1 - ИГЭУ

Министерство образования Российской Федерации
Ивановский государственный энергетический университет
Кафедра теоретических основ теплотехники
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
ЧАСТЬ 1
Программа дисциплины, методические указания и задания
для выполнения контрольной работы
для студентов заочного факультета специальностей 100500 и 100700
Иваново 2000
Составители:
И.М. ЧУХИН
М.И. ЧАСТУХИНА
Т.Е. СОЗИНОВА
Редактор
А.А. ВАРЕНЦОВ
Данные методические указания предназначены для студентов специальностей 100500 и 100700 заочного факультета. Они включают программу дисциплины "Теоретические основы теплотехники" — раздел "Техническая термодинамика", часть 1. Программа дисциплины содержит требования государственного образовательного стандарта (ГОС), перечень всех
тем, их объем, формы занятий и список рекомендуемой литературы по
данной дисциплине. Методические указания к выполнению контрольной
работы содержат основные теоретические положения, необходимые для
выполнения контрольной работы, задачи и варианты заданий, таблицы
справочных данных, H, d – диаграмму для влажного атмосферного воздуха
и требования к оформлению работы.
Методические указания утверждены цикловой методической комиссией ТЭФ
Рецензент
кафедра теоретических основ теплотехники Ивановского государственного энергетического университета
-2-
1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
"ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ"
раздел "ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА"
Часть 1
1.1. СОДЕРЖАНИЕ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО
СТАНДАРТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Минимум содержания образовательной программы подготовки инженеров по специальностям 100500 «Тепловые электрические станции» и
100700 «Промышленная теплоэнергетика»:
Индекс
Наименование дисциплин и их основные разделы
ОПД.00 Общепрофессиональные дисциплины направления
ОПД.01 "Теоретические основы теплотехники"
Часов
2124
509
Техническая термодинамика
Первый закон термодинамики; второй закон термодинамики; реальные газы; водяной пар; термодинамические свойства реальных газов; P,v– диаграмма; таблицы термодинамических свойств веществ;
истечения из сопел; дросселирование; циклы паротурбинных установок;
тепловой и энергетический балансы паротурбинной установки; газовые
циклы; схемы, циклы и термический КПД двигателей и холодильных
установок; основы химической термодинамики.
Теплообмен
Способы теплообмена; дифференциальное уравнение теплопроводности; система дифференциальных уравнений конвективного теплообмена; применение
методов подобия и размерностей к изучению процессов конвективного теплообмена; теплоотдача и гидравлическое сопротивление при вынужденном обтекании
трубы и пучка труб; расчет коэффициентов теплоотдачи; законы теплового излучения; массообмен; молекулярная диффузия, концентрационная диффузия; термодиффузия; поток массы; вектор плотности потока массы; математическое описание процессов массо- и теплообмена; теплогидравлический расчет теплообменных аппаратов.
К первой части технической термодинамики относится выделенный
жирным шрифтом текст государственного образовательного стандарта
(ГОС).
При составлении рабочей программы были учтены требования ГОС по
данным специальностям, по математической и общим естественнонаучным дисциплинам — ЕН, общепрофессиональным дисциплинам – ОПД и
по специальной подготовке — СП.
-3-
1.2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА "ТЕХНИЧЕСКАЯ
ТЕРМОДИНАМИКА". Часть 1
Таблица 1.1
Объем и содержание курса
№
темы
1
2
3
4
5
6
7*
8
9
*7
Содержание курса
Литература
Объем, часы
Лекц.
Прак.
Лаб.
5 семестр — экзамен
Введение
Термодинамическая система. Термические параметры состояния
Первый закон термодинамики
Газы и газовые смеси
16
1
1
4
—
—
12
—
—
2
—
—
—
1, 2 ,3
2
1
4
—
Термодинамические газовые процессы
Второй закон термодинамики
Дифференциальные
уравнения термодинамики. Характеристические функции
Реальные газы и пары.
Водяной пар
Влажный воздух
2
1
—
—
2
—
—
—
1, 2, 3,
6, 10
1, 2, 4,
6, 10
1, 2, 4
—
—
—
—
1,2,8
4
1
4
—
1,2,8
2
1
4
—
1,2
Разделы темы 7 изучаются в порядке ознакомления.
-4-
Сам.
раб.
1-К.Р.
—
1, 2, 3
—
1, 2, 3
Таблица 1.2
Основное содержание тем курса
№
темы
Краткое содержание темы
1
2
1
Техническая термодинамика как теоретическая основа теплотехники. Предмет и метод термодинамики. Характеристика курса,
его место в системе подготовки инженера–теплоэнергетика. Значение теплоэнергетики в народном хозяйстве и ее роль в решении
задач развития общества. Основные направления развития энергетики. Энергия и энергетические преобразования
2
Термодинамическая система. Термодинамические параметры состояния. Рабочее тело и внешняя среда. Термические параметры
состояния. Удельный объем. Давление абсолютное и избыточное,
вакуум, единицы измерения давления и разрежения. Температура
и ее измерение. Равновесное и неравновесное состояние термодинамической системы. Уравнение состояния. Термодинамическая
поверхность в системе координат Р, v, T. Термические коэффициенты и связь между ними. Изопотенциальные поверхности. Термодинамический процесс — процессы равновесные и неравновесные, обратимые и необратимые
3
Работа изменения объема, рабочая диаграмма P,v. Понятия об
обобщенной работе. Теплота как мера энергетического взаимодействия. Внутренняя энергия как параметр состояния. Энтропия
и энтальпия. Первый закон термодинамики как частный случай
выражения закона сохранения энергии. Аналитические выражения первого закона термодинамики для тела при протекании обратимых и необратимых процессов. Дифференциальные выражения теплоты
4
Идеальный газ как модель реального газа. Моль. Газовая постоянная. Понятие о нормальных физических условиях. Законы идеальных газов. Внутренняя энергия идеального газа. Теплоемкости
газов. Средняя и истинная теплоемкости газов. Зависимость теплоемкостей газов от температуры и давления. Понятие о квантоПродолжение табл. 1.2
-5-
1
2
4
вой теории теплоемкости. Аналитические и графические зависимости истинных и средних теплоемкостей от температуры и их
использование в расчетах. Отношение теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме — коэффициент Пуассона.
Газовые смеси. Закон Дальтона. Задание состава смеси массовыми и объемными долями. Кажущаяся молекулярная масса и газовая постоянная смеси идеальных газов. Удельные теплоемкости
газовой смеси. Энтальпия и энтропия идеальных газов. Диаграммы: абсолютная температура – энтропия T,s и энтропия – энтальпия h,s. Принцип построения диаграмм T,s и h,s и их практическое применение
5
Определение закономерности термодинамического обратимого
процесса изменения состояния газа. Политропные процессы и их
анализ. Частные случаи политропных процессов: изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы. Обработка
опытных данных и определение характера реального процесса.
