Смысловой модуль ІІ. Реальные газы. Водяной пар.

Реальные газы. Уравнение состояния реальных газов. Термодинамические процессы реальных газов и водяного пара. Термодинамика потока рабочего тела. Циклы газовых двигателей. Циклы паросиловых установок. Циклы простейшей холодильной машины и теплового насоса.

Смысловой модуль 3. Теория тепло- и массообмена.

Основные понятия тепло- и массообмена. Теплопроводность. Конвективный теплообмен. Излучение. Массообмен. Числа подобия тепло- и массообмена. Сложный вид теплообмена. Расчет теплообменных аппаратов.

Смысловой модуль 4. Промышленное теплоэнергетическое оборудование.

Общая характеристика топлива и топочного оборудования. Расчет процесса горения топлива. Котельные установки. Принцип работы и эксплуатация паровых котлов.

Цель:

- формирование знаний о физико-химической сущности процессов и использование основных законов термодинамики в комплексной производственно-технологической деятельности;

- формирование знаний о закономерностях взаимного преобразования различных видов энергии в процессах, происходящих в макроскопических системах и сопровождающихся тепловыми эффектами;

- формирование знаний по теории процессов теплообмена; формирование знаний необходимых для расчета и грамотной эксплуатации технологического (теплового и холодильного) оборудования пищевых производств;

- решение вопросов оптимизации работы теплоэнергетических установок и защиты окружающей среды.

Задачи: обеспечение базовой теплотехнической подготовки, включающей освоение основных законов термодинамики и методов их применения для анализа и расчета процессов, используемых в тепловых машинах и других теплотехнических установках; получение навыков работы с литературными и электронными базами справочных данных; освоение методов расчета термодинамических процессов в разнообразных теплоэнергетических и низкотемпературных установках; освоение методов термодинамического анализа и оценки эффективности процессов и циклов теплосиловых, теплонасосных и холодильных установок, котлоагрегатов.

Знания, полученные при изучении дисциплины «Теплотехника», будут использовании в таких курсах как «Оборудование отрасли», «Процессы и аппараты пищевых производств» и при выполнении квалификационной выпускной работы.

Смысловой модуль 1.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

1.1 Основные понятия и исходные положения технической термодинамики

Программа

Предмет технической термодинамики. Рабочее тело. Термодинамическая система и ее виды. Термодинамическое состояние. Параметры состояния. Термодинамические процессы. Теплота и работа как способы передачи энергии. Круговой термодинамический процесс.

Основные (p, v, T) и калорические (u, i, s) параметры состояния, их единицы измерения. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа.

Методические указания. Материал этой темы даёт необходимый комплекс понятий и определений, на базе которых излагаются последующие темы. Поэтому студент должен четко усвоить все указанные понятия и определения. В учебниках достаточно полноценно изложен материал, однако студент должен учиться находить именно главную суть того или иного понятия или определения.Так, например: а) Техническая термодинамика - наука о взаимномпревращении теплоты и работы. б)Теплота и работа - два различных способа передачи энергии, то есть каждому виду энергии (например, тепловой и механической) присуща своя форма (способ) передачи. в) Рабочее тело служит для взаимного преобразования теплоты и работы, потому, что обладает таким свойством, как способность значительно изменять свой объем. Этим свойством обладают газы и пары. Они используются для преобразования механической энергии в тепловую или, наоборот, тепловой - в механическую. г) Физическое состояние рабочего тела в термодинамике определяется тремя основными параметрами: абсолютным давлением p, удельным объемом v и абсолютной температурой T.

После изучения данной темы студент должен твердо знать уравнение состояния Менделеева - Клапейрона для 1 кг, 1 кмоля и любого количества идеального газа (m кг), потому, что на этом уравнении основывается в дальнейшем решения многих практических и теоретических задач.

Уравнение состояния для 1 кг идеального газа:

 

или р = ρRT.                              (1.1)

 

Уравнение состояния для 1 кмоля идеального газа:

или .                       (1.2)

 

Уравнение состояния для любого количества идеального газа:

или .                        (1.3)

где R – удельная газовая постоянная, Дж/(кг × К); V_μ – объем 1 кмоля газа, м³/кмоль; μ – масса 1 кмоля, кг/кмоль; V –объем газа, м³; m – масса газа, кг.

При этом необходимо знать принципиальную отличие удельной газовой постоянной от универсальной газовой постоянной и их взаимосвязь.

Газовые смеси

Программа

Понятие газовых смесей. Основные определения. Основные законы смесей идеальных газов. Способы задания состава газовой смеси. Соотношение между массовыми и объемными долями. Средняя молекулярная масса газовой смеси, способы ее вычисления. Уравнения состояния для газовой смеси и отдельных компонентов. Удельная газовая постоянная смеси.

Методические указания. Основной смысл этой темы базируется на понятии части и целого. Отсюда следует сущность законов газовых смесей (свойство смеси - есть сумма соответствующих свойств компонентов, образующих смесь: А_см = å А_i) и понятие долей (a_i = A_i /A_см). Вычисление удельных величин ( m _см, R_см, v_см , r _см и т.п.) осуществляется через соответствующие величины компонентов и их долей (массовых, объемных, мольных). Например, m _см = å r_i ´ m _I [ кг/кмоль ], R_см= å g_i ´ R_i [ Дж/(кг × К) ], v_см= å g_i ´ v_i [ м³/кг ], r _см = å r_i ´ r _i [ кг/м³ ].