Параметры состояния и уравнения состояния термодинамической системы. Уравнения состояния идеального и реального газа.

Термодинамическая система

- совокупность макроскопич. тел, к-рые могут взаимодействовать между собой и с др. телами (внеш. средой) - обмениваться с ними энергией и веществом. Т. с. состоит из столь большого числа структурных частиц (атомов, молекул), что её со-стойние можно характеризовать макроскопич. параметрами: плотностью, давлением, концентрацией веществ, образующих Т. с., и т. д.

Т. с. находится в равновесии, если параметры системы с течением времени не меняются и в системе нет к.-л. стационарных потоков (теплоты, вещества и др.). Для равновесных Т. с. вводится понятие температуры как параметра состояния, имеющего одинаковое значение для всех макроскопич. частей системы. Число независимых параметров состояния равно числу степеней свободы Т. с., остальные параметры могут быть выражены через независимые с помощью уравнения состояния. Свойства равновесных Т. с. изучает термодинамика равновесных процессов (термостатика), свойства не-равновесных систем - термодинамика неравновесных процессов.

В термодинамике рассматривают: з а к р ы т ы е Т. с., не обменивающиеся веществом с др. системами; открытые системы, обменивающиеся веществом и энергией с др. системами; а д и а б а т н ы е Т. с., в к-рых отсутствует теплообмен с др. системами; и з о л и р о в а н н ы е Т. <е., не обменивающиеся с др. системами ни энергией, ни веществом. Если система не изолирована, то её состояние может изменяться; изменение состояния Т. с. наз. т е р м од и н а м и ч е с к и м п р о ц е с с о м. Т. с. может быть физически однородной (гомогенной системой)и неоднородной (гетерогенной системой), состоящей из нескольких однородных частей с разными физ. свойствами. В результате фазовых и хим. превращений гомогенная Т. с. может стать гетерогенной и наоборот.

 

Термодинамические процессы

Термодинамические процессы и циклы Определение: Если в термодинамической системе меняется хотя бы один из параметров любого входящего в систему тела, то в системе происходит термодинамический процесс. Основные термодинамические параметры состояния Р, V, Т однородного тела зависят один от другого и взаимно связаны уравнением состояния: F (P, V, Т). Для идеального газа уравнение состояния записывается в виде: P × v = R × T где: P - давление; v – удельный объем; T – температура; R – газовая постоянная (у каждого газа свое значение).

Если известно уравнение состояния, то для определения состояния простейших систем достаточно знать две независимые переменные изтрех Р = f1 (v, т); v = f2 (Р, Т); Т = f3 (v,Р)

Термодинамические процессы часто изображаются на графиках состояния, где по осям отложены параметры состояния. Точки, на плоскости такого графика, соответствуют определенному состоянию системы, линии на графике соответствуют термодинамическим процессам, переводящим систему из одного состояния в другое.

Рассмотрим термодинамическую систему, состоящую из одного тела – какого либо газа в сосуде с поршнем, причем сосуд и поршень в данном случае является внешней средой. Пусть, для примера, происходит нагрев газа в сосуде, возможны два случая: если поршень зафиксирован и объем не меняется, то произойдет повышение давления в сосуде. Такой процесс называется изохорным (v=const), идущий при постоянном объеме.

Рисунок 1. Изохорные процессы в P – T координатах (v1>v2>v3).

eсли поршень свободен то нагреваемый газ будет расширятся при постоянном давлении такой процесс называется изобарным (P=const), идущим при постоянном давлении.;

 

Рисунок 2. Изобарные процессы в v – T координатах P1>P2>P3

Если, перемещая поршень, изменять объем газа в сосуде то, температура газа тоже будет изменяться, однако можно охлаждая сосуд при сжатии газа и нагревая при расширении можно достичь того, что температура будет постоянной при изменениях объема и давления, такой процесс называется изотермическим (Т=const).

 

Рисунок 3. Изотермические процессы в P – v координатах T1>T2>T3

Процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой, называется адиабатным, при этом количество теплоты в системе остается постоянными (Q=const). В реальной жизни адиабатных процессов не существует поскольку полностью изолировать систему от окружающей среды не возможно.