Изображение политропного процесса в термодинамических диаграммах и графическое представление энергетических величин в
диаграммах Р,v и T,s. Расчет процессов идеальных газов с учетом
влияния температуры на их изобарную и изохорную теплоемкость
6
Что характеризует второй закон термодинамики? Замкнутые
процессы (циклы). Цикл Карно идеального газа. Понятия: среднетермодинамическая температура, эквивалентный цикл Карно, соответственный цикл Карно. Относительный термический КПД.
Обратный цикл Карно. Обобщенный (регенеративный) цикл Карно. Теорема Карно. Термодинамическая шкала температур. Теорема Нернста (третий закон термодинамики). Энтропия реальных
тел. Изменение энтропии тел, участвующих в реальных процессах. Термодинамические тождества. Энтропия изолированной системы и ее изменение при протекании в ней обратимых и необратимых процессов. Значение принципа возрастания энтропии в
инженерной практике.
Продолжение табл. 1.2
-6-
1
2
Получение работы в изолированной системе. Эксергия постоянной массы вещества в объеме и ее определение как максимальной
полезной работы. Влияние необратимости на возможную работу в
изолированной системе. Теорема Гюи-Стодолы (энтропийный
метод расчета энергетических потерь). Инженерный и мировоззренческий аспекты второго закона термодинамики
7
8
9
Значение дифференциальных уравнений термодинамики и методы установления соотношений между зависимыми свойствами
веществ. Формулы частных производных внутренней энергии,
теплоты, энтропии и энтальпии. Некоторые формулы теплоемкости газа. Характеристические функции (внутренняя энергия, энтальпия, энергия Гельмгольца, энергия Гиббса), термодинамические потенциалы. Химический потенциал
Термические свойства реальных газов. Исследования Эндрюса и
его диаграмма Р,v для изотерм реальных веществ. Критические
параметры состояния. Сжимаемость реальных газов и диаграммы
изотерм в системе координат Р,v и Pv,P. Температура Бойля и
точка Бойля. Уравнения состояния реальных веществ. Энергетические свойства реальных газов.
Фазовые состояния и превращения воды. Фазовые диаграммы Р,t
и Р,v. Условия равновесия фаз, правило Гиббса. Тройная точка
воды. Аномальные свойства воды. Методика определения энергетических параметров воды. Жидкость на линии фазового перехода и ее параметры. Сухой насыщенный пар. Уравнения Клапейрона – Клаузиуса. Влажный насыщенный пар. Перегретый
пар. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара.
Фазовые диаграммы T,s и h,s для воды и водяного пара. Основные процессы изменения состояния водяного пара.
Основные характеристики и параметры влажного воздуха. Абсолютная и относительная влажность воздуха, влагосодержание,
точка росы, энтальпия. Особенности определения параметров атмосферного влажного воздуха. Диаграмма H,d влажного воздуха.
Основные процессы атмосферного влажного воздуха: нагрев,
охлаждение, сушка.
-7-
Таблица 1.3
Практические занятия
№
Тема
Число
часов
Термические параметры состояния. Первый закон термодинамики. Уравнение состояния идеальных газов. Смеси идеальных газов. Теплоемкость газов и газовых смесей
Процессы изменения состояния идеальных газов Политропные процессы
Термодинамические свойства воды и водяного пара. Процессы водяного пара
Термодинамические свойства атмосферного влажного воздуха
1
занятия
1
2
3
4
1
1
1
Таблица 1.4
Лабораторные работы
№
занятия
1
2
3
Название
Число
часов
Определение средней теплоемкости воздуха при постоянном
давлении
Определение зависимости между давлением и температурой
насыщенного водяного пара при давлении выше атмосферного. Анализ термодинамических свойств Н2О
Исследование процессов изменения состояния влажного атмосферного воздуха
4
-8-
4
4
2. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
В объем контрольных заданий входит 4 задачи.
2.1. КОНТРОЛЬНАЯ ЗАДАЧА № 1
Провести расчет двух последовательно протекающих процессов изменения состояния смеси идеальных газов и изобразить эти процессы в Р,v–
и T,s– диаграммах.
Исходные данные:
1. Состав смеси (химические формулы трех компонентов смеси идеальных газов).
2. Массовая или объемная доля одного из компонентов смеси.
3. Одна из характеристик смеси газов: молекулярная масса смеси, газовая
постоянная смеси, изохорная или изобарная теплоемкости смеси.
4. Некоторые термические параметры в начальном и конечном состоянии
каждого из указанных процессов или одна из характеристик процесса
(показатель политропы, теплота процесса, работа изменения объема,
изменение внутренней энергии, энтальпии).
Варианты задания приведены в табл. 2.1 и 2.2.
Вариант задания по табл. 2.1 берется по последней цифре шифра студента, а вариант задания по табл. 2.2 берется по сумме двух последних
цифр шифра.
Таблица 2.1
-9-
Исходные данные для расчета смеси идеальных газов
(№ варианта соответствует последней цифре шифра)
№
Состав смеси
Доля одного из
компонентов
Одна из характеристик смеси
0
СН4, СО2, N2
rCH4 = 0,3
см = 30 кг/кмоль
1
NН3, SО2, СО
g NH3 = 0,2
Rсм = 280 Дж/(кгК)
2
СО2, О2, С2Н2
rCO2 = 0,4
ср см = 31,5 кДж/(кмольК)
3
СН4, О2, СO
g CO = 0,35
ср см = 1,5 кДж/(кгК)
4
NН3, С2Н2, N2
r N 2 = 0,5
сv см = 23 кДж/(кмольК)
5
С2Н6, СН4, N2
g CH 4 = 0,35
сv см = 0,9 кДж/(кгК)
6
СН4, СО, О2
rCO = 0,25
см = 25 кг/кмоль
7
СО2, О2, СО
g CO 2 = 0,3
Rсм = 250 Дж/(кгК)
8
С2Н6, СО2, N2
rC 2O6 = 0,4
ср см = 32 кДж/(кмольК)
9
С2Н4, СО2, СО
g CO 2 = 0,45
ср см = 0,95 кДж/(кгК)
Молекулярные массы компонентов смеси приведены в приложении
табл. 1.
