Molekylær fysik, termodynamik, forbrændingsteori. Teknisk termodynamik og varmeoverførsel: Lærebog for universiteter

• Tilføjet af bruger Sergey Vasilievich 2 09.08.2018 11:45
• Redigeret 08/09/2018 15:43

Om. fra engelsk - M.-L.: Gostekhizdat, 1950. - 592 s.: illus. Bogen indeholder termodynamikkens eksperimentelle grundlag, varmeteorien og dels teorien om stoffets struktur. Ud over de grundlæggende principper for generel termodynamik, diskuterer bogen spørgsmål om den kinetiske teori om gasser, teorien om varmekapaciteter, spørgsmål om faseovergange og ligevægte, termodynamik af stråling, det grundlæggende i varmeoverførsel, elementer i teorien om ligninger for tilstand osv. Et særligt træk ved bogen er den induktive præsentationsmetode: teoretiske generaliseringer indledes med en beskrivelse af eksperimenter Bogen kan være nyttig for en lang række videnskabsmænd, der er involveret i forskning inden for termisk teknik og termofysik, samt lærere, kandidatstuderende og studerende af relevante specialer. Indhold under spoiler.

Redaktørens forord.
Temperatur.
Temperaturmåling.
Celsius temperaturskala.
Gas termometre.
Konstant tryk termometer.
Konstant volumen termometer.
Nogle funktioner ved gastermometre.
Gassers egenskaber og deres anvendelse i termometri. Boyles lov.
Rigtige gasser.
Teori om korrektioner til gastermometeraflæsninger.
Sammenligning af temperaturskalaer for forskellige gasser.

Korrektioner til aflæsninger af gastermometre for at bringe dem til den termodynamiske skala.
Konstante punkter.
Smeltepunkt for is.
Vandets kogepunkt.
Svovls kogepunkt.
Kogepunkter for naphthalen og benzophenion.
Smeltepunkter.
Smeltepunkter i højtemperaturområdet.
Tabeller over hovedkonstanter.
Platin modstandstermometre.
Platin modstandstermometre til høje temperaturer.
Platin modstand termometer enhed.
Modstandsmålinger ved hjælp af platintermometre.
Termisk effekt af strømme i et modstandstermometer.
Termoelektrisk effekt.
Broer til arbejde med platin modstandstermometre.
Termoelement.
Potentiometrisk kredsløb til termoelementmålinger.
Termoelementer til høje temperaturer.
Kviksølv-glas termometre.
Charles lov.
Den numeriske værdi af konstanten a.
Absolut temperaturskala.
Gas konstant.
Mængden af ​​varme.
Definition af varmeenheden.
Varmekapacitet og specifik varme.
Blandingsmetode.
Udvikling af ideer om varmens natur. Rumfoords eksperimenter.
Davys oplevelse.
Joules eksperimenter.
Nøjagtig kaloriebestemmelse.
Varmetab i kalorimetri.
Mekanisk ækvivalent til varme. Rowlands oplevelse.
Erfaring med Reynolds og Moorby.
Forsøg med Laby og Herkus.
Elektriske metoder til bestemmelse af den mekaniske ækvivalent af varme. Griffiths' eksperimenter.
Eksperimenter med Shuster og Gannon.
Eksperimenter af Callender og Barnes.
Bousfield eksperimenter.
Eksperimenter af Jäger og Steinwehr.
Konklusioner.
Vandets varmekapacitet.
Termodynamikkens første lov.
Kinetisk teori om gasser.
Grundlæggende love, som gasser adlyder ved lavt tryk.
Ideel gasmodel.
Gastryk.
Avogadros lov.
Boyles lov og Daltons lov.
Nogle konsekvenser.
Bestemmelse af Avogadros nummer.
Maxwells lov om hastighedsfordeling.
Gennemsnitshastighed.
Mest sandsynligt hastighed.
Forskellige udtryk for Maxwells lov.
Grafisk gengivelse af Maxwells lov.
Eksperimentel verifikation af Maxwells lov.
Gennemsnitlig fri vej for et molekyle.
Gennemsnitlig fri kilometer og antal kollisioner.
Sandsynlighed for et løb af en given længde.
At ramme en hård mur. Knudsens cosinuslov.
Maxwells lov og egenskaber for gasser ved meget lave tryk. Konstant strømning gennem smalle rør.
Flow teori.
Knudsens forsøg.
Gaslækage gennem små huller.
Absolut Knudsen trykmåler.
Termomolekylært tryk.
Termisk diffusion.
Statusligninger for gasser.
Afvigelser fra de ideelle gaslove.
Andrews' eksperimenter.
Van der Waals ligning.
Egenskaber for van der Waals-ligningen.

Lov for tilsvarende stater.
Andre tilstandsligninger.
Statsligninger og den anden viriale koefficient.
Boyles temperatur.
Eksperimentelle undersøgelser af kompressibilitet.
Komprimerbarhed af væsker.
Fænomener i den kritiske region.
Egenskaber af stoffer nær det kritiske punkt.
Modtagelse og måling af lave temperaturer.
Introduktion.
Kaskademetode eller Pictet-proces.
Linde metode. Joule-Thomson effekt.
Flydning af gasser ved hjælp af Claude-metoden.
Helium likvefaktion.
International skala og gasskala fra 0 til -190°C.
Temperaturmåling op til -190°C.
Måler temperaturer mellem 14 og 80° K.
Temperaturer mellem 5 og 14° K.
Temperaturer under 5°K.
Kryostater.
Størkning af helium.
To tilstande af flydende helium.
Smeltekurver for helium og brint ved høje tryk.
Køling ved adiabatisk afmagnetiseringsmetode. Metodens teori.
Sammenhæng mellem T* og termodynamisk temperatur.
Gassers varmekapacitet.
Begrebet varmekapacitet.
Forskellen mellem varmekapaciteterne ved konstant tryk og ved konstant volumen. Ideelle gasser.
Forskellen mellem varmekapaciteterne ved konstant tryk og ved konstant volumen. Rigtige gasser.
Eksperimentelle bestemmelser af varmekapacitet ved konstant volumen. Joly steam kalorimeter.
Aikens eksperimenter.
Eksplosionsmetode.
Eksperimentelle bestemmelser af varmekapacitet ved konstant tryk.
Regnaults eksperimenter.
Forsøg af Golborn og Genning.
Konstant flow metode.
Eksperimenter af Blackett, Henry og Rydil.
Adiabatiske processer.
Adiabatiske processer i ideelle gasser.
Adiabatiske processer i rigtige gasser.
Eksperimentelle undersøgelser af adiabatiske processer.
Bestemmelse af varmekapacitet ved måling af lydens hastighed.
Lydens hastighed i atmosfæren.
Lydens hastighed i rør.
Eksperimentelle metoder til bestemmelse af lydens hastighed i rør.
Støvfigurmetoder.
Partington og Schilling metode.
Dixons metode.
Diskussionen af ​​resultaterne.
Grader af frihed.
Ensartet fordeling af energi på tværs af frihedsgrader.
Eksperimentelle værdier af Cv og k.
Brints varmekapacitet ved lave temperaturer.
Kvanteteori om varmekapacitet. Rotation.
Kvanteteori om varmekapacitet. Indvendige vibrationer.
Varmekapacitet af faste stoffer og væsker.
Generel oversigt over eksperimentelle metoder.
Nernst kalorimeter.
Simon og Lange adiabatisk vakuumkalorimeter.
Andre metoder.
Varmekapaciteter ved konstant tryk og konstant volumen.
Dulong og Petits lov.
Generelle konklusioner.
Eksperimenter ved høje temperaturer.
Væskeres varmekapacitet.
Fordampning.
Basale koncepter.
Måling af mætningstryk af ikke-metaller. Direkte eller statiske metoder.
Måling af mætningstryk af ikke-metaller. Kogepunktsmetode.
Metoder til bestemmelse af metaldamptryk.
Knudsens metode.
Langmuir metode.
Kondensationskoefficient.
Resultater af eksperimentelle bestemmelser af mættet damptryk.
Kirchhoffs formel.
Andre formler.
Universel ligning.
Kemisk konstant.

