Введение

ТЕПЛОТЕХНИКА

Курс лекций

 

 

Ярославль 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...........................................................................................................................
ЛЕКЦИЯ 1. Предмет и метод термодинамики.....................................................................
Термодинамическая система.............................................................................
Термодинамические параметры состояния.....................................................
Уравнение состояния.........................................................................................
Термодинамический процесс..........................................................................
Теплоемкость газов...........................................................................................
ЛЕКЦИЯ 2. Смеси идеальных газов....................................................................................
Аналитическое выражение первого закона термодинамики............................
ЛЕКЦИЯ 3. Внутренняя энергия...........................................................................................
Работа расширения..........................................................................................
Теплота................................................................................................................
Энтальпия..............................................................................................................
Энтропия..............................................................................................................
ЛЕКЦИЯ 4. Общая формулировка второго закона..............................................................
Прямой цикл Карно..............................................................................................
Обратный цикл Карно.........................................................................................
Изменение энтропии в неравновесных процессах...........................................
ЛЕКЦИЯ 5. Термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах.........
Эксергия................................................................................................................
ЛЕКЦИЯ 6. Термодинамические процессы реальных газов................................................
Уравнение состояния реальных газов...............................................................
ЛЕКЦИЯ 7. Уравнение первого закона термодинамики для потока...................................
Истечение из суживающегося сопла..................................................................
Основные закономерности течения газа в соплах и диффузорах...................
Расчет процесса истечения с помощью h-s диаграммы....................................
Дросселирование газов и паров..........................................................................
ЛЕКЦИЯ 8. Термодинамическая Эффективность циклов теплосиловых установок.........
Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания....................................
Циклы газотурбинных установок.......................................................................
Циклы паротурбинных установок....................................................................
Циклы Карно и Ренкина насыщенного пара. Регенерация теплоты...............
Цикл Ренкина на перегретом паре......................................................................
Термический КПД цикла....................................................................................
Теплофикация.......................................................................................................
ЛЕКЦИЯ 9. Основные понятия и определения....................................................................
Теория теплопроводности...................................................................................
Задачи....................................................................................................................
ЛЕКЦИЯ 10. Теплопередача....................................................................................................
Плоская стенка....................................................................................................
Цилиндрическая стенка......................................................................................
Интенсификация теплопередачи.......................................................................
Тепловая изоляция..............................................................................................
Задачи по теплопередаче....................................................................................
ЛЕКЦИЯ 11. Конвективный теплообмен. Основной закон конвективного теплообмена.
Пограничный слой..............................................................................................
Числа подобия.....................................................................................................
Массообмен..........................................................................................................
ЛЕКЦИЯ 12. Частные случаи конвективного теплообмена. Поперечное обтекание одиночной трубы и пучка труб..........................................................................
Течение теплоносителя внутри труб.................................................................
Теплоотдача при естественной конвекции........................................................
Теплоотдача при конденсации............................................................................
Ориентировочные значения коэффициентов теплоотдачи..............................
ЛЕКЦИЯ 13. Описание процесса излучения. Основные определения...............................
Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде..............................
Перенос лучистой энергии в поглощающей и излучающей среде.................
ЛЕКЦИЯ 14. Теплообменные аппараты................................................................................
Типы теплообменных аппаратов.......................................................................
Расчетные уравнения..........................................................................................
ЛЕКЦИЯ 15. Термодинамический анализ топливосжигающих устройств.......................
Полезная тепловая нагрузка печи.......................................................................
Расчет процесса горения топлива в печи............................................................
Тепловой баланс печи, коэффициент полезного действия, расход топлива...
ЛЕКЦИЯ 16. Котельные установки. Общие сведения........................................................
Устройство парового котла..................................................................................
Тепловой баланс парового котла. Коэффициент полезного действия.............
ЛЕКЦИЯ 17. Состав и основные характеристики жидкого топлива...................................
Состав и основные характеристики газообразного топлива.............................
Теплота сгорания топлива....................................................................................
Количество воздуха, необходимого для горения. Теплота «сгорания» воздуха.................................................................................................................
Объемы и состав продуктов сгорания..................................................................
ЛЕКЦИЯ 18. Вторичные энергоресурсы. Классификация ВЭР..........................................
Методы использования тепловых ВЭР................................................................
Установки для внутреннего теплоиспользования...............................................
Котлы-утилизаторы..............................................................................................
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ..............................................................

ВВЕДЕНИЕ

 

В последние годы ученые всего мира со все большим беспокойством говорят о повышении концентрации СО₂ в атмосфере. Если эти опасения подтвердятся, человечеству в не таком уж отдаленном будущем придется резко ограничить потребление углеродсодержащих топлив. Кроме выбросов СО₂ топливосжигающие и теплоэнергетические установки производят тепловые загрязнения (выбросы нагретой воды и газов), химические (оксиды серы и азота), золу и сажу, которые с увеличением масштаба производства также создают серьезные проблемы.

Однако экономические факторы стимулируют резкое увеличение степени использования добываемого топлива. Вместе с тем пока еще энергетическая эффективность многих технологических процессов чрезвычайно низка, ибо технологи, разрабатывая соответствующие процессы, зачастую не ставили во главу угла вопросы экономии топлива.

Высокие цены на топливо (прежде всего нефть) на мировом рынке стимулируют разработку энергосберегающих технологий. Главная роль в разработке менее энергоемких технологий принадлежит технологам. Эту задачу невозможно решить без глубоких знаний основных законов теплотехники.

Сегодня выгоднее вкладывать средства не в увеличение добычи топлива, чтобы продолжать расходовать его с низкой эффективностью, а в разработку технологических процессов, обеспечивающих более экономное его использование. В целом более 90 % всей используемой человечеством энергии приходится на ископаемые органические топлива. Это определяет роль теплотехники – общеинженерной дисциплины, изучающей методы получения, преобразования, передачи, и использования теплоты и связанных с этим аппаратов и устройств.