Шпаргалка по "Термодинамике"

20.Изобарный процесс -это процесс, происходящий в физической системе при постоянном давлении (p = const). При этом изменяются объем и температура, следовательно, совершается работа dL = pdV и изменяется внутренняя энергия dU. Изобарный процесс : dQ = dU+pdV. При изобарном процессе dQp = CpdT, поэтому первое начало термодинамики примет вид: CpdT = CvdT + pdV. Уравнение состояния для моля идеального газа: pV = RT. Для изобарного процесса это уравнение примет вид pdV = RdT.Соотношения Cp = Cv+R или Cp-Cv = R называют уравнением Майера.

21. Изотермический процесс — термодинамический процесс, происходящий в физической системе при постоянной температуре. p1V1 = p2V2

22. Изохорный процесс — это термодинамический процесс, который происходит при постоянном объёме. При изохорическом процессе давление идеального газа прямо пропорционально его температуре. Закон Шарля

23.адиабатный процесс-это процесс протекающий без теплообмена с окружающей средой dQ=0, тогда уравнение 1 з-на т.д. для изолированных систем dU+dL=0 dL=-dU (97). Т.о. в адиабатном процессе работа может совершаться за счет изменения ( уменьшения ) внутренней энергии системы в течении некоторого времени. Для политропы справедливы следующие соотношения P₂/P₁=( V₁/V₂)ⁿ ; T₂/T₁=( V₁/V₂)^n-1; T₂/T₁=( P₂/P₁)^n-1/n.

24.Теплоемкость Т. наз-ся кол-во теплоты,которое необходимо подвести к рабочему телу,чтобы повысить температуру к-л количественной единицы на 1С или 1К. Производная от кол-ва теплоты по температуре в к-л ТДП наз-ся теплоёмкостью с=dQ/dT Дж/град. Взависимости от способа определения кол-ва рабочего тела Т делят:0удельные массовые Cpm,Cvm Дж/кгК, -удельные объемные C’p, C’v Дж/м3К, -удельные молярные мюCp мюCv Дж/ммольК. Отношение теплоемкости ве-ва к его массе наз-ют удельной(массовой) Т С=dc/dm. Объемной Т наз-ся отношение Т тела к его объему при нормальных физ усл. Молярной Т наз-ют величину,равную произведению массовой Т на молярную массу данного ве-ва.. Связь между ними можно представить Cp= мюCp/мю , C’p=мюCp/22,4, C’p=pCp . Т зависит от хар-ра ТДП, при котором подводится или отводится теплота,поэтому при экспериментальном определении ее значения обычно исп-ют 2ТДП Cv и Cp.Подведенная при постоянном объеме теплота, когда dl=0,расходуется только на изменение внутренней энергии. Припостоянном давлении нек-е кол-во теплоты идет так же на совершение работы, поэтому для изменения температуры рабочего тела на 1градус при Р=константа, согласно 1зТД для изолированных систем, требуется большее кол-во теплоты,чнм при V=const => Cp>Cv. Уравнение Майера Сp=Cv+R, Cp-Cv=R. Из ур-я следует,что газовая постоянная R есть работа 1кг газа при изменении его температуры на 1градус в изобарном процессе. МюCp- мюCv= мюR=Rс палочкой- универсальная газовая постоянная 8314 Дж/мольК. Разность молярных теплоемкостей есть величина  постоянная,одинаковая для все идеальных газов. Коэффициент Пуассона k=Cp/Cv=мюCp/мюCv= 1+2/I, i-число степеней свободы. Т ИГ зависит от температуры, РГ и от давления, поэтому разделяют истинную-производная от кол-ва теплоты, подводимой к телу в процессе нагрева, по его температуре c=dq/dt, dq=cdt ; и среднюю  данного процесса в интервале температур от т1 до т2 наз-ют отношение кол-ва теплоты q1,2 к разности температур т2-т1. C от т1 до т2= q1,2/t2-t1.  Для многих теплотехнических расчетов зависимость C=f(t) зависимость принимают линейной. C=a+bt ,где а-Т при 0С, b=dc/dt-угловой коэф наклона прямой. Для определения средней