Таблица 2.2
Исходные данные для расчета политропных процессов 1-2 и 2-3
-10-
(№ варианта соответствует сумме двух последних цифр шифра)
№ Р1, t1, Процесс Р2, v2, t2, Процесс Р3,
v3,
q2-3,
l2-3,
МПа оС
1–2 МПа м3/кг оС
2–3
МПа м3/кг кДж/кг кДж/кг
1 0,5 700 q = 0 0,2
Р = const
– 400
2 0,8 400 политр. 0,2
3 v1
Т = const 0,5
3 1,5 100 Т = const
3 v1
v = const Р3=Р1
4 2,5
60 Р = const
5 0,1
25
6 0,6
30 политр. 0,1
7 0,2
50
450
q = 0
n = 1,2
9 2,0 500 q = 0
Р = const
150
8 v1
11 1,2
20
500
n = 1,15
70
16 1,3
40 Р = const
17
4
700 v = const 1,6
18
5
450 Р = const
3 v2
– 250
400 v = const
q = 0
0,3 v1
14 2,4 320 v = const 1,2
30 v = const
– 200
Т = const
12 0,2 120 q = 0
15 0,3
v 3 = v1
q = 0
0,4
13 0,2 600 Т = const
Р = const
Т = const
0,3
30 v = const 0,5
n = 0,6
200
0,2 v1
10 0,1
1,0
300 Р = const
1,0
8 0,15 650 Т = const
n=3
n = 0,7
260
0,2
600 n = 2,2 Р3=Р1
Т = const
2,5 v1
v 3 = v1
Т = const Р3=Р1
100 n = 0,5
Объем задания:
1. Определить для газовой смеси:
-11-
v 3 = v1
а) массовые и объемные доли смеси;
б) молекулярную массу смеси;
в) газовую постоянную смеси;
г) массовую изохорную и изобарную теплоемкости смеси;
д) мольную изохорную и изобарную теплоемкости смеси;
е) коэффициент Пуассона смеси.
2. Провести расчет двух последовательных процессов изменения состояния смеси идеальных газов.
Для каждого процесса определить:
а) начальные и конечные параметры Р, v, t;
б) количество теплоты, работу изменения объема, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии для процессов: 1-2, 2-3 и для
всего процесса 1-2-3. Эти расчеты выполняются для 1 кг смеси газов.
3. Изобразить процессы 1-2 и 2-3 (последовательно) в диаграммах Р,v
и Т,s без соблюдения масштаба, но с сохранением качественного соотношения параметров.
Результаты расчетов свести в табл. 2.3, 2.4, 2.5.
Таблица 2.3
Результаты расчета смеси идеальных газов
g 1 g 2 g 3 r1 r2 r3
Rсм,
сv,
ср ,
см,
сv,
ср,
К
кДж кДж см
Дж
кг
кДж
кДж
кмоль кг  К кмоль  К кмоль  К кг  К кг  К
Таблица 2.4
Результаты расчета параметров состояния
политропных процессов 1-2 и 2-3 смеси идеальных газов
-12-
Р1
t1, oC
v1, м3/кг
Р2
t2, oC
v2, м3/кг
Р3
t3, oC v3, м3/кг
Таблица 2.5
Результаты расчета энергетических характеристик
политропных процессов 1-2, 2-3 и 1-2-3 смеси идеальных газов
Процесс
n
(название)
q,
l,
u,
h,
s,
кДж/кг кДж/кг кДж/кг кДж/кг кДж/(кгК)
1-2
2-3
1-2-3 суммарно
–
Теоретические основы для задачи № 1
Основные уравнения и законы идеальных газов и газовых смесей
Совмещенное уравнение 1-го и 2-го законов термодинамики для обратимых процессов имеет вид:
q  du  l  Tds ,
q  dh  vdP  Tds ,
где l = Pdv – работа изменения объема в обратимом процессе.
Уравнение состояния идеальных газов может быть записано в виде:
— для 1 кг газа;
Pv  RT
PV  mRT — для m кг газа;
PV  R  T — для 1 кмоля газа,
где Р – абсолютное давление, Па;
v – удельный объем газа, м3/кг;
V – объем данной массы газа, м3;
V – объем кмоля газа, м3/кмоль;
Т – абсолютная температура, К;
m – масса газа, кг;
-13-
 – молекулярная масса газа, кг/кмоль;
R = 8314 Дж/(кмольК) – универсальная газовая постоянная;
R
– газовая постоянная, Дж/(кгК).
R

Согласно молекулярно–кинетической теории идеальных газов их
удельные мольные и массовые изохорные и изобарные теплоемкости постоянны и рассчитываются по формулам:
c v 
R
2
R
i  4,157 i , кДж/(кмольК);
i  2  4,157 i  2 , кДж/(кмольК);
2
c
R
cv  v  i;
2

c p R
 (i  2 ) ,
cp 
2

c p 
где i – число степеней свободы данного газа.
Для одноатомных газов i = 3; для двухатомных газов i = 5; для трех и
многоатомных газов i =6. Для смеси идеальных газов i не имеет смысла и
данные формулы использовать нельзя.
Разность изобарной и изохорной теплоемкостей идеальных газов
определяется соотношением Майера:
cp  cv  R ;
c p  c v  R  .
В расчетах политропных процессов используется коэффициент Пуассона, который для однородного газа определяется соотношением
K
c p
c v

cp
2
1 .
cv
i
Смесь идеальных газов
Состав смеси идеальных газов может быть задан массовыми или объемными долями:
gi = mi / mсм – массовая доля смеси,
ri = Vi / Vсм = Рi / Pсм – объемная доля смеси,
-14-
где mi, mсм – массы данного компонента и смеси газа,
Vi, Рi – парциальный объем и давление данного компонента смеси газа,
Vсм, Рсм – объем и давление смеси газа.
Сумма массовых и объемных долей смеси газов равна единице.
n
n
 g i  1,
 ri  1 .
i 1
i 1
Между массовыми и объемными долями газовой смеси справедливо
соотношение:
g i  ri
R
i
 ri см
 см
Ri
ri  g i
или
 см
R
 gi i ,
i
R см
где см – молекулярная масса смеси, которая может рассчитываться как
n
 cм   rii ;
i 1
Rсм – газовая постоянная смеси, она может рассчитываться как
n
R cм   g i R i ,
i 1
причем Rсм = 8314/см , Дж/(кмольК).
Массовая и мольная теплоемкости смеси идеальных газов рассчитываются как суммы алгебраических произведений массовых или объемных
долей на соответствующие массовые и мольные теплоемкости компонентов смеси газов
n
cсм   g i ci
n
c см   ri ci .
и
i 1
i 1
Коэффициент Пуассона для смеси идеальных газов рассчитывается как
K см 
c p см
c v см

c p см
c v см
.
Политропные процессы изменения состояния идеальных газов
Расчет и анализ политропных процессов идеальных газов проводится
на основании уравнений и законов термодинамики. В табл. 2.6 приведены
основные расчетные формулы для определения основных параметров состояния (Р, v, Т), мер энергетического взаимодействия (q, l), изменения
-15-
энергетических параметров (u, h, s), значения теплоемкости, показателя политропы n, коэффициента , определяющего закономерность преобразования форм энергии:  = u/q, как для произвольного политропного
процесса, так и для частных (основных) процессов идеальных газов: изобарного (Р= const), изохорного (v = const), изотермического
(T = const), адиабатного — изоэнтропного (q = 0 или s = const).
Если для политропного процесса показатель политропы не задан в явном виде, то он может быть определен по одному из уравнений, связывающих три основных параметра или по известному коэффициенту , теплоемкости процесса, работе изменения объема, теплоте процесса и т.п.
