Барилович В.А., Смирнов Ю.А. Основы технической термодинамики и теории тепло - и массообмена
Подождите немного. Документ загружается.
332
27. Гавра Г.Г., Михайлов П.М., Рис В.В. Тепловой и гидравлический расчет тепло-
обменных аппаратов компрессорных установок. Учебное пособие.- Л.: ЛПИ, 1982.- 72 с.
Дополнительная
28. Галин Н.М., Кириллов Л.А. Тепломассообмен (в ядерной энергетике). - М:
Энергоатомиздат, 1987. - 375 с.
29. Кутепов А.М., Стерман Л.С., Стюшин Н.Г. Гидродинамика и теплообмен при
парообразовании. - М.:Высшая школа, 1986. - 448 с.
30. Исаченко В.П. Теплообмен при конденсации.-М.:Энергия, 1977. - 239 с.
31. Лыков А.В.Теория теплопроводности.-М.: Высшая школа, 1967. - 600 с.
32. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи. - М.: Мир, 1983.-512 с.
33. Присняков В.Ф. Кипение.- Киев: Наукова думка, 1988 .- 238 с.
34. Лабунцов Д.А., Ягов В.В. Механика двухфазных систем.- М.: Изд. МЭИ, 2007.-
383 с.
35. Коровин Н.В. Топливные элементы и электрохимические установки.- М.: Изд. МЭИ,
2005.- 278 с.
36. Морачевский А.Г., Сладков И.Б, Термодинамические расчеты в металлургии.-
М.:”Металлургия “,1993.-304 с.
333
Содержание
Введение 3
Часть I. Техническая термодинамика
1. Основные понятия термодинамики
Краткий исторический очерк развития термодинамики 4
Термодинамическая система 5
Термодинамический метод исследования 5
Термодинамический процесс 5
Параметры термодинамической системы 6
Теплота и работа и их изображение в диаграммах состояния 7
Уравнение состояния 10
2. Первый закон термодинамики
Принцип эквивалентности теплоты и работы, опыт Джоуля 10
Внутренняя энергия и энтальпия 11
Аналитическое выражение первого закона термодинамики
для закрытой и открытой систем
12
Первый закон термодинамики с учетом переменной массы 14
Применение первого
закона термодинамики к круговому процессу
14
3. Приложение первого закона термодинамики к идеальным газам
Свойства идеального газа. Опыты Гей-Люссака, Бойля и Мариотта.
Термическое уравнение состояния
15
Внутренняя энергия и энтальпия идеального газа 16
Теплоемкость 17
Смеси газов 18
Теплоемкость смеси 20
Основные виды процессов 20
Изохорический процесс, dv=0 20
Изотермический процесс, dT=0 21
Изобарический процесс, dр=0 21
Изоэнтропийный процесс, ds=0 21
Политропический процесс 23
Теплота и работа политропического процесса 24
Связь теплоемкости политропического процесса с показателем политропы
25
Три группы политропических процессов. Способы определения
показателя политропы
25
Процессы в одноступенчатом поршневом компрессоре 26
Влияние вредного пространства на эффективность поршневого
компрессора
27
Многоступенчатое сжатие 29
Струйные компрессоры 29
4. Второй закон термодинамики
Обратимые и необратимые процессы 31
Основные формулировки второго закона термодинамики 32
Идеальный цикл Карно 32
Теорема Карно 34
Интеграл Клаузиуса для обратимого кругового процесса, энтроп
ия
34
Изменение энтропии в обратимых процессах 36
Интегр
ал Клаузиуса для необратимого кругового процесса
37
Изменение энтропии при необратимых процессах 38
334
Передача теплоты путем теплопроводности 39
Цикл Карно с внутренней необратимостью 40
Цикл Карно с внешней необратимостью 41
Движение газа в адиабатической трубе при наличии трения 41
Передача теплоты в теплообменном аппарате 42
Термодинамическая шкала температур 43
Тождественность газовой и термодинамической температур 43
Энтропия и термодинамическая вероятность 44
Диалектическое толкование второго закона термодинамики 45
5. Приложение второго закона термодинамики к анализу
термодинамических процессов
Средняя термодинамическая температура процесса 46
Адиабатическое течение с трением 46
Процессы смешения 49
Смешение в объеме 49
Смешение в потоке 51
Заполнение сосуда газом 52
Максимальная работа изолированной системы. Теорема Гюи-
Стодолы
52
Эксергия теплоты и потока, эксергетический КПД 53
6. Теплосиловые газовые циклы и реактивные двигатели
Циклы двигателей внутреннего сгорания 57
Цикл Отто 58
Цикл Дизеля 62
Цикл Тринклера 65
Цикл Стирлинга 66
Газотурбинные установки 68
Идеальная газотурбинная установка (цикл Брайтона) 69
ГТУ с регенерацией теплоты 72
Процессы в турбореактивном двигателе 75
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель 77
Жидкостной реактивный двигатель 79
7. Термодинамические потенциалы и дифференциальные
уравнения термодинамики
Термодинамические потенциалы 80
Дифференциальные уравнения термодинамики 83
8. Равновесие термодинамических систем и фазовые переходы
Термодинамическое равновесие, четыре случая сопряжения
термодинамической системы с окружающей средой
86
Химический потенциал 87
Условия устойчивости и равновесия в изолированной системе 87
Условия устойчивости 87
Условия равновесия в однородной изолированной системе 88
Условия фазового равновесия 88
Фазовые переходы. Правило фаз Гиббса 89
Уравнение Клапейрона-Клаузиуса 90
Устойчивость фаз 90
Фазовые переходы при неодинаковых давлениях фаз 91
Фазовые переходы при искривленных поверхностях раздела фаз.