27.истечение газов. Основные  понятия и определения.Если перемещение газа по каналу происходит его расширение с уменьшением давления и увеличением скорости, то такой канал называется соплом. 
Если в канале происходит сжатие рабочего тела с увеличением его давления и уменьшением скорости, то такой канал называют диффузором. 
В каналах при небольшой разности давлений газа и внешней среды скорость течения рабочего тела достаточно большая. В большинстве случаев длина канала небольшая и процесс теплообмена между стенкой и газом незначителен, поэтому процесс истечения газа можно считать адиабатным. 
Скорость истечения (на выходе канала) определяется из уравнения:w = w₂ = v 2(h₁ – h₂) . (5.6)или w = v 2Ö/(g - 1)·P₁·х ₁ [1 – (P₂/P₁)^(g-1)/g]. (5.7)Массовый секундный расход газа, [кг/с]:m = f·w/х ₂ , (5.8)где: f – площадь сечения канала на выходе.Так как процесс истечения адиабатный, то:m = f·Ö 2g/(g - 1)·P₁/х ₁·[(P₂/P₁)^2/g – (P₂/P₁)^(g+1)/g]. (5.9)Массовый секундный расход идеального газа зависит от площади выходного канала, начального состояния газа и степени его расширения. 
Критическим давлением называется такое давление на выходном сечении канала, при котором достигается максимальный расход газа и определяется следующим выражением:P_К = P₂ = b_К·P₁ , (5.10)где: P_К = (2/(g + 1))^г/(г-1) . 
для одноатомных газов: g =1,66 q b_К = 0,49 ; 
для двухатомных газов: g =1,4 q b_К = 0,528 ; 
для трехатомных газов: g =1,3 q b_К = 0,546 . 
Критической скоростью называется скорость газа в выходном сечении канала, при давлении равном или меньшем критического - P_К.w_К = Ö 2(g/(g + 1))·P₁·х ₁ . (5.11)Критическая скорость зависит при истечении идеального газа только от начальных параметров, его природы и равна скорости звука газа (а) при критических параметрах.w_К = а = Ö g·P_К·х_К . (5.12)Комбинированное сопло Лаваля предназначено для использования больших перепадов давления и для порлучения скоростей истечения, превышающих критическую или скорость звука. Сопло Лаваля состоит из короткого суживающегося участка и расширяющейсяя конической насадки (Рис.5.1). Опыты показывают, что угол конусности расширяющейся части должен быть равен a = 8-12^о. При больших углах наблюдается отрыв струи от стенок канала.

Скорость истечения и секундный  расход идеального газа определяются по формулам (5.7) и (5.9).Длину расширяющейся  части сопла можно определить по уравнению:l = (D – d) / 2·tg(j/2) , (5.13)где: j - угол конусности сопла;D - диаметр выходного отверстия;d - диаметр сопла в минимальном сечении.

28.ТДП в реальных газах и парах. Свойства Реальные газы отличаются от идеальных газов тем, что молекулы этих газов имеют объемы и связаны между собой силами взаимодействия, которые уменьшаются с увеличением расстояния между молекулами. При практических расчетах различных свойств реальных газов наряду с уравнением состояния применяется отношение P·n/(R·T)=c, которая называется коэффициентом сжимаемости. Так как для идеальных газов при любых условиях P·n = R·T, то для этих газов с = 1. Тогда величина коэффициента сжимаемости выражает отклонение свойств реального газа от свойств идеального. Величина с для реальных газов в зависимости от давления и температуры может принимать значения больше или меньше единицы и только при малых давлениях и высоких температурах она практически равна единице. Тогда реальные газы можно рассматривать как идеальные. 
В связи с отличием свойств реального газа от свойств идеального газа нужно иметь новые уравнения состояния, которые связывали бы значения P, х, T и давали бы возможность рассчитывать некоторые свойства газов для разных условий. Были предложены многочисленное число различных уравнений состояния реальных газов, но ни одно из них не решает проблему для общего случая. Развитие кинетической теории газов, позволило установит точное уравнение состояния реальных газов в виде:P·n = R·[1 - Sn /(n + 1)·B_n / nⁿ]. (6.1)B_n – вириальные коэффициенты, выражаются через потенциальные энергию взаимодействия молекул данного газа и температуру Т.Однако это уравнение в общем виде не может быть использовано для непосредственных расчетов реальных газов. Для отдельных частных случаях получены расчетные уравнения того или иного реального газа. Из-за сложности вычисления вириальных коэффициентов обычно ограничиваются расчетом первых двух коэффициентов. Тогда расчетное уравнение имеет вид:P·n = R·(1 – А/n - B / n²), (6.2)где А и В - первый и второй вириальные коэффициенты, являющиеся функцией только температуры.  
При расчете свойств многих реальных газов уравнения такого типа получили большое распространение. Уравнения состояния реального газа.Наиболее простым и качественно верно отображающим поведение реального газа, является уравнение Ван-дер-Ваальса:(P + a/n²)·(n – b) = R·T . (6.3)а, b – постоянные величины, первая учитывает силы взаимодействия, вторая учитывает размер молекул. 
a/n² – характеризует добавочное давление, под которым находится реальный газ вследствие сил сцепления между молекулами и называется внутренним давлением. Для жидких тел это давление имеет большие значения (например, для воды при 20⁰С составляет 1050 Мпа), а для газов из-за малых сил сцепления молекул оно очень мало. Поэтому внешнее давление, под которым находится жидкость, оказывает ничтожное влияние на её объем, и жидкость считают несжимаемой. В газах в виду малости значения a/n² внешнее давление легко изменяет их объем. 
Уравнение Ван-дер-Ваальса качественно верно отображает поведение жидких и газообразных веществ, для двухфазных состояний оно неприменимо. Уравнение Ван-дер-Ваальса при больших плотностях газа дает значительные ошибки. Кроме этого экспериментальным путем доказана, что коэффициенты а, b зависят от температуры и давления, причем эта зависимость очень сложная. 
М.П.Вукалович и И.И.Новиков в 1939 г. предложили новое универсальное уравнение состояния реальных газов с учетом ассоциации и диссоциации их молекул, который имеет следующий вид:(P + a/n²)·(n – b) = R·T (1 – С/( n ·Т^(3+2m)/2), (6.6)где a, b – постоянные уравнения Ван-дер-Ваальса; 
С, m – постоянные, определяемые на основании опытных данных.