На рис. 2.1 и 2.2 в диаграммах Р,v и T,s изображены основные термодинамические процессы идеальных газов, указаны значения их показателей политропы и показаны границы изменения показателя политропы для
всех возможных областей прохождения политропных процессов.
-16-
P
=
+ -
n
0
 q=
t
ns
co
T=
n>0
-1
n=+
n<0
n=0
n>0
n<0
n=
- +
n=+
n
=
1
к
v
n=к
n=
T
+
Рис. 2.1. Изображение политропных процессов в Р,v– диаграмме
n
=
0
+-
c>0
c<0
n=1
s
on
c
P=
t
1<
v=
co
n
st
c>0
n<
c<0
к
-
+
n=к
s
Рис. 2.2. Изображение политропных процессов в Т,s– диаграмме
-17-
Таблица 2.6
Основные расчетные выражения для политропных процессов идеальных газов
Процессы
n
с

Уравнение
q
l
Р = const
0
сp
1/К
v
 const
T
сp t
Р v = R Т
v = const

cv
1
P
 const
T
cv t
0
T = const
1

0
Pv  const
TP
s = const
(q = 0)
К
политропа c p  c
n = const c  c
v
( = const)
0

1 к
к
RT ln
P1
P2
0
Tv к 1  const
cv
n  к 1 n
n 1 к  n
TP
1n
n
 cons
Pv n  const
Tv n 1  cons
С ln
р
u, h
Т2
Т1
Т
С ln 2
v
Т1
P1
P2
R ln
P1
P2
u1 – u2 =
 const
Pv к  const
RT ln
s
=cv(T1 – T2) =
1
P1v1  P2 v2 
к 1
R
T1  T2  =
n 1
1
P1v1  P2 v2 
=
n 1
u =
cv(t2-t1),
h =
cp(t2-t1)
0
=
с t
С ln
Т2
Т1
2.2. КОНТРОЛЬНАЯ ЗАДАЧА № 2
Рассчитайте процесс идеального воздуха, считая что его изобарная и
изохорная теплоемкости являются функциями температуры [6], т. е. они не
постоянные величины, как считается по молекулярно-кинетической теории газов. Процесс состоит из двух частей: 1-2 адиабаты, 2-3 изобары или
изохоры. Исходные данные для расчета процесса выбираются из табл. 2.7
в соответствии с Вашим вариантом. Вариант задания определяется как
сумма двух последних цифр номера Вашей зачетной книжки.
Таблица 2.7
Исходные данные для расчета процессов 1-2 и 2-3
(номер варианта определяется суммой последних двух цифр шифра)
Вариант
№
Адиабатный процесс 1-2
Cумма последних
двух цифр
t1
О
C
20
400
27
700
37
800
17
727
127
900
20
800
100
50
900
300
Р2
МПа
1
0,1
3
0,2
0,6
1
3
0,1
1,2
0,02
1
0,1
0,8
1,2
0,2
3
Характеристика
процесса
Параметр
третьей
точки
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Р1
МПа
0,1
1
0,2
2
0,05
3
0,3
0,4
0,08
0,8
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
P = const
v = const
P = const
v = const
P = const
v = const
P = const
v = const
P = const
v = const
P = const
v = const
P=const
v=const
P=const
v=const
v3 = 0,8v2
P3 = 2P2
v3 = 1,3v2
P3 = 2P2
v3 = 1,5v2
P3 = 0,7P2
v3 = 1,6v2
P3 = 0,5P2
v3 = 0,4v2
P3 = 1,8P2
v3 = 2v2
P3 = 0,5P2
v3 = 2v2
P3 = 2P2
v3 = 0,4v2
P3 = 0,4P2
17
18
0,8
1
600
1000
0,1
0,3
P=const
v=const
v3 = 0,6v2
P3 = 0,5P2
Процесс 2-3
В результате расчета необходимо определить для 1 кг идеального воз-19-
духа:
термодинамические параметры P, t, v, u, h, s в 1, 2 и 3 точках процесса;
теплоту q и работу изменения объема l процессов: 1-2, 2-3 и 1-2-3;
изменение внутренней энергии u, энтальпии h и энтропии s процессов: 1-2, 2-3 и 1-2-3.
Схематично изобразить последовательно процессы 1-2 и 2-3 в P,v– и
T,s– диаграммах.
Результаты расчета свести в табл. 2.8.
Таблица 2.8
Результаты расчета процессов 1-2 и 2-3
Точка
P,
МПа
t,
C
o
v,
м3/кг
u,
кДж/кг
h,
кДж/кг
s,
кДж/(кг К)
l,
кДж/кг
u,
кДж/кг
h
кДж/кг
s,
кДж/(кг К)
1
2
3
Процесс
q,
кДж/кг
1-2
2-3
1-2-3
Методические указания для задачи № 2
Подробная методика определения термодинамических параметров
процессов идеальных газов при учете влияния температуры на их изобарную и изохорную теплоемкости приведена в [6]. Таблица термодинамических свойств идеального воздуха в зависимости от температуры приведена
в приложении табл. 2.
Необходимо обратить внимание на то, что в табл. 2 приложения все
величины есть функции от температуры. Однако величины относительных
объемов о и давлений о имеют отношение только к обратимому адиабатному процессу s = const. Начало отсчета всех энергетических параметров в данных таблицах принято от температуры То=0 К. Величина so является составляющей энтропии s = so – R ln(P/Po), где Po выбирается произвольно для фиксации начала отсчета энтропии.
-20-
2.3.
КОНТРОЛЬНАЯ ЗАДАЧА № 3
Провести расчет двух, последовательно протекающих, процессов для 1
кг воды и водяного пара.
Исходные данные: давление Р, температура t или степень сухости пара
х в начале и конце каждого процесса; характер процессов и для некоторых процессов задано количество теплоты.
Варианты задания приведены в табл. 2.9.
Объем задания:
1. Определить начальные и конечные параметры (Р, v, t, h, s, u) для
каждого процесса и результаты свести в табл. 2.10.
2. Определить количество теплоты q, работу изменения объема l, изменение внутренней энергии u, энтальпии h и энтропии s для каждого
процесса 1-2, 2-3 и 1-2-3 и результаты расчетов свести в табл. 2.11.
3. Изобразить последовательно в Р,v–, Т,s– и h,s– диаграммах процессы 1-2 и 2-3 (без соблюдения масштаба, но в соответствии с фазовыми состояниями воды и пара и качественным соотношением параметров).