 

 

Рисунок 4. Примерный график адиабатного процесса в P – v координатах

Определение: Круговой процесс (Цикл) это совокупность любого числа отдельных процессов, возвращающих систему в первоначальное состояние.

4)Первый закон термодинамики

Формулировка:

В изолированной термодинамической системе сумма всех видов энергии является величиной постоянной.

Этот закон является частным случаем всеобщего закона сохранения и превращения энергии, который гласит, что энергия не появляется и не исчезает, а только переходит из одного вида в другой. Из этого закона следует, что уменьшение общей энергии в одной системе, состоящей из одного или множества тел, должно сопровождаться увеличением энергии в другой системе тел. Существую другие формулировки этого закона:

Не возможно возникновение или уничтожение энергии (эта формулировка говорит о невозможности возникновения энергии из ничего и уничтожения ее в ничто).

Любая форма движения способна и должна превращаться в любую другую форму движения (эта философская формулировка подчеркивает неуничтожимость энергии и ее способность взаимопревращаться в любые другие виды энергии).

Вечный двигатель первого рода невозможен. (Под вечным двигателем первого рода понимают машину, которая была бы способна производить работу не используя никакого источника энергии).

Теплота и работа являются двумя единственно возможными формами передачи энергии от одних тел к другим

 

5)Работа и теплота как формы передачи энергии Изменить внутреннюю энергию тела можно разными способами. Механический способ. В цилиндре с подвижным поршнем находится идеальный газ. Пусть на поршень действует внешняя сила, достаточно быстро сжимая газ и совершая работу по преодолению сил сопротивления газа. При сжатии газа его внутренняя энергия увеличивается за счет со* вершения поршнем механической работы. При расширении газа его внутренняя энергия уменьшается, превращаясь в механическую энергию движущегося поршня. Теплота и работа являются не видом энергии, а формой ее передачи, они существуют лишь в процессе передачи энергии. Беспорядочное движение микроскопических частиц связано с содержанием в веществе теплоты — особой формы энергии. Эта связь достаточно очевидна на примере зависимости броуновского движения от количества сообщенного телу тепла.Макроскопическая характеристика теплового движения — температура. Температура есть мера содержащегося в теле тепла. Она же определяет направление перехода тепла — от более нагретого тела к менее нагретому. Если температуры тел одинаковы, то передачи тепла от одного тела к другому не происходит.Рассматривая теплоту как форму энергии, необходимо связать ее с кинетической энергией частиц. Чем больше нагрето тело, тем больше и кинетическая энергия его частиц. Таким образом, кинетическую энергию движения частиц так же, как и температуру, можно рассматривать как меру теплового движения. Естественно предположить, что обе эти величины связаны между собой. На существование такой связи указывает, например, аналогия между переходом теплоты от одного тела к другому и передачей кинетической энергии при столкновении упругих тел.

 

Второй закон термодинамики

Р. Клаузиус (1850 г.) сформулировал так: теплота не может сама собой переходить от менее нагретого тела к более нагретому, т. е. некомпенсированный переход теплоты от тела с меньшей температурой невозможен.

Позднее Р. Клаузиус и В. Томсон (Кельвин) дали наиболее общие формулировки второго закона термодинамики, из которых следует, что:

1. Невозможен процесс, при котором теплота переходила бы самопроизвольно от холодных тел к телам нагретым.

2. Не вся теплота, полученная от теплоотдатчика, может перейти в работу, а только часть ее. Часть теплоты должна перейти в теплоприемник.

 

7) Вода и водяной пар нашли широкое применение в качестве рабочих тел в паровых турбинах тепловых машин, атомных установках и в качестве теплоносителей в различного рада теплообменных аппаратах химико-технологических производств.

Газообразное тело, сосуществующее с кипящей жидкостью называется паром и значительно отличается по своим термодинамическим свойствам от свойств идеального газа.

Парообразованием называется процесс превращения вещества из жидкого состояния в парообразное.

Кипением называется процесс превращения жидкости, кипящей во всем её объеме, в пар при подводе к ней теплоты, а при отводе от пара теплоты происходит обратный процесс - конденсация. Пар, соприкасающейся с жидкостью, из которой он получается и находящейся с ней в термодинамическом равновесии называется насыщенным.

