховатых трубах.
Теплоотдача при поперечном обтекании труб.
Теплоотдача при поперечном обтекании пучков труб.
23. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ СВОБОДНОМ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТИ.
Теплоотдача от вертикальной стенки.
Теплоотдача от горизонтальных труб и проволочек при свободной конвекции.
24. ОТДЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА.
Теплоотдача жидких металлов.
Теплоотдача при движении газа с большой скоростью.
25. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЯХ.
Теплообмен при конденсации пара.
Основные положения.
Теплоотдача при конденсации неподвижного чистого пара на вертикальной стенке при ламинарном режиме течения пленки (задача Нуссельта).
Теплоотдача при конденсации чистого пара
на вертикальной стенке при турбулентном режиме течения пленки.
Теплоотдача на горизонтальных трубах и внутри труб.
Теплообмен при кипении однородной жидкости.
Режимы кипения.
Условия зарождения парового пузырька.
Связь между критическим радиусом пузырька
и перегревом жидкости.
Работа образования пузырька критического размера.
Интенсивность образования пузырьков критического размера.
Скорость роста пузырька.
Отрывной диаметр пузырька.
Пузырьковый режим кипения.
Кризис кипения I рода.
26. ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОС В ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СРЕДАХ.
Основные положения.
Основные уравнения сохранения.
Уравнение массопереноса.
Уравнение энергии для двухкомпонентной смеси.
Краевые условия.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Основы технической термодинамики и теории тепло и массообмена, учебное пособие, Барилович В.А., Смирнов Ю.А., 2014 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - pdf - Яндекс.Диск.




Теги: Барилович :: Смирнов :: термодинамика :: массообмен :: 2014