Таблица 2.9
-21-
Исходные данные к задаче № 3
(номер варианта берется по сумме двух последних цифр шифра студента)
№ Р1, t1,
МПа оС
х1 Процесс q1-2,
Р2, t2, Процесс q2-3,
Р3,
1–2
кДж/кг МПа оС
2–3
кДж/к МПа
г
310 1
1,5
Р = const 800
q = 0
1
0,8 Т = const
2
4,0
3
1,0 100
4
200
5
10
6
0,2 210
7 0,05
8
Т = const
0,8
q = 0
0,5
v = const
1
2,0
Т = const
1,0
Т = const –1300
p = const
11 1,0
1
q = 0
18 1,0
0,2
v = const
0
17 1,0 50
v = const
Р = const
10 5,0
16 0,5
0,1
0,5
q = 0
15 3,0 150
q = 0
q = 0
0,85
14 2,0
400
Т = const –950
9 0,03
13 8,0 400
0,7
0,3 Р = const
5,0 350
12 9,0
Р = const –1000
1,0
Р = const 2100
0
0,6 Т = const
q = 0
1,0
Р = const
5,0
Р = const –200
0,6
Р = const –1200
1,5
Р = const
0,5 v = const
0,3
6,0
Р = const 2500
0,6 v = const
600
400 v = const
0,45 Р = const 1600
x3
0,5
v = const
1,5
q = 0
0,01
Р = const
1
250 Т = const –1500
2,5
Т = const
0,1
Таблица 2.10
-22-
Параметры точек начала и конца процессов 1-2 и 2-3
Точка
Р, МПа
v, м3/кг
t, oC
h, кДж/кг
s, кДж/(кгК) u, кДж/кг
1
2
3
Таблица 2.11
Энергетические характеристики процессов 1-2, 2-3 и 1-2-3
Точки
Процесс
q,
кДж/кг
(название)
l,
кДж/кг
u,
кДж/кг
h,
s,
кДж/кг кДж/(кгК)
1-2
2-3
1-2-3
суммарно
Теоретические основы к задаче № 3
Фазовые состояния воды
На рис. 2.3, 2.4, 2.5 приведены фазовые диаграммы Р,v, T,s и h,s для
воды и водяного пара. На диаграммах изображены нижняя пограничная
кривая х = 0 (жидкость на линии насыщения или кипящая жидкость) и
верхняя пограничная кривая х = 1 (сухой насыщенный пар), где х – степень сухости пара. Пограничные кривые разделяют на диаграммах область жидкости (левее х = 0), влажного насыщенного пара (между х = 0 и
х = 1) и перегретого пара (правее х = 1). Нижняя и верхняя пограничные
кривые сливаются в точке К, которая называется критической точкой.
Выше критической точки не существует видимой границы фазового перехода жидкости в пар.
-23-
Р
s = const
К
Рк р
t<tн
tн
Р
t=t
а б
Р = tн
е
в
кр
t>t
кр
г
t н = const
t<t
н
x=1
xе = const
x=0
v'
vа  vo'
vкр
vх
v ''
Рис. 2.3. Фазовая Р,v – диаграмма воды и водяного пара
-24-
vг
v
T
Р > Рк р
K
г
б
Tн
Р = tн
co
ns
t
=
Р
v=
co
ns
t
Tг
Tк р
Ркр
е
в
а
Tа
xе = const x = 1
x=0
273,16
0
sа
s'
sкр
sх
s''
Рис. 2.4. Фазовая T,s – диаграмма воды и водяного пара
-25-
sг s
h
Р = const
Р
кр
t>t
hг
г
кр
Р>Р
кр
t кр
tн
h''
в x=1
е
hx
xе = const
K
hк р
а
=
0
Р = const
x
hа
е
б
h'
v
tн
=
co
ns
t
Р
== t
н
t кр
sа
s'
sкр
sх
s''
Рис. 2.5. Фазовая h,s – диаграмма воды и водяного пара
-26-
sг s
Для воды параметры критической точки:
—
критическое давление Ркр = 22,115 МПа;
—
критическая температура tкр = 374,12 оС;
—
критический объем vкр = 0,003147 м3/кг;
—
критическая энтальпия hкр = 2095,2 кДж/кг;
—
критическая энтропия sкр = 4,4237 кДж/(кгК).
На диаграммах нанесены изобары (Р = const) при Р < Ркр, Р = Ркр и
Р > Ркр, изохора (v = const), изотермы (t = const) при t < t кр, t = t кр и
t > t кр, адиабата (s = const) и линия постоянной степени сухости
(х = const). Следует обратить внимание на то, что в области влажного
насыщенного пара изобара совпадает с изотермой насыщения (Р  t н), а
изобара при Р > Ркр и изотерма при t > t кр не пересекают пограничных
кривых.
На изобаре произвольного давления Р < Ркр нанесены точки, соответствующие различным фазовым состояниям воды (рис. 2.3, 2.4, 2.5):
а — состояние жидкости при температуре ниже температуры насыщения
(кипения) (t < tн);
б — жидкость в состоянии насыщения (кипения) при заданном давлении
(t = tн);
е — влажный насыщенный пар при температуре насыщения (t = tн);
в — сухой насыщенный пар при температуре насыщения t = t н;
г — перегретый пар при t > tн при заданном давлении.
Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара
Для определения параметров состояния воды и водяного пара служат
таблицы термодинамических (теплофизических) свойств воды и водяного
пара [9]. Современные таблицы составлены с использованием Международной системы единиц СИ. В таблицах приняты следующие обозначения
физических величин и их размерности:
Р – давление, Па:
1 МПа = 103 кПа = 106 Па = 10 бар;
Т – температура, К: Т = t + 273,15;
t – температура, оС;
v – удельный объем, м3/кг;
-27-
h – удельная энтальпия, кДж/кг;
s – удельная энтропия, кДж/(кгК).
В табл. 1 и табл. 2 [9] даны параметры воды и пара в состоянии насыщения, причем в табл. 1 в качестве определяющего параметра выступает
температура, а в табл. 2 — давление.
В термодинамических расчетах принято параметры (кроме Р и t) обозначать для жидкости при температуре насыщения (кипения) индексом
"штрих" (v', h', s'), а для сухого насыщенного пара индексом "два штриха"
(v'', h'', s''). В табл. 1 и табл. 2 [9] приведены также значения удельной теплоты парообразования r = h'' – h' и разности энтальпий в состоянии насыщения s'' – s'.
Для влажного насыщенного пара (степень сухости 0< x < 1) параметры
пара рассчитываются по формулам:
vx = v' + x (v'' – v');
hx = h' + x (h'' – h') = h' + xr;
sx = s' + x (s'' – s').
Причем, v' < vx < v''; h' < hx < h''; s' < sx < s''.
Для жидкости при t < tн и для перегретого пара при t > tн параметры
воды и пара находятся по табл. 3 [9].
При Р  Ркр = 22,115 МПа табл. 3 поделена горизонтальной линией на
две части: верхняя — для области жидкости; нижняя — для перегретого
пара. Граница раздела этих областей проходит при t = tн.
При Р > Ркр нет видимого фазового перехода воды в пар и вещество
остается однородным (жидкость или пар). Условная граница между жидкостью и паром в этом случае может приниматься по критической изотерме.
Внутренняя энергия для воды и водяного пара в таблицах не приводится, она определяется по формуле:
u = h – Рv.