29 Водяной пар .Наибольшее распространение Получил водяной пар, являющийся рабочим телом в паровых турбинах,а атомных установках, различных теплообменниках и тому подобное. Процесс превращения в-ва из жид. Состояния в газообразное н-ется парообразованием. Испарением н-ется процесс парообразования, который происходит всегда при любой температуре со свободной поверхности жидкости или тв. Тела. Интенсивность испарения возрастает с увеличением температуры жидкости. Процесс кипения заключается в том,что если к жидкости подвести теплоту,то при некоторой температуре зависящей от физических свойств рабочега тела и давления наступает процесс парообразования, как на свободной поверхности жидкости,как и внутри. Процесс кипения наступает тогда,когда давление насыщ. Паров внутри жидкости становится больше или равным давлению над жидкостью. Процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое или тв.называется конденсацией. Жид. Полученная при конденсации пара называется конденсатом. Процесс перехода тв.в-ва непосредственно в пар н-ется возгонкой, а обратный процесс называется десублимацией. Если парообразование жид.происходит в неограниченном пространстве, то вся она может превратится в пар. Если же парообразование ротекает в закрытом сосуде, то пар принимает max плотность при данной температуре и н-ется насыщенным. Это пар соприкасающийся с жид.и находится с ней в термическом равновесии. С изменением температуры жид.равновесие нарушается вызывая изменение плотности и давления насыщенного пара. Насыщенный пар в котором отсутствуют взвешанные высокодисперсные частицы с жид.фазой равномерно распределенный по всей массе сухого насыщ.пара н-ется сухим насыщенным паром. Состояние сухого насыщ. пара определяется только одним параметром или давлением,или объемом или температурой. Насыщенный пар в котором присутствуют взвешенные высокодисперсные частицы жид.фазы равномерно распределенные по всей массе сухого насыщенного пара н-ется влажным насыщенны паром. Отношение массы сухого насыщенного пара к сумме масс влажного насыщенного пара н-ется степенью сухости или паросодержанием X. Масовая доля кипящей жидкости в влажном паре равное единице X н-ется степенью влажности пара. Для кипящей жидкости при температуре насыщения X=0, а для сухого насыщенного пара X=1,вследствии степень сухости может меняться в пределах от 0 до 1,т. о. состояние влажного пара определяется 2-мя величинами температурой и давлением или температурой и степенью сухости пара. Если сухому насыщ.пару сообщить некоторое количество теплоты при постоянном давлении,то его t будет повышаться. Пар получаемый в этом процессе н-ется перегретым. Перегретый пар при данном давлении имеет более высокую температуру и удельный объем, чем сухой насыщенный пар. Перегретый пар над поверхностью жид.получить нельзя, t перегретого пара так же как и газа является функцией объема и давления. П.п. является ненасыщенным, т.к. при данном давлении удельный объем п.п. больше сухого насыщ.пара,а плотность меньше. По своим физ. св-вам,он приближается к газу и тем ближе,чем выше степень перегрева.

36.Топочные устройства. Топка – один из основных элементов котельного агрегата. В ней происходит процесс горения, при котором химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, передаваемую далее жидкости и пару, находящимся в котле. Печь, устройство, в котором в результате горения топлива или превращения электрической энергии выделяется тепло, используемое для тепловой обработки материалов или изделий либо для отопления. 
Существующие топочные устройства можно разделить на слоевые и камерные.  
Слоевые топки предназначены для сжигания твердого топлива в слое на колосниковой решетке. В камерных топках сжигается твердое топливо во взвешенном состоянии в виде пыли и дробленых частиц, а также жидкое, распыляемое с помощью форсунок, и газообразное. Камерные топки подразделяются на факельные и вихревые.  
На рис.15.1 показаны схемы слоевого, факельного и вихревого способов сжигания топлива. При слоевом способе сжигания необходимый для горения воздух попадается к слою топлива через колосниковую решетку.

Основные преимущества камерных топок заключаются в следующем: 
1) возможность экономичного использования практически всех сортов угля, в том числе и низкокачественных, которые трудно сжигать в слое; 
2) хорошее перемешивание топлива с воздухом, что позволяет работать с небольшим избытком воздуха (а=1,2-1,25); 
3) возможность повышения единичной мощности котельного агрегата: 
4) относительная простота регулирования режима работы и, следовательно, возможность полной автоматизации топочного процесса. Теплотехнические показатели работы топок.