Основы теплотехники. Техническая термодинамика. (Занятие 1)

1.

ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
Доцент Копачёв Валерий Феликсович,
Кафедра горной механики, ауд.1331
(лаборантская: ауд.1233)

2. Литература

Теплотехника:
Учебное пособие.
(Миняев Ю.Н. и др.)
УГГУ, 2009. – 202 с.

3. Литература

Баскаков А.П. и др.
Теплотехника. – М.:
Энергоатомиздат,
1991г. – 224 с.

4. Литература

Лариков Н.Н.
Теплотехника.
(Учебник для вузов) –
М.: Стройиздат, 1985г.
– 432 с.

5. Состав курса:

Теплотехника - общеинженерная дисциплина,
изучающая методы получения,
преобразования, передачи и использования
теплоты и связанные с этим аппараты и
устройства.
Состоит из трех основных частей:
I. Техническая термодинамика
II. Основы теории теплообмена
III. Теплоэнергетика
Форма отчетности: экзамен

6. Задачи изучения курса:

Изучить методы и способы:
1) Получения
2) Преобразования
3) Передачи
4) Использования теплоты и связанные с этим
аппараты и устройства.

7. Раздел 1

ТЕХНИЧЕСКАЯ
ТЕРМОДИНАМИКА

8. Основные понятия и определения

Термодинамика – наука, изучающая законы
превращения энергии в различных процессах,
сопровождаемых поглощением или
выделением теплоты.
химическая
техническая
ТД
космоса
биологических систем

9. Основные понятия и определения

Техническая ТД – наука, которая изучает
тепловые процессы, протекающие в тепловых
двигателях и установках:
а) устанавливает закономерности взаимного
преобразования теплоты и работы, для чего
изучает свойства газов и паров (рабочих тел) и
процессы изменения их состояния,
б) устанавливает взаимосвязь между
тепловыми и механическими процессами,
протекающими в тепловых двигателях и
установках.

10. Основные понятия и определения

В термодинамике используется
феноменологический метод изучения
равновесных физических систем.
База термодинамики –
три основных закона!!!

11. Основные понятия и определения

ВСЕЛЕННАЯ
МЕТОДЫ
ТЕРМОДИНАМИКИ
МОЛЕКУЛЫ

12. Основные понятия и определения

Термодинамическая система – совокупность
материальных тел, находящихся в
энергетическом взаимодействии между собой
и окружающей средой.
Изолированная ТС – система, которая не может
обмениваться энергией с окружающей средой.
Открытая ТС

13. Основные понятия и определения

Источник тепла
Рабочее тело
Холодильник
Термодинамическая система

14. Основные понятия и определения

Рабочее
тело
вещество,
способное
воспринимать и отдавать теплоту, а также
совершать работу.
Термодинамические параметры состояния физические
величины,
характеризующие
состояние рабочего тела.
давление (p)
температура (T)
удельный объем (v)

15. Основные понятия и определения

давление (p), Па
p=F/S

16. Основные понятия и определения

В соответствии с молекулярно-кинетической
теорией:
2 mc
p n
3
2
2

17. Основные понятия и определения

Температура (Т), К
- мера нагретости тела
эмпирические
Цельсия, С
Реомюра, R
Фаренгейта, F
Температурные
абсолютная
шкалы
термодинамическая
К

18. Основные понятия и определения

1742
1730
1724

19.

Температура и движение молекул

20. Основные понятия и определения

В соответствии с молекулярно-кинетической
теорией:
2 mW
T
3K
2
2
K 1,38 10 23
mW 2
2
Дж/К – постоянная Больцмана;
- кинетическая энергия молекул.

21. Основные понятия и определения

Удельный объем (v) – величина обратная
плотности: м3/кг.
v = V/m
v = 1/ρ

22. Основные понятия и определения

Равновесное состояние системы –
все ТД параметры постоянны во времени и
одинаковы во всех точках системы.

23. Основные понятия и определения

24. Основные понятия и определения

Термодинамический процесс - изменение
состояния термодинамической системы во
времени.
Равновесный процесс - процесс, в котором
все параметры системы при его протекании
меняются достаточно медленно по сравнению
с процессом релаксации.
Релаксация – процесс самопроизвольного
возвращения системы в состояние равновесия
с окружающей средой.

25. Основные понятия и определения

Идеальный газ – газ, в котором:
1) нет сил взаимного притяжения между
молекулами;
2) их объем равен нулю.

26. Уравнение состояния

- функциональная связь между параметрами
состояния для равновесной термодинамической
системы.
pv RT
pV RT
Уравнение
Клапейрона
Уравнение Менделеева

27. Уравнение состояния

Закон Авогадро:
в равных объёмах различных газов при
одинаковых температурах и давлениях
содержится одинаковое число молекул.
Число молекул в одном моле называют числом
Авогадро
N
23
NА
6.022 10
v

28. Уравнение состояния

Универсальная газовая постоянная
R R
Для н.у.
pн=760 мм.рт.ст.=0,1013 МПа,
V =22,4 м3/кмоль,
Тн=273 К
pV
T
0.1013 10 22.4
R
8314
273
6
Дж/кмоль К
(8,314 кДж/кмоль К)

29. Уравнение состояния

Удельная газовая постоянная R любого газа:
(Дж/кг К )
R
RO2
8314
O
2
R
8314
8314
260
32
Дж/кг К

30. Применение уравнения состояния

Задача.
Компрессор всасывает в 1 мин 3 м3
воздуха при t=15° C и давлении 0,1 МПа и
нагнетает его в резервуар объемом 8,5 м3. За
какое время компрессор наполнит резервуар
до давления 2 МПа, если температура воздуха в
резервуаре
47°
С.
Перед
наполнением
резервуар был соединен с атмосферой.
Имeем: p1=0,1 МПа; Т1=288 К; V1=8,5 м3; p2=2
МПа; Т2=320 К; V3=3 м3;

31. Применение уравнения состояния

pV mRT
Решение:
m2 m1
х
m3
piVi
mi
RTi
p2V1 p1V1
p2 p1
RT2 RT1 V1 T2 T1
x
p1V3
p1
V3
T1
RT1
Ответ: 48 мин.