Если u и h имеют размерность кДж/кг, то давление должно быть выражено в кПа, а удельный объем в м3/кг.
Диаграмма h,s водяного пара
-28-
Диаграмма h,s (энтальпия – энтропия) находит широкое применение
при расчетах паровых процессов и циклов теплоэнергетических установок.
Для практических целей диаграмма h,s выполняется не для всех фазовых областей воды (как это показано на рис. 2.5), а только для ограниченной области водяного пара (рис. 2.6).
На рабочей диаграмме h,s (рис. 2.6) наносится густая сетка изобар,
изохор, изотерм и линий постоянной степени сухости х. Как уже отмечалось, в области влажного насыщенного пара изотерма совпадает с изобарой, причем геометрически это прямые линии. Чем выше давление, тем
изобара круче и ближе к оси ординат.
Расчет процессов водяного пара
Расчету на практике подлежат четыре основных термодинамических
процесса изменения состояния воды и водяного пара: изобарный
(Р = const), изохорный (v = const), изотермический (Т = const), адиабатный
(q = 0).
Изображение указанных процессов в диаграммах Р,v, T,s и h,s показано на рис. 2.3, 2.4, 2.5.
Определение параметров воды и водяного пара проводится по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара или по h,s – диаграмме [9].
В табл. 2.12 приведены расчетные формулы для определения количества теплоты, работы изменения объема и изменения внутренней энергии
для основных термодинамических процессов.
-29-
р
1 ба
5 ба
р
10 б
ар
100 б
ар
50 б
ар
30 б
ар
500 б
ар
h, кДж/кг
500 оС
3500
3400
400 оС
ба
р
3300
0,1
3200
300 оС
3100
3000
200 оС
2900
х=
м3
/кг
2500
5,0
0,0
5
2600
1,0
0,2
2700
0,
01
100 оС
ба
р
2800
20
,0
2400
1
2300
0,9
2200
2100
2000
0,8
1900
1800
0,7
1700
1600
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0 s, кДж/(кг .К)
Рис. 2.6. Рабочая диаграмма h,s- для водяного пара
-30-
Таблица 2.12
Расчетные формулы основных термодинамических процессов
водяного пара
Процесс
q,
кДж/кг
l,
кДж/кг
Р = const
h2 – h1
P (v2 – v1)
u,
кДж/кг
h2 – h1 – P (v2 – v1)
v = const
u2 – u1
0
h2 – h1 – v (P2 – P1)
Т = const
T (s2 – s1)
q – u
h2 – h1 – (P2 v2 – P1 v1)
q = 0
0
u1 – u 2
h2 – h1 – (P2 v2 – P1 v1)
-31-
2.4. КОНТРОЛЬНАЯ ЗАДАЧА № 4
Рассчитайте процесс атмосферного влажного воздуха для сушильной
установки.
Влажный воздух при Р = 745 мм рт. ст. с заданными начальными параметрами (табл. 2.13) подогревается в калорифере при постоянном давлении до температуры t2 и поступает в сушильную камеру для сушки материала. Воздух в процессе сушки увлажняется и выходит из сушильной камеры с параметрами, указанными в табл. 2.13.
Принять, что в установке тепловые потери в окружающую среду отсутствуют, а значения температур воздуха и материала в начале процесса
сушки одинаковы.
Объем задания:
1. Определить параметры влажного воздуха в трех характерных точках
процесса: на входе в калорифер, на входе и выходе из сушильной камеры:
а) температуру влажного воздуха t, оС;
б) парциальное давление водяного пара во влажном воздухе Рп, кПа;
в) абсолютную влажность воздуха п, кг/м3;
г) относительную влажность воздуха , %;
д) влагосодержание d, г/кг с.в;
е) энтальпию Н, кДж/кг с.в;
ж) температуру точки росы tр, оС.
2. Определить количественные характеристики процесса:
а) изменение влагосодержания воздуха в процессе на 1 кг с.в;
б) количество сухого воздуха необходимое для испарения 1 кг влаги;
в) расход теплоты в подогревателе (калорифере) на 1 кг сухого воздуха;
г) расход теплоты на 1 кг испаренной влаги.
3. Изобразить процесс в Н,d диаграмме без соблюдения масштаба, но
в соответствии с заданными условиями.
Исходные данные для расчета принять по табл. 2.13.
Таблица 2.13
-32-
Исходные данные к задаче № 4
Вариант задания для индекса N1 берется по последней цифре шифра
студента, а для индекса N2 — по предпоследней цифре шифра.
№
N1
t1,
C
o
Pп1,
мм рт. ст
0
1
30
1,
%
60
tм1,
o
C
17
20
50
5
30
80
12
18
40
45
50
45
65
35
70
75
62
3,
%
70
77
65
30
20
15
40
7
9
60
67
27
35
t 3,
o
C
80
15
30
t2,
C
o
72
28
8
tр1,
o
C
14
28
3
6
tс1,
o
C
15
2
4
N2
60
40
55
В табл. 2.13 даны следующие величины:
t1, – температуры воздуха на входе в калорифер, оС;
t2, – температура воздуха на выходе из калорифера, оС;
t3 – температура воздуха на выходе из сушильной камеры, оС;
Рп1 – парциальное давление водяного пара во влажном воздухе
(мм рт. ст) на входе в калорифер;
1 – относительная влажность воздуха на входе в калорифер;
3 – относительная влажность воздуха на выходе из сушильной камеры;
tс1, tм1 – показания психрометра по сухому и мокрому термометрам для
воздуха, поступающего в калорифер;
tр1 – температура точки росы для воздуха, поступающего в калорифер.
Основные теоретические положения к задаче № 4
-33-
Влажный воздух представляет собой смесь сухого воздуха и водяного
пара.
Влажный воздух называют ненасыщенным, если водяной пар находится в нем в перегретом состоянии, и насыщенным, если водяной пар в воздухе сухой насыщенный. Бывает пересыщенный влажный воздух, когда в
нем кроме водяного пара присутствует капельная влага.
Состояние влажного воздуха характеризуется абсолютной влажностью,
относительной влажностью и влагосодержанием.
Абсолютной влажностью воздуха называется массовое количество водяного пара в 1 м3 влажного воздуха (п, кг/м3). Численное значение абсолютной влажности воздуха равно плотности водяного пара, содержащегося в воздухе, т.е.  = 1/v, где v = f (Рп, t).
Относительная влажность воздуха () есть отношение абсолютной
влажности воздуха (п) к максимально возможной влажности при той же
температуре, равной абсолютной влажности насыщенного воздуха
" = 1/v", где v" = f (t = tн):
п
v ' ' Pп
  '' 

,
vп Рн

где Рн – парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре влажного воздуха.
Температуру, при которой достигается состояние насыщения водяного
пара при заданном парциальном давлении, называют температурой точки
росы tр = tн = f(Pп). Снижение температуры ниже этой температуры приведет к образованию капельной влаги во влажном воздухе.