Уравнение Лапласа
92
Уравнение Клапейрона-Клаузиуса с учетом кривизны поверх
ности
93
Формула Кельвина 93
Термодинамика образования новой фазы. Критический радиус пузырька
94
335
9.Свойства реальных газов и паров.
Опыт Эндрюса 96
Сжимаемость реальных газов 96
Уравнение Ван-дер-Ваальса 97
Зависимость изобарной теплоемкости от давления 99
Дросселирование газов и паров. Эффект Джоуля-Томсона 99
Водяной пар, диаграмма состояния, процесс парообразования 102
Параметры влажного пара 104
T-s, p-v и i-s диаграммы водяного пара.Таблицы свойств водя
ного пара
105
Процессы в водяном паре 106
Процесс при постоянном объеме, dv=0 106
Процесс при постоянном давлении, dp=0 106
Изотермический процесс, dT=0 107
Изоэнтропийный процесс, ds=0 107
Влажный воздух 108
10. Паровые и комбинированные циклы теплоэнергетичес- ких
установок
Цикл Карно 114
Цикл Ренкина 114
Влияние начальных и конечных параметров на эффективность
цикла Ренкина
115
Цикл Ренкина с промежуточным перегревом пара 116
Регенеративный цикл 117
Комбинированный цикл с высоконапорным парогенератором 119
Бинарный ртутно – водяной цикл 121
Газопаровой цикл с котлом - утилизатором 122
Теплофикационные циклы 124
Циклы атомных теплоэнергетических установок 125
Тепловые циклы геотермальных электростанций 128
Анализ цикла Ренкина с учетом необратимых потерь энтропийным и
эксергетическим методами
133
Энтропийный метод 133
Эксергетический метод 136
Диаграмма потоков эксергии в ГТУ 137
11. Методы непосредственного преобразования энергии
Магнитогидродинамический генератор на газовом рабочем теле 138
Цикл МГД-генератора с жидкометаллическим рабочим телом 140
Цикл термоэлектрического генератора
Топливный элемент
141
143
12. Циклы холодильных машин и тепловых насосов, ожижение газов
Обратный цикл Карно, холодильный коэффициент 146
Идеальная воздушная холодильная машина 147
Парокомпрессионная холодильная установка 148
Пароэжекторная холодильная установка 150
Абсорбционная холодильная установка 151
Тепловые насосы 152
Вихревая труба Ранка 154
Методы ожижения газов 156
13. Основы химической термодинамики
Общие положения 159
Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса 160
Закон Кирхгофа 162
336
Скорость химической реакции и закон действующих масс 164
Химическое равновесие. Принцип Ле Шателье - Брауна 164
Степень диссоциации и ее связь с константой равновесия 166
Термодинамические условия равновесия химических реакций 167
Химическое сродство 167
Уравнение изотермы химической реакции 168
Закон Вант-Гоффа 169
Зависимость скорости реакции от температуры, закон Аррениуса 170
Тепловой закон Нернста 172
14. Основные понятия неравновесной термодинамики 173
Часть II. Теория тепло - и массопереноса
15. Общие положения и понятия 178
Передача теплоты в природе. Массоперенос 178
Температурное поле 179
Градиент температуры 179
Плотность теплового потока, закон Фурье 180
Коэффициент теплопроводности 180
Дифференциальное уравнение теплопроводности 181
Краевые условия (условия однозначности) 183
16. Теплопроводность при стационарном режиме
Передача теплоты через плоскую стенку при граничных условиях I-го
рода
Передача теплоты через плоскую стенку при коэффициенте
теплопроводности, зависящем от температуры
183
184
Передача теплоты через многослойную плоскую стенку при граничных
условиях I-го рода
185
Передача теплоты через плоскую стенку при граничных условиях III-го
рода
185
Передача теплоты через бесконечную цилиндрическую стенку при
граничных условиях I-го рода
Передача теплоты через бесконечную цилиндрическую стенку при
граничных условиях III-го рода
Передача теплоты через многослойную цилиндрическую стенку при
граничных условиях III-го рода
Критический диаметр изоляции
Теплопроводность в пластине при наличии внутренних источников
теплоты
186
187
189
190
190
Теплопроводность цилиндрического стержня при наличии
внутренних источников теплоты
Теплопроводность цилиндрической стенки при наличии
внутренних источников теплоты
192
193
Теплопроводность тонкого стержня 195
Плоская ребристая стенка с ребрами постоянного сечения 197
Передача теплоты через круглое ребро постоянного сечения
Передача теплоты через трапециевидные и треугольные ребра
Ребро постоянного теплового напряжения
Пористое охлаждение бесконечной пластины
Двумерная стационарная теплопроводность
199
200
202
204
207
17. Нестационарные процессы теплопроводности
Охлаждение (нагревание) бесконечной пластины 208
Анализ полученного решения 211
Количество теплоты, отдаваемое пластиной окружающей среде в
337
процессе охлаждения 213
Охлаждение (нагревание) бесконечно длинного цилиндра 213
Количество теплоты, отдаваемое цилиндром в процессе охлаждения 215
Охлаждение (нагревание) тел конечных размеров 216
Регулярный режим 217
18. Численные методы решения задач теплопроводности
Методы решения задач стационарной теплопроводности 218
Явный метод решения задач нестационарной теплопроводности.