Klassificering af metoder, der anvendes til at måle den latente fordampningsvarme.
Metoder, hvor den nødvendige varme til fordampning måles direkte.
Gennings eksperimenter.
Bestemmelse af latent fordampningsvarme ved lave temperaturer.
Ditericis eksperimenter.
Berthelot kondensationsmetode.
Eksperimenter af Obery og Griffiths.
Joly steam kalorimeter.
Trutons styre.
Bestemmelse af mættet damptæthed.
Overensstemmelse mellem teoretiske og eksperimentelle værdier af den kemiske konstant.
Om gaslovgivningens anvendelighed på dampe.
Isotopdeling.
Adsorption.
Elementær kinetisk teori.
Smeltning.
Introduktion.
Bestemmelse af den latente varme ved smeltning af is ved blandingsmetoden.
Ice Bunsen kalorimeter.
Bestemmelse af den latente varme ved smeltning af is ved hjælp af den elektriske metode.
Bestemmelse af latent smeltevarme af metaller.
Bestemmelse af latent fusionsvarme ved lave temperaturer.
Sammenhæng mellem latent fusionsvarme og smeltepunkt.
Varmeudvidelse.
Introduktion.
Bestemmelse af lineær ekspansion af faste stoffer ved hjælp af komparatormetoden.
Optiske metoder til bestemmelse af den lineære ekspansion af faste stoffer. Fizeaus metode.
Spejl og skala metode.
Gruneisens lov.
Anisotrope legemer.
Ekspansion af væsker og gasser.
Vejetermometer.
Absolut udvidelse af væsker.
Udvidelse af vand.
Varmeoverførsel ved ledning og konvektion.
Introduktion.
Begrebet termisk ledningsevne.
Termisk modstand.
Praktiske metoder til bestemmelse af varmeledningskoefficienter.
Hercus og Laby metode.
Hot wire metode.
Elementær teori om termisk ledningsevne i gasser.
Viskositet af gasser.
Forholdet mellem koefficienterne for termisk ledningsevne og viskositet.
Molekyle diameter og middel fri vej.
Termisk ledningsevne af gasser ved meget lave tryk.
Varmeledningsevne af væsker.
Direkte metoder til bestemmelse af metallers varmeledningsevne.
Elektriske metoder.
Forsøg af Jæger og Disselhorst.
Meissners eksperimenter.
Høje temperaturer.
Teori.
Eksperimentelle resultater.
Teoriens vanskeligheder.
Varmeledningsevne af faste ikke-metalliske legemer.
Termisk ledningsevne af krystaller ved lave temperaturer.
Teori om varmeoverførsel i krystallinske legemer.
Konvektion.
Naturlig konvektion.
Praktiske anvendelser af formlen.
Tvunget konvektion.
Termodynamikkens anden lov.
Introduktion.
Reversible processer.
Carnot cyklus.
Termodynamikkens anden lov.
Effektiviteten af ​​en reversibel varmemotor.
Termodynamisk temperaturskala.
Sammenligning af termodynamiske og gastemperaturskalaer.
Entropi.
Entropiændring i Carnot-cyklussen.
Entropiændring i enhver reversibel cyklus.
Analytisk formulering.
Termodynamikkens differentialligninger.
Introduktion.
Maxwells fire termodynamiske relationer.
Varmekapaciteter.
Joule-Thomson effekt.
Teorien om Joule-Thomson-effekten.
Varmeindhold.
Tilstandsligning baseret på målinger af Joule-Thomson-effekten.
Korrektioner til et gastermometer for at bringe aflæsninger til en absolut skala.
Power cykler.
Introduktion.
Arbejdsstof.
Stempel dampmaskiner.
Rankine cyklus.
TS diagram.
Rankine-cyklus til overophedet damp.
Bestemmelse af effektiviteten af ​​Rankine-cyklussen.
Vanddampborde.
Beregninger.
IS diagram.
Bestemmelse af effektiviteten af ​​en rigtig dampmaskine.
Flere ekspansionsmaskiner.
Dampturbiner.
Jet turbine.
Arbejdet opnået fra turbinen.
Damp siver ud fra dysen.
Forbrændingsmotorer.
Ottos cyklus.
Diesel cyklus.
Varmetab.
Kølemaskiner.
Arbejdsstof i kølemaskiner.
En rigtig kølemaskines cyklus.
/S-diagram.
Numeriske eksempler.
Køleskab "Electrolux".
Princippet om at øge entropi.
Entropi af en ideel gas.
Entropi af en blanding af to ideelle gasser.
Ændring i entropi i tilfælde af gensidig diffusion af to ideelle gasser.
Princippet om at øge entropi.
Ligevægt i et fysisk eller kemisk system.
Generelle love, der regulerer processer i et fysisk eller kemisk system.
Ændringer i et termisk isoleret system.
Isotermiske processer. Gratis energi.
Isotermiske processer ved konstant tryk. Termodynamisk potentiale.
Ligevægtsforhold.
Ligevægt i et termisk isoleret system.
Isotermisk ligevægt.
Isoterm ligevægt ved konstant tryk.
Sammenhæng mellem forskellige termodynamiske funktioner.
Ligevægt mellem to tilstande af samme stof.
Varmekapacitet af mættet damp.
Faseregel.
Overgange af højere orden.
Kemisk ligevægt i et gassystem.
Generelle forhold.
Ligevægt i et gassystem ved konstant tryk og konstant temperatur.
Reaktionsvarme.
Effekten af ​​temperaturændringer på ligevægtskonstanten.
Effekten af ​​trykændringer på ligevægtskonstanten.
Le Chateliers princip.
Ligevægtstilstand udtrykt i form af partialtryk.
Reaktioner ved konstant T og p, hvori faste stoffer eller væsker deltager.
Ligevægtstilstand.
Reaktionsvarme.
Temperaturens indflydelse på reaktionsvarmen.
Nogle udregninger.
Aktivitet.
Effekten af ​​pres på aktiviteten.
Anvendelse af aktivitetsbegrebet på spørgsmål om ligevægt.
Eksperimentel bestemmelse af ligevægtskonstanter.
Sammenligning af værdier opnået ved forskellige metoder.
Elektromotorisk kraft og bestemmelse af ligevægtskonstanten.
Vendbare og irreversible elementer.
Elektromotorisk kraft af et reversibelt element.
Mængden af ​​elektricitet.
Reglen for tegn.
Koncentration gaselementer.
Anvendelser af metoden.
Bestemmelse af reaktionsvarmen.
Reaktionsvarme ved konstant tryk og konstant volumen.
Nernsts termiske sætning.
Nernsts sætning.
Bekræftelse af Nernsts sætning.
Kemiske konstanter.
Nernsts sætning og væsker.
Heterogene reaktioner.
Stråling.
Introduktion.
Instrumenter til detektering og måling af strålevarme.
Bolometre.
Termoelektriske elementer.
Radiometre.
Teori om strålevarmeoverførsel.
Emission og absorption.
Kirchhoffs lov.
Sort krop og sort kropsstråling.
Princippet om mikroligevægt i strålingsområdet.
Termodynamisk udledning af forholdet mellem den samlede strålingstæthed i et begrænset rum og temperatur.
Den totale emissivitet af en helt sort krop.
Eksperimentel verifikation af Stefans lov og bestemmelse af Stefans konstant.
Wiens lov om forskydning.
Plancks formel.
Eksperimentel bekræftelse af Wiens lov og bestemmelse af C 2 konstanten i Plancks strålingsformel.
Temperaturskala ved høje temperaturer.
Optiske pyrometre.
Total strålingspyrometre.
Sammenligning af totalstrålingspyrometre og optiske pyrometre.
Emissivitet og temperatur af ikke-sorte legemer.
Optiske pyrometre og bestemmelse af smeltepunkter i højtemperaturområdet.
Solens temperatur.
Planck strålingsformel.
Introduktion.
Antallet af uafhængige svingninger af et kontinuerligt medium.
Rayleigh strålingsformel.
Kvanteteori.
Debyes teori om faste stoffers varmekapacitet.
Grundlæggende bestemmelser.
Sammenligning med eksperimentelle data.
Debyes lov T 3.
Videreudvikling af teorien.
Debye maksimal frekvens og andre frekvenser.
Debye funktion og entropi af faste stoffer.
Varmekapacitet ved høje temperaturer.
Oscillatorenergi ved absolut nul.
Anomalier i faste stoffers varmekapacitet.
Blackmans teori om varmekapacitet.
Tilstandsligning for et fast legeme.
Clausius' viriale sætning.
Nogle forudsætninger for teorien om fast tilstand.
Den samlede potentielle energi af atomerne i et gram-atom af et stof.
Atomiske vibrationer.
Frekvensen ændres med lydstyrken.
Tilstandsligning for et fast legeme.
Eksperimentel bestemmelse.
Varmeudvidelse. Gruneisens lov.
Debyes udledning af tilstandsligningen.
Termisk udvidelse af anisotrope legemer.
Latent fordampningsvarme ved absolut nul.
Energi af krystallinske salte.
Smelte teori.
Moderne teorier om smeltning og væsker.
Ansøgning.
Termodynamiske forhold og termodynamiske egenskaber af vanddamp.
Termodynamiske relationer.
Vanddamps egenskaber.
Vanddampborde.
Editor applikationer.
Tillæg til kap. XIV.
Bibliografi over værker af russiske og sovjetiske videnskabsmænd.
Emneindeks.