Влагосодержание пара определяется отношением массы пара к массе
сухого воздуха:
dп 
mп
Р
Р
 622 п г / кг с.в  0,622 п кг / кг с.в ,
m с.в
Р  Рп
Р  Рп
где Р – общее (атмосферное) давление влажного воздуха определяется
суммой парциальных давлений сухого воздуха и водяного пара:
Р  Р с.в  Р п .
Энтальпия влажного воздуха рассчитывается на 1 кг сухого воздуха и
при размерности кДж/кг с.в имеет выражение
Ht
dп
2501 1,93 t   d ж 4,187 t ,
1000
1000
где dп, dж – влагосодержание пара и жидкости (воды) в г/кг с.в;
t = ср с.в (t – 0) – энтальпия сухого воздуха при ср с.в = 1 кДж/(кгК);
-34-
hп = (2501 + 1,93t) – энтальпия пара, где rо = 2501 кДж/кг – удельная
теплота парообразования при 0 оС и ср п = 1,93 кДж/(кгК) – изобарная теплоемкость пара;
hж = 4,187t – энтальпия воды, где ср ж = 4,187 кДж/(кгК) – изобарная
теплоемкость воды.
Для ненасыщенного влажного воздуха (жидкая фаза отсутствует) его
энтальпия будет рассчитываться по формуле
Ht
dп
2501  1,93 t .
1000
Для определения величин, характеризующих состояние влажного атмосферного воздуха, используются таблицы термодинамических свойств
воды и водяного пара [9] и диаграмма Н,d влажного воздуха.
Диаграмма Н,d позволяет графически определить основные параметры
атмосферного влажного воздуха и изобразить его основные процессы.
На рис. 2.7 приведена диаграмма Н,d влажного воздуха, в которой ось
абсцисс — влагосодержание d, г/кг с.в, ось ординат — энтальпия Н,
кДж/кг с.в. Все линии Н,d– диаграммы построены по расчетному выражению энтальпии Н атмосферного воздуха.
Для увеличения области ненасыщенного влажного воздуха диаграмма
Н,d строится в косоугольной системе координат с осями под углом 135 о.
Линия  = 100 % соответствует насыщенному влажному воздуху, выше
которой расположена область ненасыщенного влажного воздуха, а ниже
— область пересыщенного влажного воздуха (область тумана).
Линии Н = const — прямые под углом 135о к оси ординат.
Изотермы — прямые линии, причем с повышением температуры увеличивается угол наклона изотермы (но очень незначительно).
На диаграмме нанесены изотермы мокрого термометра психрометра
(пунктирные прямые). При  = 100 % tм = tс.в. Продолжение пунктирных
линий ниже  = 100 % будет соответствовать изотермам в области тумана.
В нижней части диаграммы построена зависимость парциального давления водяного пара от влагосодержания пара Рп = f (dп). Эта зависимость
дана в прямоугольной системе координат.
На рис. 2.8 в диаграмме Н,d показаны основные процессы влажного
атмосферного воздуха.
-35-
110
100
90
80
60
50
40
30
Рп, мм рт.ст.
Энтальпия Н, кДж / кг сухого воздуха
70
20
10
30
25
0
20
15
-10
10
5
0
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
Влагосодержание d, г / кг сухого воздуха
Рис.2.7. Н,d– диаграмма влажного атмосферного воздуха
при Р = 745 мм.рт.ст
-36-
40
2
H
H2
H1
t2
3
2
1
3

t1
1
t1p
t4
A
4
Pп
Pп =
Рп 1
Pн = Р п 4
dж
dн 4
f (d п)
d1
d3
d
Рис. 2.8. Основные процессы влажного атмосферного воздуха
в Н,d – диаграмме.
-37-
Процесс нагрева 1–2 при d = const. Количество водяного пара в воздухе
остается неизменным, энтальпия и температура возрастают, а относительная влажность уменьшается 2 < 1. При нагреве воздуха затрачивается
теплота
q = Н2 – Н1, кДж/кг с.в,
а потенциальная возможность воздуха по забору в себя водяного пара (испарению влаги) возрастает.
Процесс сушки 2–3 при отсутствии теплообмена воздуха с внешней
средой и одинаковых температурах воздуха и содержащего влагу материала в начале процесса сушки (точка 2) протекает при постоянной энтальпии
Н2 = const. Это обусловлено тем, что теплота воздуха, идущая на испарение влаги из материала по закону сохранения энергии возвращается в воздух с испаренной влагой. При этом температура воздуха уменьшается,
влагосодержание пара возрастает, а энтальпия воздуха остается постоянной.
Количество испаренной влаги одним кг сухого воздуха определяется
как
d = d3 – d2, г/кг с.в,
расход сухого воздуха и теплоты, затраченной на испарение 1 кг влаги
определяются выражениями:
Gс.в = 1000/(d3 – d2), кг с.в/ кг исп. влаги,
Q = Gс.в  (Н2 – Н1), кДж/ кг исп. влаги.
Процесс охлаждения 1–4. Это процесс, обратный нагреву. В случае,
если он завершается ниже  = 100 % (как на рис. 2.8), из воздуха выпадает
капельная влага в количестве
dж = d1 – dн4.
Влагосодержание пара dн4 в точке 4 определяется по точке А на
 = 100 %, т.к. на изотерме t4 максимальное влагосодержание пара (dн4)
будет при  = 100 %. По этой же точке А определяется и парциальное давление пара Рп4, оно соответствует давлению насыщения при температуре
t4.