Сухой насыщенный пар - пар, не содержащий в себе жидкость.

Влажным паром называется механическая смесь, состоящая из сухого пара и мельчайших капелек жидкости и характеризуется степенью сухости - Х или степенью влажности - (1 - Х).

Перегретым паром называется пар, полученный из сухого насыщенного пара при подводе к нему при P = Const некоторого количества теплоты и вызванного этим повышением его температуры. Разность между температурами перегретого пара - tП и сухого насыщенного - tН называется степенью перегрева.

До сих пор для реальных газов предложено много уравнений состояния. Однако все они относятся только к ограниченной области состояний. Для технически важных веществ, например, для водяного пара разработаны довольно точные уравнения, с помощью которых рассчитаны параметры и функции состояния в широкой области температур и давлений и сведены в таблицы и на их основе эти характеристики графически представлены в виде диаграмм в P - V, T - S и h - S координатах. Эти диаграммы дают возможность наглядно представить процессы и их энергетические особенности.

Фазовая P - V диаграмма системы, состоящей из жидкости и пара, представляет собой график зависимости удельных объемов кипящей воды - v' и сухого насыщенного пара - v" от давления.

 

Температурное поле.

Всякое физическое явление в общем случае сопровождается изменением в пространстве и времени существенных для данного явления физических величин. Процесс теплопроводности как и другие виды теплообмена может иметь место только при условии, что в различных точках тела или системы тел, температура не одинакова в общем случае процесс передачи теплоты, теплопроводностью сопровождается изменением температуры как в пространстве так и во времени.

Аналитическое исследование теплопроводности сводится к нахождению следующего уравнения:

t=f (x, y, z, τ) (1)

Это уравнение приставляет собой математическое ворожение температурного поля.

Температурное поле – это совокупность точек тела имеющих различную температуру.

Различают: стационарные и нестационарные температурные поля. Уравнение (1) является записью наиболее общего вида температурного поля, когда температура изменяется с течением времени. Такое поле отвечает неустановившемуся режиму теплопроводности и температурного название нестационарного температурного поля.

Если тепловой режим является установившемся и температура в каждой точке поля с течением времени остается неизменной, то такое температурное поле называется стационарным. Температура в этом случае является функцией только координат:

t=f (x, y, z);

 

 

 

Конвективный теплообмен.

Под конвенцией понимают процесс передачи теплоты из 1-ой части пространства в другую движущимися потоками жидкости или газа в зависимости от причины вызывающей движения конвекция может быть:

1. Свободная (естественная конвекция) она возникает из-за разности плотностей неравномерной нагретой среды.

2. Вынужденная конвекция она происходит за счет действия внешних сил и принудительно движение среды осуществляется нагнетателями (насосами, вентиляторами или компрессорами).

Конвективный теплообмен между потоками теплоносителей и поверхностью называется конвективной теплоотдачей и описывают уравнение Ньютона — Рихмана

Q_к=α_{к *} F_* ∆t; (Вт)

q_к=α_{к *} ∆t;

где: ∆t — средняя разность температур между греющей средой и нагреваемой поверхностью или температурный напор (измеряется в градусах); α_к — (коэффициент теплоотдачи) — это количество в единицу времени от стенки к окружающей среде при условии разности температур между ними в 1 градус;

α_к= ;

Величину обратную коэффициенту теплоотдачи называется термическим сопротивлением теплоотдачи.

Термическое сопротивление теплопроводности

Коэффициент конвективной теплоотдачи зависит от многих составляет от 2-х (при свободном движении воздуха до 5 тысяч и более; при вынужденном движении воды в трубах) он зависит от скорости потока и характера движения, от формы и размера обтекаемого тела и от свойств и состояние среды.

 

12) Лучистый теплообмен — перенос тепловой энергии в виде электромагнитных волн между двумя взаимно излучающими поверхностями. Интенсивность излучения зависит от взаимного расположения поверхностей, излучательной и поглощательной способности тел. Отличается от теплопроводности иконвекции тем, что теплота в этом случае может передаваться через вакуум. Сходство же его с другими способами передачи тепла в том, что он тоже обусловлен разностью температур. Тепловое излучение — это один из видов электромагнитного излучения. Другие его виды — радиоволновое, ультрафиолетовое и гамма-излучения — возникают в отсутствие разности температур.