Flersidet billede med tekstlag og bogmærker.

1 DK 536.7(07) + 536.24 Bedømmere: Institut for varmeteknik og termiske kraftværker ved St. Petersburg State University of Transport (doktor i tekniske videnskaber, prof. I.G. Kiselev), professor B.S. Fokin (JSC NPO "TsKTI im. I.I. Polzunov") Sapozhnikov S.Z., Kitanin E.L. Teknisk termodynamik og varmeoverførsel: Lærebog for universiteter. St. Petersburg: Forlaget ved St. Petersburg State Technical University, 1999. 319 s. ISBN 5-7422-0098-6 Grundlæggende om teknisk termodynamik og varmeoverførsel præsenteres. Termodynamikkens principper, metoder til beregning af termodynamiske processer med ideel gas og med rigtige arbejdsvæsker, cyklusser af kraftværker, kølemaskiner og varmepumper præsenteres. Processerne med stationær og ikke-stationær termisk ledningsevne, konvektiv varmeoverførsel og strålingsvarmeoverførsel er beskrevet. Det grundlæggende i termisk beregning af varmevekslere er givet. Designet til bachelorer i retningen 551400 "Land Transport Systems". I8ВN 5-7422-0098-6 St. Petersburg State Technical University, 1999 Sapozhnikov S.Z., Kitanin E.L., 1999 2 INDHOLD Forord................... ..... ................................................................ .... 1. TEKNISK TERMODYNAMIK................................... 1.1. Teknisk termodynamiks emne og metode....... 1.2. Termodynamikkens grundlæggende begreber........................ 1.2.1. Termodynamisk system og termodynamiske parametre.......................................... ....... ............... 1.2.2. Termodynamisk ligevægt og ligevægts termodynamisk proces......................................... ...... 1.2.3. Termisk tilstandsligning. Termodynamiske overflade- og tilstandsdiagrammer………………………………………………………………………. 1.2.4. Blandinger af ideelle gasser................................... 1.2.5. Energi, arbejde, varme................................... 1.2.6. Varmekapacitet................................................ ......... 1.3. Termodynamikkens første lov................................... 1.3.1. Ligning for det første princip................................... 1.3.2. Intern energi som funktion af tilstand........................................... ........................................ 1.3.3. Entalpi og dens egenskaber ................................................... ...... 1.3.4. Ligning af den første lov for en ideel gas......................................... ........................................................... ........ 1.4. Analyse af processer med idealgas................................... 1.4.1. Isobarisk proces ................................................ ......... 1.4. 2. Isokorisk proces......................................................... ...... 1.4.3. Isoterm proces ................................................... ... 1.4.4. Adiabatisk proces ................................................ ... 1.4.5. Polytropiske processer........................................ 1.4.6. Gaskompression i en stempelkompressor................... 1.5. Termodynamikkens anden lov................................... 1.5.1. Reversible og irreversible processer................................. 1.5.2. Cyklusser og deres effektivitet ........................................................ ...... ...... 1.5.3. Formuleringer af det andet princip........................ 1.5.4. Carnot cyklus. Carnots sætning................................ 3 1.5.5. Entropi, dens ændring i reversible og irreversible processer......................................... ........... ........................... 1.5.6. T–s tilstandsdiagram. Entropiændring i ideelle gasprocesser......................................... ........................................................ 1.5. 7. Termodynamisk temperaturskala............... 1.6. Cykler af stempelforbrændingsmotorer.................................................. ........................................................................ .......... 1.6.1. Cyklus med isokorisk varmeforsyning (Otto-cyklus) 1.6.2. Cyklus med isobarisk varmeforsyning (dieselcyklus) ......................................... ............................................................ ............... ................ 1.6.3. Sammenligning af effektiviteten af ​​forbrændingsmotorcyklusser............... 1.7. Cyklusser for gasturbineenheder ................................... 1.7.1. Skema og cyklus med isobarisk varmeforsyning. 1.7.2. Termisk effektivitet af Brayton-cyklussen................... 1.7.3. Regenerationscyklus for en gasturbineenhed................................... 1.7.4. Effektivitet af reelle cyklusser................... 1.8. Termodynamik af rigtige arbejdsvæsker................... 1.8.1. Tilstandsligninger for reelle gasser................... 1.8.2. Ændring i et stofs aggregeringstilstand... 1.8.3. Diagrammer og tabeller over tilstande................... 1.9. Dampkraftværkers kredsløb................................... 1.9.1. Carnot dampcyklus........................................ 1.9.2. Rankine cyklus ................................................... ... ..... 1.10. Kølemaskiners og varmepumpers cyklusser 1.10.1 Omvendt Carnot-cyklus................................... ................ 1.10 .2. Cyklus af en dampkompressionskølemaskine med dampoverhedning og drosling................................. 1.10.3. Varmepumpecyklus................................... 1.11. Våd luft. ................................................................ ...... ...... 1.11.1 Grundlæggende begreber og definitioner...... 1.11.2. h–d diagram af fugtig luft................. 2. VARMEOVERFØRSEL..................... ............................................................... 4 2.1. Generelle ideer om varmeoverførsel................... 2.2. Varmeledningsevne................................................ .......... 2.2.1. Grundlæggende begreber og definitioner............ 2.2.2. Bio-Fourier-hypotese......................................... 2.2.3 Differentialligning for termisk ledningsevne. ………………………………………………………… 2.2.4. Betingelser for unikhed........................................ 2.2.5 Modeller af organer i varmeledningsproblemer...... 2.3. Stationær varmeledningsevne................................... 2.3.1. Plader og skallers varmeledningsevne......... 2.3.2. Termisk ledningsevne af ribbede overflader. 2.4. Ustabil varmeledningsevne........................ 2.4.1. Termisk ledningsevne af termisk tynde legemer....... 2.4.2. Termisk ledningsevne af et halvt afgrænset legeme og stang......................................... ............ .......... 2.4.3. Opvarmning og køling af plade, cylinder og kugle. 2.4.4. Opvarmning og afkøling af legemer af endelige størrelser... 2.4.5. Regelmæssig termisk regime........................... 2.5. Tilnærmede metoder til teorien om termisk ledningsevne. 2.5.1. Elektrotermisk analogi................................... 2.5.2. Grafisk metode........................................ 2.5.3. Finite difference metode........................ 2.6. Fysisk grundlag for konvektiv varmeoverførsel. 2.6.1. Grundlæggende begreber og definitioner........................ 2.6.2 Differentialligninger for konvektiv varmeoverførsel........... ........................................................................ ................ 2.7. Grundlæggende om lighedsteori ................................................... ........... 2.7.1. Fysiske fænomeners lighed......................... 2.7.2. Lighedssætninger ................................................... ... 2.7.3. Lighedsligninger........................................ 2.7.4. Modelleringsregler................................... 2.8. Konvektiv varmeoverførsel i et enfaset medium..... 2.8.1. Flowtilstande for væsker og gasser......................................... 5 2.8.2. Grænselag ................................................... ... 2.8.3 Varmeoverførsel i et laminært grænselag på en flad overflade................................ ...................... ....... 2.8.4. Varmeoverførsel i et turbulent grænselag på en flad overflade......................................... ............ .......... 2.8.5. Varmeoverførsel under tvungen konvektion i rør og kanaler................................... 2.8.6 Varme overførsel i et stabiliseret flowsektion Integral Liona........................................ 2.8 .7. Varmeoverførsel under laminær strømning i rør……………………………………………………….. 2.8.8. Varmeoverførsel under turbulent strømning i rør... 2.8.9. Varmeoverførsel under flow omkring rør og rørbundter.......................................... ........... ........................... 2.8.10. Varmeoverførsel under fri konvektion........ 