-38-
Приложение
Таблица 1
Характеристики газов
Химическая формула
газа
Азот N2
Кислород О2
Окись углерода СО
Углекислый газ СО2
Метан СН4
Аммиак NH3
Диоксид серы SO2
Ацетилен С2Н2
Этилен С2Н4
Этан С2Н6
Молекулярная масса
, кг/кмоль
28,01
32,00
28,01
44,01
16,04
17,03
48,06
26,04
28,05
30,07
-39-
Атомный вес
элементов газа
Водород Н — 1,008
Кислород О — 16,00
Азот N — 14,007
Углерод С — 12,01
Сера S — 32,06
Таблица 2 [10]
Термодинамические свойства идеального воздуха =28,96 кг/кмоль
t
С
– 50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
950
1000
1050
1100
1150
1200
о
T
К
223,15
273,15
323,15
373,15
423,15
473,15
523,15
573,15
623,15
673,15
723,15
773,15
823,15
873,15
923,15
973,15
1023,15
1073,15
1123,15
1173,15
1223,15
1273,15
1323,15
1373,15
1423,15
1473,15
h
кДж/кг
223,11
273,23
323,42
373,79
424,43
475,44
526,9
578,85
631,36
684,45
738,14
792,43
847,32
902,78
958,8
1015,35
1072,4
1129,91
1187,85
1246,19
1304,91
1363,97
1423,36
1483,06
1543,04
1603,31
u
кДж/кг
159,07
194,83
230,68
266,7
302,99
339,65
376,75
414,36
452,52
491,26
530,6
570,54
611,08
652,19
693,87
736,07
778,76
821,92
865,51
909,51
953,87
998,59
1043,63
1088,97
1134,61
1180,52
о
о
0,4931
0,9992
1,7988
2,98
4,645
6,909
9,905
13,784
18,719
24,9
32,56
41,93
53,28
66,93
83,18
102,4
124,97
151,3
181,84
217,0
257,5
303,6
356,1
415,5
482,5
557,8
12985
7845
5155
3592
2614
1965,3
1515,7
1193,3
955,3
775,7
637,3
529,1
443,3
374,3
318,4
272,7
234,9
203,5
177,25
155,10
136,32
120,32
106,62
94,83
84,634
75,782
so
кДж/(кг К)
6,4054
6,608
6,7768
6,9217
7,0491
7,163
7,2664
7,3612
7,449
7,531
7,6079
7,6805
7,7493
7,8147
7,8771
7,9367
7,9939
8,0488
8,1015
8,1524
8,2014
8,2487
8,2945
8,3387
8,3816
8,4233
Таблица 2 [10] дана с температурным интервалом в 50 оС. Более точные расчеты выполняются с использованием справочных материалов и
методических указаний [10] (шифр библиотеки № 1296, на сайте кафеды
файл «спр-материал-КР1»). Температурный интервал этих таблиц составляет один градус, что позволяет избежать интерполяции определяемых величин, т. к. точность расчетов в этом случае будет находиться в допустимых пределах.
-40-
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Для теоретического курса
1. Коновалов В.И. Техническая термодинамика/ Иван. гос. энерг. ун-т –
Иваново: 2005 или 1995. – 464 с.
2. Коновалов В.И. Элементарная техническая термодинамика/ Иван. гос.
энерг. ун-т – Иваново: 1999. – 194 с.
3. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. – М.: Энергоиздат, 1983. – 416 с.
4. Коновалов В.И. Техническая темодинамика, часть I. Основы термодинамики: Учеб. пособие / Иван. энерг. ин-т им. В.И. Ленина – Иваново,
1976. – 98 с.
5. Коновалов В.И. Техническая термодинамика, часть II. Основы расчета
термодинамических процессов: Учеб. пособие / Иван. энерг. ин-т им.
В.И. Ленина – Иваново, 1977. – 82 с.
6. Чухин И.М. Определение термодинамических свойств идеальных газов
с учетом влияния температуры на их изобарную и изохорную теплоемкоемкость: Метод. указания / Иван. энерг. ун-т, - Иваново, 1997. - 16 с.
(шифр библиотеки ИГЭУ № 939)
Для практических занятий
7. Коновалов В.И., Частухина М.И., Девочкина С.И. Техническая термодинамика: Учеб. пособие / Иван. энерг. ин-т им. В.И. Ленина – Иваново, 1991. – 96 с. (шифр библиотеки ИГЭУ № 691)
8. Пакет практических задач к первому и второму модулям курса "Техническая термодинамика": Метод. указания для самостоятельной работы
студентов в рамках системы РИТМ / Иван. энерг. университет; сост.
И.М. Чухин, Е.Е. Мезина. – Иваново, 1998. – 40 с. (шифр библиотеки
ИГЭУ № 971)
9. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и
водяного пара: Справочник. – М.: Энергоиздат, 1984. – 80 с. (возможны
другие издания, последнее издание 1999 г.)
10. Чухин И.М.. Термодинамические свойства воздуха. Справ. матер. и метод. указания / Иван. энерг. ун-т, - Иваново, 2001. - 36 с. (шифр библиотеки ИГЭУ № 1296)
-41-
Анкета обратной связи студент – преподаватель (элемент TQM)
№
ВОПРОСЫ
1
1
2
Понятен ли теоретический материал,
изложенный на лекциях? Если нет, то
укажите номера тем, требующих более
понятного изложения.
Понятен ли теоретический материал,
изложенный в рекомендуемой литературе? Если нет, то укажите литературу
и номера тем, вызвавших у Вас затруднения.
Все ли понятно в данных методических указаниях для выполнения контрольной работы? Если нет, то укажите номера разделов, которые вызвали у
Вас затруднения.
Есть ли необходимость в новых методических указаниях по выполнению
контрольной работы?
Какие темы вызвали у Вас затруднения
при самостоятельном решении задач?
Можете указать конкретные номера
задач и литературу.
Считаете ли Вы целесообразным использование тренажеров на ЭВМ при
изучении основных тем дисциплины?
Достаточно ли знаний, полученных в
ИГЭУ в предыдущих семестрах по:
а) математике,
б) физике,
в) химии,
для освоения данной дисциплины?
Считаете ли Вы, что Ваши взаимоотношения с преподавателем имеют уровень достаточного общения для получения ответов на любые вопросы в
рамках данной дисциплины?
2
2
3
4
5
6
7
8
1
-42-
Затрудняюсь ответить
Ваш краткий
другой ответ
Да
Не
т
3
4
5
6
3
4
5
6
Считаете ли Вы, что методический и
научный уровень преподавателя достаточен для проведения занятий по данной дисциплине?
10 Считаете ли Вы, что оценка за экзамен
преподавателем поставлена объективно?
11 Содержание какого (каких) пункта
(тов) анкеты Вы считаете главным (ми)
для совершенствования учебного процесса по данной дисциплине?
Можете дать свои предложения по
совершенствованию процесса обучения.
9
СОДЕРЖАНИЕ
1. Рабочая программа дисциплины "Теоретические основы
теплотехники" раздел "Техническая термодинамика". Часть 1
1.1. Содержание ГОС по дисциплине
1.2. Основное содержание курса "Техническая термодинамика".
Часть 1
2. Контрольные задания
2.1. Контрольная задача № 1
2.2. Контрольная задача № 2
2.3. Контрольная задача № 3
2.4. Контрольная задача № 4
Приложение
Список рекомендуемой литературы
Анкета обратной связи студент – преподаватель
-43-
3
3
4
9
9
19
21
32
39
41
42
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
ЧАСТЬ 1
Программа дисциплины, методические указания и задания
для выполнения контрольной работы
для студентов заочного факультета специальностей 100500 и 100700
Составители: ЧУХИН Иван Михайлович
ЧАСТУХИНА Маргарита Ивановна
СОЗИНОВА Татьяна Евгеньевна
Редактор Т.В. Соловьева
Лицензия ЛР № 020264 от 15.12.96 г.
Подписано в печать
.
Формат 60841/16.
Печать плоская. Усл.печ.л.2,57. Тираж 200 экз.
. Заказ
.
Ивановский государственный энергетический университет
153003, Иваново, ул. Рабфаковская, 34
Типография ГУ КПК Минтопэнерго РФ
153025 Иваново, ул. Ермака, 41
-44-