На рисунке представлена зависимость энергии теплового (инфракрасного) излучения от длины волны. Тепловое излучение может сопровождаться испусканием видимого света, но его энергия мала по сравнению с энергией излучения невидимой части спектра.

Интенсивность теплопередачи путем теплопроводности и конвекции пропорциональна температуре, а лучистый тепловой поток пропорционален четвертой степени температуры и подчиняется закону Стефана — Больцмана

где, как и ранее, q — тепловой поток (в джоулях в секунду, т.е. в Вт), A — площадь поверхности излучающего тела (в м²), а T₁ и T₂ — температуры (в кельвинах) излучающего тела и окружения, поглощающего это излучение. Коэффициент s называется постоянной Стефана — Больцмана и равен (5,66961 + 0,00096)·10^—8 Вт/(м² ·К⁴).

 

Системы теплоснабжения.

Основное назначение любой системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты, требуемого качества.

В зависимости от размещения источника теплоты по отношению к потребителям системы теплоснабжения делятся на: децентрализованные(индивидуальные, местные), централизованные.

В децентрализованных сист. Источник теплоты и теплоприемник либо совмещены в одном агрегате, либо расположены столь близко, что передача теплоты может осуществляться практически без промежуточного звена, т.е. тепловой сети.

 

18.Системы централизованного теплоснабжения (водяные системы). Схемы присоединения абонентских установок.

В системах централизованного теплоснабжения источник теплоты и теплоприемник размещены раздельно, часто на значительном расстоянии, поэтому теплота от источника до потребителя передается по тепловым сетям.

Процесс централизованного теплоснабжения состоит из 3х последовательных операций: подготовка теплоносителя, транспортировка теплоносителя, использование теплоносителя.

Подготовка теплоносителя производится в специальных теплоподготовительных установках на ТЭЦ, а также в городских, районных или в промышленных котельных. В качестве теплоносителя используется вода или вод. пар.

Применяются 2 схемы присоединения абонентов: зависимая(вода из тепловой сети поступает прямо в прибор абонентской установки, и давление в абонентской установке зависит от давления в тепловой сети), независимая(сетевая вода проходит через теплообменник, в котором нагревает вторичный теплоноситель, используемый в абонентской установке. При этой схеме давление в местной сети не зависит от давления в тепловой сети).

а) зависимая схема

б) зависимая с элеваторным смешением

в) зависимая с насосным смешением

г)независимая

д)отопление + одноступенчатая система ГВС

е)отопление + двухступенчатая смешанная система ГВС

ж) отопление + двухступенчатая последовательная система ГВС

1)Воздушный кран

2)Нагревательный прибор

3)Элеватор

4)Насос

5)Расширительный сосуд

6)Отопительный нагреватель

7)Насос циркуляционный

8)Водоразборный кран

9)Подогреватель ГВС одноступенчатый

10, 11)Подогреватель ГВС верхней и нижней ступени

12)Сетевой насос

13)Подпиточный насос

14) подогреватели сетевой воды

15)пиковый водогрейный котел

Расположение.

В зависимости от того, где располагается установка, выделяются:

• Крышные;
• Встроенные в здание;
• Блочно-модульные;
• Рамные.

В системе каждого отопления главным ее элементом является котел. Он выполняет основную функцию – нагревание. В зависимости от того, на какой основе работает вся система и котел в частности, существуют следующие типы котлов:

• Паровые котлы
• Водогрейные;
• Смешанные;
• Котлы на диатермическом масле.

Любая отопительная система работает, как ранее было замечено, от того или иного типа сырья, топлива или природного ресурса. В зависимости от этого котлы делятся на:

• Твердотопливные. Для этого используются дрова, уголь и другие виды твердого топлива.
• Жидкотопливные – масло, бензин, мазут и другие.
• Газовые.

Смешанные или комбинированные. Предполагается использование различных видов и типов топлива.

 

37) Высшая и низшая теплоты сгорания, условное топливо

Теплота сгорания топлива - кол-во теплоты, выд-ся при полном сгорании 1кг твёрдого или жидкого топлива МДж/кг или 1м³ газообразного топлива, опр-ся оно экспериментально.