2.8.11. Varmeoverførsel i fluidiserede medier....... 2.9. Konvektiv varmeoverførsel under kogning og kondensation........................................... ......... ........................... 2.9.1. Varmeoverførsel under kogning................................ 2.9.2. Varmeveksling under kondensation........................... 2.9.3. Varmerør ................................................... ........ 2.10. Varmeoverførsel ved stråling ........................................................... ..... 2.10.1. Fysisk grundlag for stråling................... 2.10.2. Beregning af varmeoverførsel ved stråling................... 2.10.3. Solindstråling........................................ 2.10.4. Kompleks varmeoverførsel................................... 2.11. Varmevekslere ................................................... ........ ......... 2.11.1 Klassificering og formål........................... ...... 2.11.2. Grundlæggende for termiske beregninger................................ 2.11.3 Effektivitet af varmevekslere. Reelle varmeoverførselskoefficienter................................ 2.11.4. Hydraulisk beregning af varmevekslere... Referencer........................................ ........... .................... 6 FORORD "Engineering termodynamik og varmeoverførsel" er et af hovedkurserne undervist til bachelorer i feltet "Ground Transport Systems". Den er rig på information og er komprimeret med hensyn til studietid til 1-2 semestre, så de fleste grundlæggende lærebøger er til ringe hjælp for studerende: de er alt for detaljerede, ikke fokuseret på rækken af ​​opgaver relateret til transportsystemer, og endelig , de er simpelthen designet til baner med et meget større volumen. For transportingeniører er det vigtigste at forstå emnet og de grundlæggende ideer om termodynamik og varmeoverførsel og at mestre den etablerede terminologi for disse videnskaber. Det er absolut nødvendigt at huske 10-15 grundlæggende formler (såsom den ideelle gasligning for tilstand, formlen til beregning af varmeoverførsel gennem en flerlagsplade, Stefan-Boltzmann-loven osv.). Resten af ​​informationen skal, på trods af dens betydning, blot forstås, præsenteres fysisk og forbindes med eksempler fra forskellige livsområder og teknologi. Derfor forsøgte forfatterne at lægge hovedvægten på den fysiske side af de undersøgte fænomener og efterlod et værdigt, men beskedent sted til det matematiske apparat. Forfatterne udtrykker deres dybe taknemmelighed over for anmelderne - Department of Heat Engineering and Thermal Power Plants af St. Petersburg State University of Transport i skikkelse af Dr. Tech. naturvidenskab prof. I. G. Kiseleva og Ph.D. tech. Assoc. Sc. V.I. Krylov, samt Dr. Tech. naturvidenskab prof. B. S. Fokin - for værdifulde kommentarer, der gjorde det muligt at forbedre den originale tekst. Særlig tak til ph.d. tech. Sciences G. G. Le Havre for stor hjælp til at udarbejde manuskriptet; Hun fik ideen til at sammenligne N, ε - metoden til beregning af varmevekslere med det traditionelle beregningsskema. Og selvfølgelig viste hjælpen til udformningen af ​​bogen fra medarbejdere i afdelingen "Theoretical Foundations of Thermal Engineering" ved St. Petersburg State Technical University E. O. Vvedenskaya, R. M. Groznaya, kandidatstuderende Yu. V. Burtseva og E. M. Rotinyan sig at være meget værdifuld. S. Sapozhnikov E. Kitanin 8 1. TEKNISK TERMODYNAMIK 1.1 EMNE OG METODE FOR TEKNISK TERMODYNAMIK Termodynamik - videnskaben om energitransformationer - er grundlæggende for kraftingeniøren. Termodynamikkens oprindelse falder sammen med udseendet af de første dampmaskiner. I 1824 undersøgte den franske ingeniør S. Carnot den energiske vekselvirkning mellem vand og damp med forskellige dele af motoren og med miljøet, han foretog den første vurdering af effektiviteten af ​​en dampmaskine. Siden da har emnet for at studere termodynamik været processer i kraftmaskiner, aggregatomdannelser af stoffer, fysisk-kemiske, plasma og andre processer. Disse undersøgelser er baseret på den termodynamiske metode: Genstanden for forskning kan være ethvert legeme, der indgår i det såkaldte termodynamiske system. Dette system skal være: tilstrækkeligt omfattende og komplekst, så statistiske love overholdes i det (bevægelse af molekyler af et stof i et bestemt volumen, opvarmning og afkøling af partikler af fast materiale i tilbagefyldningen osv.); lukket, det vil sige har grænser i alle rumlige retninger og består af et begrænset antal partikler. Der er ingen andre begrænsninger for det termodynamiske system. Objekter i den materielle verden, som ikke er inkluderet i det termodynamiske system, kaldes miljøet. For at vende tilbage til S. Carnots værker bemærker vi, at vand og dampen opnået fra det er et termodynamisk system. Ved at spore vands og damps energiinteraktion med omgivende legemer kan man evaluere effektiviteten af ​​at konvertere den varme, der leveres til maskinen, til arbejde. Men moderne kraftmaskiner bruger ikke altid vand til at omdanne energi. Lad os blive enige om at kalde ethvert medium, der bruges til at omdanne energi, for en arbejdsvæske. 9 Således er emnet for teknisk termodynamik lovene for energiomdannelse i processerne for interaktion af arbejdslegemer med elementer af kraftmaskiner og med miljøet, analyse af perfektion af kraftmaskiner såvel som studiet af egenskaberne ved arbejde kroppe og deres ændringer i interaktionsprocesser. I modsætning til statistisk fysik, som studerer den fysiske model af et system med klare mønstre for interaktion mellem mikropartikler, er termodynamik i sine konklusioner ikke forbundet med nogen struktur af kroppen og med visse former for kommunikation mellem elementerne i denne struktur. Termodynamik bruger love af universel karakter, det vil sige gyldige for alle legemer, uanset deres struktur. Disse love danner grundlaget for al termodynamisk ræsonnement og kaldes termodynamikkens principper. Det første princip udtrykker loven om bevarelse af energi - en universel naturlov. Det bestemmer energibalancen under interaktioner inden for et termodynamisk system, såvel som mellem det termodynamiske system og omgivelserne. Det andet princip bestemmer retningen af ​​energitransformationer og udvider den termodynamiske metodes muligheder betydeligt. Begge principper er af eksperimentel karakter og gælder for alle termodynamiske systemer. Ud fra disse to principper, præsenteret i matematisk form, er det muligt at udtrykke parametrene for energiudveksling under forskellige vekselvirkninger, etablere sammenhænge mellem stoffers egenskaber osv. Men for at bringe resultaterne til bestemte tal, er det "interne" ressourcer” af termodynamik alene er ikke nok. Det er nødvendigt at bruge eksperimentelle eller teoretiske resultater, der tager hensyn til arten af ​​arbejdsvæsken i et rigtigt termodynamisk system. Hvis vi for eksempel bruger eksperimentelle data om tætheden af ​​et stof, så kan vi ved hjælp af termodynamisk analyse beregne dets varmekapacitet osv. 10 Termodynamisk forskning er således baseret på de grundlæggende naturlove. Samtidig er ingeniørberegninger i termodynamik umulige uden at bruge eksperimentelle data eller resultaterne af teoretiske undersøgelser af de fysiske egenskaber af arbejdsvæsker. 1.2. GRUNDLÆGGENDE KONCEPT FOR TERMODYNAMIK 1. 2.1. Termodynamisk system og termodynamiske parametre Vi kaldte et termodynamisk system ethvert legeme eller system af kroppe, der interagerer med hinanden og (eller) med omgivelserne (et sådant system kan især omfatte energimaskiners arbejdslegemer). Definitionen specificerer ikke, hvad der præcist betragtes som et termodynamisk system, og hvad der betragtes som et miljø. Man kan for eksempel betragte selve arbejdsvæsken som et termodynamisk system, og "alt andet" som miljøet; Du kan kun vælge en del af kroppen og betragte den resterende del og alle andre kroppe som miljøet. Det er tværtimod muligt at udvide det termodynamiske system - ud over det første legeme at inkludere flere andre i det og betragte alle andre kroppe som miljøet. En sådan udvidelse eller indsnævring af rækken af ​​objekter, der udgør et termodynamisk system, gør det muligt at afklare vigtige træk ved arbejdende kroppe og energiinteraktioner mellem dem. Det er kendt, at det samme stof kan være i flydende, gasformig eller fast tilstand. I dette tilfælde vil egenskaberne af dette stof, dette termodynamiske system, naturligvis være forskellige, for eksempel tæthed, volumetrisk udvidelseskoefficient, magnetisk permeabilitet, lydhastighed osv. Alle disse såvel som andre mængder, der karakteriserer tilstanden af det termodynamiske system, kaldes termodynamiske parametre tilstand. Dem er der mange af; traditionelt udmærket