Высшая теплота сгорания топлива Q_В^Р- это общее кол-во тепла, выд-ся при полном сгорании 1кг тв-го или жидкого тела…, с учётом превращения водяных паров, выд-хся при сжигании топлива в жидкость.

Низшая теплота сгорания Q_H^p- -//- за вычетом тепла, парообр-я водяных паров.

Условное топливо- 1-ца учёта тепловой ценности топлива, прим-я для сапостовления различных видов топлива. Теплота сгорания усл-го топлива 29,3МДж/кг.

Для пересчёта топлива в усл-е исп-ся калорийный коэф-т

B_ут=BЭ_к

Э_к=Q_h^p/Q_h^p(у.т)

38) Определение количества воздуха, необходимого для горения топлива. Определение объема продуктов сгорания топлива.

Теоретический объём воздуха, необходимый для сжигания твёрдого и жидкого топлива:

V₀=0.0889(C^p+0.375_*S^p)+0.265H^p-0.03330

V₀=0.0476[0.5CO+0.5H₂+1.5H₂S+z(m+n/4)C_mH_n-O₂] m³/m³

В действительности до полного сжигания топлива необходимогонесколько больше воздуха, чем рассчит-но теоретически, это связано с особенностями процесса горения топлива.

Коэффициентом избытка воздуха наз-ся соотношение действительного объёма воздуха и теоретически-необходимого для горения

α=V_d/V₀=1,05-1,3

При сжигании топлива образуются дымовые газы, состоящие из C0_2,S0₂,N_2,H₂0,дельта V, где дельта V-избыток воздуха.

Объём сухих 3-ёх атомных ж,тв.

V_ro2=1,866_*(c_p+0,375_*S^p)/100

Газ

V_ro2=0,01[CO₂+CH₄+сумм m_*C_mH_n+H₂S

Теоретический объём азота:

V_n2=0,79_*V₀

Объём водяных паров

V_H2O=0,111H^p+0,124W^p+0,0161V₀

Газ

V_H20=0,01[H₂S+H₂+сумм n/2(C_mH_n)+0,124d_r)+0,0161V₀, где d_r-влажность топлива г/кг.

Теоретический объём кол-ва дымовых газов V_r⁰=V_N⁰+V_RO2+V_H20

Действительный объём продуктов сгорания

V_r=V_r⁰+(α-1)1,0161V₀

 

39) Уравнение теплового баланса котельного агрегата. КПД котельного агрегата и расход топлива.

Тепловой баланс котла характеризует равенство между приходом и расходом теплоты.

Qприх=Qрасп

Приходная часть теплового баланса записывается Qприх=Qp^p=СуммQхим+СуммQфиз+Qэл

Qхим-внесённая химическая теплота.

Qхим=Qн^p+(Qэкз +Qэнд)

Учитывая, при испарении теплоты в экзотермических реакций возможных при осуществлении неполных технологических процессов.

Q_энд учитывается трата теплоты на возможные эндотермические реакции.

Внесённая физическая теплота:

Q_физ=Q_ft+Q_фв+Q_пар+Q_эр

Q_ft-физическая теплота(энтальпия топлива).

Q_ft=c_t*t_t, Мдж/кг.

Q_фв-энтальпия воздуха, поступившего в котёл через воздухо-нагреватель.

Q_фв=β(H_вп-H_хв),Мдж/кг.

Β-отношение кол-ва воздуха на входе в воздухонагреватель к теоретически-необходимому.

H_вп=V_0*c_в*t_вп- это энтальпия с теоретически-необходимого подогретого воздуха до t=t_вп.

H_хв-энтальпия теоретически-необходимого холодного воздуха.

Q_пар-теплота, вносимая в агрегат паром при паровом распыливании мазута или при подаче под решётку пара при слоевом сжигании топлива.

Q_пар=G_n*(h_n-2.51) Мдж/кг.

G_n-удельный расход пара.

h_n-энтальпия пара.

2.51-это примерное значение энтальпии пара в дымовых газах.

Q_эр-теплота дымовых газов, использующихся в качестве источника теплоты в котлах-утилизаторах.