Termodynamikkens grundlæggende principper, dets matematiske apparatur, termodynamisk analysemetoder skitseres, og stoffers termodynamiske egenskaber beskrives. Der lægges stor vægt på ligevægten mellem termodynamiske systemer og faseovergange og tekniske anvendelser af termodynamikken. Den traditionelle anvendelse af de grundlæggende principper for termodynamik af ligevægtstilstande og processer er organisk kombineret med præsentationen af ​​termodynamikken i irreversible processer.

KAPITEL I DEN FØRSTE LOV OM TERMODYNAMIK
§ 1.1. TERMODYNAMIK - VIDENSKABEN OM KONVERTERING AF KROPPENS ENERGI
Termodynamik studerer mønstrene for energitransformation som et resultat af samspillet mellem kroppe og kraftfelter. Et karakteristisk træk ved termodynamikken er evnen til at overveje alle, uden undtagelse, forskellige typer energi, der kan manifestere sig under samspillet mellem kroppe og felter, såvel som alle transformationer af forskellige typer energi. I dette tilfælde betragtes hver af legemerne og kraftfelterne eller deres kombination i termodynamik som et makroskopisk system, der har en iboende energi, der er specifik for dets form.

INDHOLDSFORTEGNELSE
Forord.
Kapitel I. Perese begyndelsen af ​​termodynamikken.
§ 1.1. Termodynamik er videnskaben om at omdanne kroppens energi.
§ 1.2. Basale koncepter.
§ 1.3. Termodynamikkens nullov.
§ 1.4. Arbejde og varme af processen.
§ 1.5. Reversible og irreversible processer.
§ 1.6. Formulering af termodynamikkens første lov.
§ 1.7. Intern energi og entalpi.
§ 1.8. Analytisk udtryk for termodynamikkens første lov.
§ 1.9. Varmekapacitet.
Kapitel II. Andet og tredje princip for termodynamik.
§ 2.1. Termodynamikkens anden lov.
§ 2.2. Omdannelse af varme til arbejde i en varmemotor.
§ 2.3. Termodynamisk temperatur.
§ 2.4. Entropi.
§ 2.5. Analytisk udtryk for termodynamikkens anden lov.
§ 2.6. Termodynamikkens tredje lov.
§ 2.7. Statistisk fortolkning af termodynamikkens andet og tredje princip.
§ 2.8. Termodynamiske potentialer.
§ 2.9. Termodynamikkens partielle differentialligninger.
§ 2.10. Generelt udtryk for den termiske virkningsgrad af reversible varmemotorer og direkte energiomformere.
§ 2.11. Maksimalt nyttigt eksternt arbejde.
§ 2.12. Termodynamisk beskrivelse af irreversible processer. Grundlæggende relationer mellem termodynamik og irreversible processer.
§ 2.13. Anvendelser af termodynamik af irreversible processer (termoelektriske fænomener, bevægelse og overførsel af varme i væsker, termomekaniske fænomener).
Kapitel III. Termodynamisk ligevægt.
§ 3.1. Generel betingelse for termodynamisk ligevægt af termodynamiske systemer.
§ 3.2. Betingelser for stabilitet af termodynamisk ligevægt.
§ 3.3. Le Chatelier-Brown princippet.
§ 3.4. Betingelser for faseligevægt.
§ 3.5. Fasediagram.
§ 3.6. Partielle differentialligninger for et tofasesystem. Termodynamiske diagrammer.
§ 3.7. Faseovergange af første og anden orden.
§ 3.8. Kritisk punkt.
Kapitel IV. Grundlæggende termodynamiske processer.
§ 4.1. Metoder til termodynamisk analyse.
§ 4.2. Adiabatisk proces.
§ 4.3. Isotermiske, isobariske, isochoriske og polytrope processer.
§ 4.4. Strøm af gasser og væsker.
Kapitel V. Termodynamiske egenskaber af faste, flydende og gasformige legemer.
§ 5.1. Funktioner af strukturen af ​​rigtige kroppe.
§ 5.2. Fordampning af væske og kondensering af damp.
§ 5.3. Krystallsmeltning og flydende krystallisation
§ 5.4. Termodynamisk lighed.
Kapitel VI. Termodynamik af gasser og gaslignende systemer.
§ 6.1. Ideelle og rigtige gasser.
§ 6.2. Mættet og våd damp af en væske.
§ 6.3. Gas af valenselektroner i et metal.
§ 6.4. Phonongas i en krystal.
§ 6.5. Foton gas.
Kapitel VII. Termodynamik af komplekse systemer.
§ 7.1. Gibbs energi af systemer med variabel masse.
§ 7.2. Faseregel.
§ 7.3. Kemiske reaktioner.
§ 7.4. Løsninger.
Kapitel VIII. Termodynamisk analyse af e(teknisk termodynamik).
§ 8.1. Teknisk termodynamik er det videnskabelige grundlag for moderne energi.
§ 8.2. Termisk og effektiv effektivitet af varmemotorer. Optimering af arbejdscyklus.
§ 8.3. Cykler af stempelvarmemotorer og -maskiner
§ 8.4. Cykler af gasturbineenheder og jetmotorer.
§ 8.5, Dampkraftværkers kredsløb.
§ 8.6. Binære cyklusser.
§ 8.7. Cykler af kombineret cyklus gasanlæg.
§ 8.8. Atomkraftværkets cyklus.
§ 8.9. Kølemaskine cykler.
§ 8.10. Varmetransformatorer (termotransformere)
§ 8.11. Elektriske energiomformere (elektrokemiske generatorer, fotoelektriske omformere).
§ 8.12. Elektriske kraftomformere med cyklisk virkning.
Emneindeks.

Download e-bogen gratis i et praktisk format, se og læs:
Download bogen Thermodynamics, Novikov I.I., 1984 - fileskachat.com, hurtig og gratis download.

Bibliotek > Fysikbøger > Molekylær fysik, termodynamik, forbrændingsteori

Søg i biblioteket efter forfattere og nøgleord fra bogtitlen:

Molekylær fysik, termodynamik, forbrændingsteori

• Aizenshits R. Statistisk teori om irreversible processer. M.: Forlag. Udenlandsk lit., 1963 (djvu)
• Andreev V.D. Udvalgte problemer inden for teoretisk fysik. Kiev: Outpost-Prim, 2012 (pdf)
• Andryushchenko A.I. Grundlæggende om teknisk termodynamik af virkelige processer. M.: Højere. skole, 1967 (djvu)
• Anselm A.I. Grundlæggende om statistisk fysik og termodynamik. M.: Nauka, 1973 (djvu)
• Astakhov K.V. (red.) Termodynamiske og termokemiske konstanter. M.: Nauka, 1970 (djvu)
• Bazarov I.P. Metodiske problemer i statistisk fysik og termodynamik. M.: Moscow State University Publishing House, 1979 (djvu)
• Balescu R. Ligevægts- og ikke-ligevægtsstatistisk mekanik. Bind 1. M.: Mir, 1978 (djvu)
• Balescu R. Ligevægts- og ikke-ligevægtsstatistisk mekanik. Bind 2. M.: Mir, 1978 (djvu)
• Bakhareva I.F. Ikke-lineær ikke-ligevægt termodynamik. Saratov: Saratov University Publishing House, 1976 (djvu)
• Becker R. Theory of Heat. M.: Energi, 1974 (djvu)
• Bikkin Kh.M., Lyapilin I.I. Termodynamik og fysisk kinetik uden ligevægt. Ekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2009 (pdf)
• Bolgarsky A.V., Mukhachev G.A., Shchukin V.K. Termodynamik og varmeoverførsel (2. udgave). M.: Højere. skole, 1975 (djvu)
• Boltzmann L. Forelæsninger om teori om gasser. M.: GITTL, 1953 (djvu)
• Brillouin L. Videnskab og informationsteori. M.: GIFML, 1960 (djvu)
• Vasiliev A.E. Almen fysik kursus. Molekylær fysik og termodynamik. SPb.: SPbSTU (pdf)
• Vukalovich M.P. Termofysiske egenskaber af vand og vanddamp. M.: Mekanisk teknik, 1967 (djvu)
• Vukalovich M.P., Novikov I.I. Termodynamik. M.: Mekanisk teknik, 1972 (djvu)
• Vukalovich M.P., Novikov I.I. Engineering termodynamik (4. udgave). M.: Energi, 1968 (djvu)
• Gerasimov Ya.I., Heiderich V.A. Termodynamik af løsninger. M.: MSU, 1980 (djvu)
• Ginzburg V.L., Levin L.M., Sivukhin D.V., Yakovlev I.A. Samling af problemer i molekylær fysik (4. udgave). M.: Nauka, 1976 (djvu)
• Hirschfelder J., Curtiss Ch., Bird R. Molekylær teori om gasser og væsker. M.: IL, 1961 (djvu)
• Glensdorf P., Prigozhin I. Termodynamisk teori om struktur, stabilitet og fluktuationer. M.: Mir, 1973 (djvu)
• Glushko V.P. (red.) Termodynamiske egenskaber af enkelte stoffer. Referenceudgave (3. udgave). T. 1. Bog. 1. M.: Nauka, 1978 (djvu)
• Glushko V.P. (red.) Termodynamiske egenskaber af enkelte stoffer. Referenceudgave (3. udgave). T. 2. Bog. 1. M.: Nauka, 1979 (djvu)
• Glushko V.P. (red.) Termodynamiske egenskaber af enkelte stoffer. Referenceudgave (3. udgave). T. 2. Bog. 2. M.: Nauka, 1979 (djvu)
• Gorbunova O.I., Zaitseva A.M., Krasnikov S.N. Problembog-workshop i generel fysik. Termodynamik og molekylær fysik. M.: Uddannelse, 1978 (djvu)
• Gurevich L.E. Grundlæggende om fysisk kinetik. L.-M.: GITTL, 1940 (djvu)
• Gurov K.P. Grundlaget for kinetisk teori. Metode N.N. Bogolyubova. M.: Nauka, 1966 (djvu)
• de Boer J. Introduktion til molekylær fysik og termodynamik. M.: IL, 1962 (djvu)
• de Groot S.R. Termodynamik af irreversible processer. M.: GITTL, 1956 (djvu)
• de Groot S., Mazur P. Nonequilibrium termodynamik. M.: Mir, 1964 (djvu)
• Detlaf A.A., Yavorsky B.M., Milkovskaya L.B. Fysik kursus. Bind 1. Mekanik. Fundamentals of Molecular Physics and Termodynamik (4. udgave). M.: Higher School, 1973 (djvu)
• Gyarmati I. Termodynamik uden ligevægt. Felteori og variationsprincipper. M.: Mir, 1974 (djvu)
• Zalewski K. Fænomenologisk og statistisk termodynamik. Et kort foredragsforløb. M.: Mir, 1973 (djvu)
• Zeldovich Ya.B., Barenblatt G.I., Librovich V.B., Makhviladze G.M. Matematisk teori om forbrænding og eksplosion. M.: Nauka, 1980 (djvu)
• Zeldovich Ya.B., Raiser Yu.P. Fysik af stødbølger og hydrodynamiske fænomener ved høje temperaturer (2. udgave). M.: Nauka, 1966 (djvu)
• Zisman G.A., Todes O.M. Almen fysik kursus. Bind 1. Mekanik, molekylær fysik, vibrationer og bølger (6. udgave). M.: Nauka, 1974 (djvu)
• Sommerfeld A. Termodynamik og statistisk fysik. M.: IL, 1955 (djvu)
• Zubarev D.N. Ikke-ligevægt statistisk termodynamik. M.: Nauka, 1971 (djvu)
• Iveronova V.I. (red.) Fysisk værksted. Mekanik og molekylær fysik (2. udg.). M.: Nauka, 1967 (djvu)
• Ios G. Kursus i teoretisk fysik. Del 2. Termodynamik. Statistisk fysik. Kvanteteori. Kernefysik. M.: Uddannelse, 1964 (djvu)
• Carleman T. Matematiske problemer i den kinetiske teori om gasser. M.: IL, 1960 (djvu)
• Kikoin A.K., Kikoin I.K. Almen fysik kursus. Molekylær fysik (2. bygning). M.: Nauka, 1976 (djvu)
• Kittel Ch. Statistisk termodynamik. M: Nauka, 1977 (djvu)
• Kozlov V.V. Termisk ligevægt ifølge Gibbs og Poincaré. Moskva-Izhevsk: Institut for Computerforskning, 2002 (djvu)
• Krichevsky I.R. Termodynamiks begreber og grundlæggende principper (2. udgave) M.: Khimiya, 1970 (djvu)
• Kubo R. Termodynamik. M.: Mir, 1970 (djvu)
• Kudryavtsev B.B. Fysikkursus: Varme og molekylær fysik (2. udgave). M.: Uddannelse, 1965 (djvu)
• Landau L.D., Akhiezer A.I., Lifshits E.M. Almen fysikkursus: Mekanik. Molekylær fysik. M.: Nauka, 1965 (djvu)
• Landsberg P. (red.) Problemer i termodynamik og statistisk fysik. M.: Mir, 1974 (djvu)
• Leonova V.F. Termodynamik. M.: Højere. skole, 1968 (djvu)
• March N., Tosi M. Flydende atomers bevægelse. M.: Metallurgy, 1980 (djvu)
• Meleshko L.O. Molekylær fysik og introduktion til termodynamik. Mn.: Vysh. skole, 1977 (djvu)
• Mikryukov V.E. Termodynamik kursus (3. udg.) M.: Uchpedgiz, 1960 (djvu)
• Munster A. Kemisk termodynamik. M.: Mir, 1971 (djvu)
• Nozdrev V.F. Termodynamikkursus (2. udg.) M.: Enlightenment, 1967 (djvu)
• Ono S., Kondo S. Molekylær teori om overfladespænding i væsker. M.: IL, 1963 (djvu)
• Ochelkov Yu.P., Prilutsky O.F., Rosenthal I.L., Usov V.V. Relativistisk kinetik og hydrodynamik. M.: Atomizdat, 1979 (djvu)
• Planck M. Introduktion til teoretisk fysik. Del 5. Teori om varme. M.-L.: ONTI, 1935 (djvu)
• Paul R.V. Mekanik, akustik og studiet af varme. M.: GITTL, 1957 (djvu)
• Putilov K.A. Fysik kursus. Bind 1. Mekanik. Akustik. Molekylær fysik. Termodynamik (11. udgave). M.: GIFML, 1963 (djvu)
• Putilov K.A. Termodynamik. M.: Nauka, 1971 (djvu)
• Radushkevich L.V. Kursus i termodynamik. M.: Uddannelse, 1971 (djvu)
• Rauschenbach B.V. Vibrationsforbrænding. M.: GIFML, 1961 (djvu)
• Rezibois P., De Lehner M. Klassisk kinetisk teori om væsker og gasser. M.: Mir, 1980 (djvu)
• Rumer Yu.B., Ryvkin M.Sh. Termodynamik, statistisk fysik og kinetik. M.: Nauka, 1972 (djvu)
• Rumer Yu.B., Ryvkin M.Sh. Termodynamik, statistisk fysik og kinetik (2. udg.). M.: Nauka, 1977