Q_прих=Q_эт

Вел-ну Q_эл-включатют в ур-е баланса при выработке пара с использованием в кач-ве теплоты электроэнергии.

Q_прих=Q_эл

При составлении теплового баланса для котла, рабочего на органическом топливе, при отсутствии выроботки пара, за счёт теплоты экзотерм-ких реакций, прих-ю часть баланса можно принять Q_h^p=Q_p^h=Q_прикл.

Отношение кол-ва теплоты полезной затраченной на выр-ку пара к теплоте топлива наз-ся коэф-том полезного действия.

h_n=Q_пол/Q_H^p=D(h_nn-h_ng)/B_*Q_hp*100%

Расход топлива

B=D(h_nn-h_ng)/H_H^ph_n, кг/с.

 

Водный режим парового котла

-поддержание определённых качеств и показателей поступающей в котёл и циркулирующей в нём котловой воды с целью предохранения поверхности нагрева котла, а также от отложения солей и коррозии.

Вода, на разных стадиях процесса находится в разных агрегатных состояниях и имеет следующие названия:

· Исходная вода-вода, полученная из истоков водоснабжения и подводящаяся к дальнейшей обработке.

· Питательная вода-вода, подаваемая питательными насосами в котёл.

· Котловая вода-вода, циркулирующяяся в контуре котла.

· Добавочная вода-вода, специально приготовленная в установках, которая предназначена для питания котлов, дополнительно к возвращаемому конденсатом.

Качество исходной, подпиточной, питательной и котловой воды хар-ся количеством взвешенных частиц сухим остатком, общим солесодержанием, жёсткостью, щелочностью, содержанием кремниевой теплоты, наличием активных газов.

 

26) Устройство элеватора, коэффициент смешения

Элеватор состоит из следующих основных составных частей: головки приводной, привода, ловителя, средних секций кожуха, ходовой части, секции натяжной.

Ходовая часть приводится в движение приводным барабаном, установленным в головке приводной (верхней части элеватора) и соединенным с приводом. Необходимое прижатие ленты к барабану создается весом движущихся частей элеватора и транспортируемого груза, а также усилием натяжного устройства, расположенного в секции натяжной (нижней части элеватора).

Привод поставляется отдельным грузовым местом и на месте эксплуатации должен быть смонтирован в соответствии с (рис. 1) рядом с приводной головкой на отдельной площадке обслуживания. Площадка обслуживания должна иметь размеры позволяющие обеспечить свободный доступ к оголовку элеватора (головке приводной и приводу) для проведения ремонтных и профилактических работ. Для обслуживания ходовой части в головке приводной и секции натяжной имеются люки.

Для предохранения элементов элеватора от поломки в случае обрыва или застопоривания тягового органа (завал приемной части грузом или попадание в ковши посторонних предметов) элеватор снабжен устройством контроля скорости, не позволяющим включить привод до устранения причин застопоривания или обрыва ленты. Шахта элеватора должна быть герметичной. Для герметичности элеватора, между секциями устанавливаются резиновые прокладки. При транспортировании пылевыделяющих материалов шахты элеваторов должны находиться под постоянным разряжением.При транспортировке холодного материала в нижней части кожуха элеватора под влиянием подпора воздуха, увлекаемого материалом, создаётся давление, в верхней части разряжение. Распределение статического давления в кожухе элеватора при горячем материале меняется под действием конвекционного тока нагретого воздуха. У башмака элеватора возникает разряжение, а у головки образуется давление. Для элеваторов высотой до 10 м, транспортирующих холодный материал, можно ограничится отсосом запылённого воздуха только от башмака (натяжной секции). Во всех остальных случаях рекомендуется аспирировать нижнюю и верхнюю часть элеватора.). Приямок ограждается барьером не ниже 1 м с обшивкой по низу на 20 см. Насыпной груз поступает в нижнюю часть элеватора через загрузочную воронку, засыпается в ковши, поднимается вверх и выдается за счёт центробежной силы через разгрузочный патрубок, расположенный в верхней части. При подаче материала в загрузочный носок нижней секции необходимо обеспечить равномерность подачи материала. Перегрузка элеватора транспортируемым материалом не допускается. Производительность агрегата подающего в элеватор материал не должна превышать максимальной производительности элеватора в соответствии с данным руководством по эксплуатации. Неравномерная, превышающая производительность элеватора подача материала может привести к заклиниванию натяжного барабана и останову элеватора