L.I.Lavrov, O.N.Krukovsky, A.V.Markov, E.A.Tomiltsev

TEKNISK TERMODYNAMIK

SANKT PETERSBURG SYNTESE

UDC 66.02 F 912

Anmelder:

Hoved Institut for teoretiske grundprincipper i kemiteknik, St. Petersburg State Technological Institute, Doctor of Engineering. Videnskaber, prof. N.A. Martsulevich

korrespondance uddannelse. - Værktøjskasse. – St. Petersburg, St. Petersburg State Technical University (TU), 2009.- ill. 42, bibliogr. 5 titler - 116 sek.

ISBN 5–93808–039–8

Den metodiske manual er beregnet til fjernundervisningsstuderende af ikke-energispecialiteter, som skitserer de grundlæggende love for energi i processer af ideelle og virkelige gasser; driften af ​​maskiner, der er meget udbredt i den kemiske industri - kompressorer, køleenheder - overvejes; grundlæggende drift af kraftenheden til termiske kraftværker.

Manualen svarer til arbejdsprogrammet "Teknisk termodynamik og termisk teknik" for studerende med kemiske, teknologiske og mekaniske specialer.

F 2802000000–007 Uden meddelelse.

Introduktion……………………………………………………………………………………………… 5

1. Termodynamisk system……………………………………………………………………… 6

1.1. Loven om bevarelse af energi……………………………………………………………….. 8

1.2. Idealiseringer i termodynamik………………………………………….. 12

2. Polytropiske idealgasprocesser ………………………………….. 16

2.1. Tilstandsligning og termodynamikkens første lov………………….. 16

2.2. Ligninger for polytrope processer ………………………………….. 25

2.3. Beregning af entropi og dens ændringer i ideelle gasprocesser…….. 31

2.4. Analyse af processer ved hjælp af diagrammerр-v og Т-s………………………….. 33

3. Cykler……………………………………………………………………………………………… 37

3.1. Carnot-cyklus……………………………………………………………………….. 40

3.2. Konklusioner udledt af Carnot-cyklussen………………………………. 42

4. Termodynamikkens anden lov………………………………………………… 46

4.1. Formuleringer, betydning og matematiske udtryk………………. 46

4.2. Ændring i entropi i særlige tilfælde af irreversible processer ... 53

5. Metode til termodynamiske funktioner………………………………………… 58

6. Eksergi Analysemetode……………………………………………… 60

6.1. Beregning af eksergi og dens ændringer i processer……………………….. 60

6.2. Eksergieffektivitet ………………………………………………… 64

7. Ægte gas………………………………………………………………………………………… 66

7.1. Parametre og termodynamiske funktioner af rigtige gasser………. 66

7.2. Diagrammer over virkelige gasser……………………………………………… 71

7.3. Beregninger af processer af virkelige gasser………………………………………… 74

7.4. Fasetransformationer ………………………………………………………… 78

7.4.1. Clapeyron – Clausius-ligninger ………………………….. 80

7.4.2. Integralformer af Clapeyron-Clausius-ligningen ... 82

7.5. Komplet tilstandsdiagrammer………………………………………………………………………...83

8. Kompression af gas i en kompressor …………………………………………………………. 86

8.1. Ettrinskompressor ………………………………………… 86

8.2. Egenskaber ved en rigtig kompressor………………………………………… 93

8.3. Flertrinskompressor………………………………………………. 97

9. Køledampkompressionsenheder ………………………………… 102

9.1. Hovedtyper af kølecyklusser og beregningsformler……….. 103

10. Teoretisk cyklus af et termisk kraftværks kraftenhed

(Rankine cyklus)………………………………………………………………… 111 Litteratur……………………………………………………………… … ………… 116

Introduktion

Termodynamik er videnskaben om energi og energitransformationer. I det grundlæggende, som navnet antyder, overvejer det omdannelsen af ​​varme til mekanisk energi, til bevægelsesenergien, som repræsenterer hovedretningen for al energi: driften af ​​motorer, kraftenheder med omdannelsen af ​​mekanisk energi til elektrisk energi , samt andre varmemaskiner - køling, varmepumper, kompressorer og diverse maskiner og apparater med arbejdsomkostninger og varmeforbrug - ovne, reaktorer. Det teoretiske grundlag for processerne i disse maskiner overvejes

teknisk termodynamik.