25) Трубы, применение для сооружения теплопроводов, основные требования

Теплопровод - труба, предназначенная в теплоснабжении для передачи теплоносителя (горячей воды или пара) потребителю. Существуют подземный и надземный способы прокладки теплопровода. Подземный — основной для городов и населенных пунктов, так как при нем не загромождается территория, не ухудшается архитектурный облик жилых районов, снижаются теплопотери за счет теплозащитных свойств грунта. На промышленных площадках этот способ применяется при наличии проездов, ненасыщенных подземными коммуникациями. Возможно использование для технологических прокладок единых коллекторов. Промерзание грунта не опасно для теплопровода. Чем меньше глубина заложения тепловой сети, тем меньше объем земляных работ и ниже стоимость ее строительства. Подземные тепловые сети чаще всего прокладывают на глубине 0,5—2 м ниже поверхности земли, предпочтительно выше уровня грунтовых вод. При отсутствии такой возможности предусматривают попутный дренаж для понижения уровня вод в зоне заложения, а для наружных поверхностей строит, конструкций и закладных деталей — обмазочную битумную изоляцию. При невозможности устройства попутного дренажа предусматривают оклеечную гидроизоляцию из битумных рулонных материалов с защитными ограждениями на высоту, превышающую максимальный уровень грунтовых вод на 0,5 м, или другую эффективную гидроизоляцию. Трассу тепловых сетей в городах и других населенных пунктах располагают в отведенных для инженерных сетей технических полосах параллельно красным линиям улиц, дорог и проездов вне проезжей части и полосы зеленых насаждений. Внутри микрорайонов и кварталов трассу тепловых сетей предусматривают также вне проезжей части дорог. Заглубление тепловых сетей от поверхности земли или дорожного покрытия принимают, м, не менее: до верха перекрытий каналов и тоннелей — 0,5, до верха перекрытий камер — 0,3, до верха оболочки бесканальной прокладки — 0,7. Строительные конструкции тепловых сетей при подземной прокладке принимают сборными из унифицированных железобетонных и бетонных элементов. Каркасы, кронштейны и другие опорные строительные конструкции под теплопроводы в местах, доступных для обслуживания, предусматривают из металла с антикоррозийным покрытием, а в местах, недоступных для обслуживания, — из сборного и монолитного железобетона. Находящиеся в эксплуатации полупроходные каналы являются переходной ступенью между проходными и непроходными каналами тепловых сетей, габариты их меньше, чем проходных. Их применяют для двухтрубных тепловых сетей в стесненных условиях местности, на отдельных участках, например для прокладки теплопроводов под железнодорожными путями, а также под центральными проездами городских улиц с интенсивным уличным движением, где затруднено вскрытие поверхности земли для осмотра и ремонта трубопроводов. Осмотр и ремонт теплопроводов в полупроходных каналах допускаются только при отключении теплоносителя. Проходные и полупроходные каналы проектируют прямоугольной или цилиндрической формы. Все большее развитие получает бесканальная прокладка теплопроводов.

Опоры и компенсаторы

Для правильной работы компенсатора надо ограничивать участок, изменение которого он будет воспринимать, и обеспечить свободное перемещение трубопровода на этом участке. Для этих целей монтируются неподвижные и направляющие (подвижные) опоры.

Определение того, какими должны быть опоры системы трубопроводов является наиболее важной задачей при расчете трубопроводов и, в частности, при выборе сильфонных компенсаторов.

Установка более одного компенсирующего устройства между двух неподвижных опор не рекомендуется, потому, что в противном случае невозможно достоверно определить распределение нагрузки между двумя компенсационными устройствами. Таким образом, между двух неподвижных опор устанавливают только одно устройство.

Сопротивление неподвижных и направляющих опор нагрузкам и моментам сил, возникающим на участке трубопровода, очень важно, т.к. опоры предназначены для предохранения конструкции трубопровода от действия чрезмерных нагрузок. Конструкция опор определяется расчетом на прочность с учетом всех возможных нагрузок.