Men enhver anden energiform og deres indbyrdes omdannelser har altid termiske og mekaniske komponenter, derfor kaldes forskellige typer energitransformationer ofte termodynamiske, det vil sige, termodynamik og energi er i det væsentlige ækvivalente. Derfor gav anvendelsen af ​​termodynamikkens love i forskellige processer anledning til dannelsen af ​​en række videnskaber, begge brede i omfang: fysisk termodynamik, kemisk termodynamik, biosystemers termodynamik og mere snæver af natur: termodynamik af polymerer, termodynamik af biosystemer. overfladefænomener, termodynamik af stråling, termodynamik af forbrænding mv.

De indledende grundlæggende ideer om energitransformationer og drift af varmemotorer danner grundlaget for teknisk termodynamik, diskuteret i det præsenterede korte forelæsningskursus.

1. TERMODYNAMISK SYSTEM

Et legeme eller et sæt kroppe, der er genstand for termodynamisk forskning, kaldes termodynamisk system. Således kan ethvert objekt med visse grænser, der kan repræsenteres selv mentalt, kaldes et termodynamisk system. I teknisk termodynamik anses det indledende system for at være en arbejdsvæske (for eksempel en gas placeret i en cylinder med et stempel). I bredere forstand kan det være en maskine, et apparat, en reaktor mv. Systemets tilstand afspejles af et sæt numeriske indikatorer kaldet parametre.

Materialesystemer har altid en vis mængde stof - masse og energi, som er fordelt på en bestemt måde, og danner et energifelt. Ujævn fordeling af energi forårsager strømme af energi og stof. Derfor er et termodynamisk system altid under indflydelse af forskellige energifelter, hvilket forårsager udveksling af energi på tværs af systemets grænser. Når et system udveksler stof og energi med miljøet eller et andet system, sker der en ændring i alle eller nogle af dets parametre, kaldet termodynamisk proces. Samtidig er der altid to former for energiudveksling til stede - dette varme og arbejde mekaniske deformationskræfter, da ethvert system er under et vist tryk og ved en bestemt omgivelsestemperatur. I denne henseende menes det enkleste termodynamiske system at være termomekanisk system, hvis interaktion med miljøet består i udveksling af varme og arbejde.

Termodynamik, som videnskaben om indbyrdes omdannelse af energi fra en form til en anden, er primært opmærksom på omdannelsen af ​​varme til mekanisk arbejde, som den vigtigste energiform, der bruges til transport, til produktion af elektricitet, til produktion af produkter,

Sådanne egenskaber besiddes af gasser og dampe, som er de primære genstande for undersøgelse i termodynamik. Deres egenskaber og mønstre af processer ligger til grund for udviklingen af ​​maskiner og enheder inden for teknik og forskellige teknologier.

I den kemiske industri er sådanne maskiner for eksempel køleenheder, kompressorer og enheder med forskellige teknologier. I alle processer, der forekommer i dem, observeres interkonverteringer af energi. Energianalyse og beregninger for dette udstyr er grundlaget for deres udvikling og forbedring.

I virkeligheden kan systemer være meget mere komplekse, placeret i og interagere med forskellige energifelter.

Systemer er opdelt i lukkede systemer, som kun udveksler energi i forskellige former med miljøet, og åbne systemer, som også udveksler stof med miljøet.

Systemer der ikke udveksler varme kaldes termisk isoleret eller adiabatisk. I mangel af nogen former for interaktion kaldes systemer isolerede.

Miljø ofte udstyret med egenskaberne af en termostat, det vil sige den

parametrene forbliver konstante, selvom systemparametrene ændres. Dette er fysisk muligt, hvis mængden af ​​stof i miljøet er meget større end i systemet, og den interaktion, der har betydning for systemet, ikke har betydning for miljøet. Hvis et system og dets miljø ikke interagerer med andre systemer og derfor danner et isoleret system, så kaldes det et hypersystem.

1.1. Loven om energibesparelse

Den universelle energilov, der repræsenterer resultaterne af stor erfaring, er den lov, der siger, at energi ikke forsvinder og ikke opstår, men kun kan passere fra en type til en anden i ækvivalente mængder, hvilket kaldes lov om energibevarelse. Denne universelle naturlov, som i det væsentlige etablerer energibalancer, er anvendelig og retfærdig for ethvert system og gør det muligt at udføre beregninger.

I Afhængigt af systemerne og forholdene kan denne lov udtrykkes ved forskellige ligninger. Det kan repræsenteres både ved balancer af én type energi - termisk balance, balance af mekanisk energi osv., og ved ligninger med indbyrdes omdannelser af forskellige typer energi.

I Når den anvendes på termodynamiske systemer, kaldes denne lov normalt termodynamikkens første lov (eller første lov):

det vil sige, at den kinetiske bevægelsesenergi for hele systemet som helhed suppleres. Termodynamikkens første lov, såvel som loven om energibevarelse, blev formuleret i midten af ​​det nittende århundrede som et resultat af Yu.R. Mayer,

J. Joule og G. Helmholtz.

I en bredere fortolkning kan arbejde A betyde arbejdet med forskellige energiformer, virkningen af ​​forskellige energifelter,

parametre – potentiale P i og koordinat X i (eller intensive og omfattende mængder).

Produktet af potentialet og ændringen i koordinat udtrykker denne type energipåvirkning, derfor kan ligningen for den første lov repræsenteres

δQ = dU + ∑Р i dХ I

Intern energi, som summen af ​​de kinetiske og potentielle energier af hele det sæt partikler, der udgør systemet, er en funktion af tilstanden, dens ændringer afhænger ikke af overgangsvejen, og dens værdi repræsenterer en fuldstændig differential.

Varme og arbejde af forskellige typer afhænger af overgangsvejen for arbejdsfluidet fra en tilstand til en anden og er derfor funktioner i processen, uden at have en fuldstændig forskel.

Disse træk ved de termodynamiske mængder af processer afspejles i differentialligninger for at skelne dem fra komplette differentialer ved en anden bogstavbetegnelse for mængder af uendelig ændring - "δ":

δQ = dU + ∑ δAi (1,6)

I et simpelt termomekanisk system betyder arbejde arbejdet med deformationskræfter udført under påvirkning af ensartet fordelt tryk (ekspansions- eller kompressionsarbejde), hvor potentialet er tryk p, og koordinaten er volumen V. I teknisk termodynamik er dette arbejde normalt betegnet som L.

For et termomekanisk system vil termodynamikkens første lov blive udtrykt:

Omfattende parametre og mængder proportional med mængde