Сдвиговые усилия относительно оси трубопровода могут быть следствием неправильного монтажа. Нехватка направляющих опор часто является причиной ошибок и неточностей при монтаже. Таким образом, осевой компенсатор, рассчитанный лишь на восприятие осевых нагрузок, может быть деформирован и преждевременно выйти из строя под их воздействием.

Неподвижные опоры:

Предназначены для сопротивления осевым нагрузкам от сжатого сильфона компенсатора, находящегося под давлением, гидродинамическим нагрузкам, силам трения и прочим нагрузкам на трубопровод. Они фиксируют трубопровод в определенном положении и воспринимают усилия, даже при наличии компенсатора.

Направляющие опоры:

Их роль - предотвращение возникновения сдвиговых нагрузок на компенсаторы и элементы конструкций трубопровода. Направляющие (подвижные) опоры обеспечивают передвижение участка трубопровода в определенном положении. Также, при монтаже выполняют роль элементов предотвращающих возникновения несоосности при монтаже. Трение в элементах направляющих опор должно быть минимизировано.

 

Термодинамическая система

- совокупность макроскопич. тел, к-рые могут взаимодействовать между собой и с др. телами (внеш. средой) - обмениваться с ними энергией и веществом. Т. с. состоит из столь большого числа структурных частиц (атомов, молекул), что её со-стойние можно характеризовать макроскопич. параметрами: плотностью, давлением, концентрацией веществ, образующих Т. с., и т. д.

Т. с. находится в равновесии, если параметры системы с течением времени не меняются и в системе нет к.-л. стационарных потоков (теплоты, вещества и др.). Для равновесных Т. с. вводится понятие температуры как параметра состояния, имеющего одинаковое значение для всех макроскопич. частей системы. Число независимых параметров состояния равно числу степеней свободы Т. с., остальные параметры могут быть выражены через независимые с помощью уравнения состояния. Свойства равновесных Т. с. изучает термодинамика равновесных процессов (термостатика), свойства не-равновесных систем - термодинамика неравновесных процессов.

В термодинамике рассматривают: з а к р ы т ы е Т. с., не обменивающиеся веществом с др. системами; открытые системы, обменивающиеся веществом и энергией с др. системами; а д и а б а т н ы е Т. с., в к-рых отсутствует теплообмен с др. системами; и з о л и р о в а н н ы е Т. <е., не обменивающиеся с др. системами ни энергией, ни веществом. Если система не изолирована, то её состояние может изменяться; изменение состояния Т. с. наз. т е р м од и н а м и ч е с к и м п р о ц е с с о м. Т. с. может быть физически однородной (гомогенной системой)и неоднородной (гетерогенной системой), состоящей из нескольких однородных частей с разными физ. свойствами. В результате фазовых и хим. превращений гомогенная Т. с. может стать гетерогенной и наоборот.

 

Параметры состояния и уравнения состояния термодинамической системы. Уравнения состояния идеального и реального газа.

термодинамическиепараметры - физ. величины, характеризующие равновесное состояние термодинамич. системы: темп-pa, объём, плотность, давление, намагниченность, электрич. поляризация и др. Различают экстенсивные П. с., пропорциональные объёму или масс системы внутренняя энергия U, энтропия S, энтальпия Н, Гельмголъцаэнергия, или свободная энергия F, Гиббса энергия G, и интенсивныеП. с., не зависящие от массы системы темп-pa Т, давление Р,концептрация с, хим. потенциал.В состоянии термодинамич. равновесия П. с. не зависят от времени и пространств. <координат. В неравновесном квазиравновесном состоянии П. с. могут зависетьот координат и времени.

Термодииамич. состояние определяется заданиемсовокупности независимых П. с. Однако не все П. с. являются независимыми. Уравнениесостояния выражает зависимые П. с. через независимые; напр., давлениеявляется ф-цией темп-ры и объёма Р = P(V, Т). Объём является внешнимП. с., т. к. определяется положением внеш. тел (стенки сосуда, положениепоршня). Темп-pa зависит только от внутр. состояния системы и наз. внутреннимП. с. В общем случае Р= Р(а1,..., а п, Т), где а i - внеш. П. с.