Критерий устойчивости
Неявный метод решения задач нестационарной теплопроводности
222
224
19. Конвективный теплообмен в однородной среде
Основные понятия и определения
224
Основные уравнения сохранения. Уравнение сплошности
225
Уравнение движения 226
Уравнение энергии 227
Уравнение теплоотдачи 228
Краевые условия (условия однозначности) 228
Особенности теплообмена при турбулентном течении 228
20. Подобие и моделирование конвективного теплообмена
Критерии подобия и критериальные уравнения 229
Уравнения сохранения для пограничного слоя 231
Условия подобия физических процессов 232
Метод размерностей,
π
- теорема
233
21. Обработка результатов экспериментальных исследований
Определение средней по сечению канала скорости потока
235
Определение средней по сечению температуры потока в
обогреваемом канале
236
Температурный напор при q
w
=const 236
Температурный напор при T
w
=const 237
Получение эмпирических уравнений в критериальном виде 238
22. Теплоотдача при вынужденном движении жидкости
Приближенный метод расчета теплоотдачи на плоской пластине при
ламинарном режиме течения. Интегральное соотношение Кармана
Тепловой пограничный слой, уравнение Кружилина
240
243
Теплоотдача от плоской пластины при ламинарном режиме течения 245
Связь между коэффициентом теплоотдачи и трения, аналогия
Рейнольдса
246
Турбулентный пограничный слой 246
Обтекание пластины при турбулентном режиме течения 248
Течение в трубах. Связь между коэффициентами трения и
сопротивления
250
Теплоотдача в трубе при ламинарном режиме течения 250
Теплоотдача в трубах с прямолинейной осью при турбулент
ном движении
253
Теплоотдача в изогнутых и шероховатых трубах 254
Теплоотдача при поперечном обтекании труб 255
Теплоотдача при поперечном обтекании пучков труб 257
23. Теплоотдача при свободном движении жидкости
Теплоотдача от вертикальной стенки 259
Теплоотдача от горизонтальных труб и проволочек при
свободной конвекции
261
24. Отдельные задачи конвективного теплообмена
Теплоотдача жидких металлов 262
338
Теплоотдача при движении газа с большой скоростью 262
25. Теплообмен при фазовых превращениях
Теплообмен при конденсации пара 264
Основные положения 264
Теплоотдача при конденсации неподвижного чистого пара на
вертикальной стенке при ламинарном режиме течения пленки (задача
Нуссельта)
266
Теплоотдача при конденсации чистого пара на вертикальной стенке
при турбулентном режиме течения пленки
269
Теплоотдача на горизонтальных трубах и внутри труб 271
Теплообмен при кипении однородной жидкости. Режимы кипения
271
Условия зарождения парового пузырька 272
Связь между критическим радиусом пузырька и перегревом
жидкости
273
Работа образования пузырька критического размера 274
Интенсивность образования пузырьков критического размера 274
Скорость роста пузырька 274
Отрывной диаметр пузырька 275
Пузырьковый режим кипения 275
Кризис кипения первого рода 276
26. Тепло - и массоперенос в двухкомпонентных средах
Основные положения 277
Основные уравнения сохранения
Уравнение массопереноса
278
Уравнение энергии для двухкомпонентной смеси 279
Краевые условия 279
Массоперенос около полупроницаемой стенки, поток Стефана 280
Тройная аналогия 281
Тепло - и массоотдача от пластины при ламинарном и
турбулентном режимах течения
282
Массоперенос в трубах 282
Тепло - и массоперенос от капель 283
27. Лучистый теплообмен
Общие положения 284
Основные законы излучения 284
Радиационные функции 285
Радиационные свойства. Интегральные радиационные свой
ства
286
Закон Кирхгофа 286
Монохроматические свойства 286
Направленные радиационные свойства 287
Угловой коэффициент излучения 288
Методы определения угловых коэффициентов 289
Теплообмен излучением между черными поверхностями 291
Адиабатическая поверхность 291
Теплообмен между серыми телами 292
Перенос излучения в поглощающих - пропускающих средах 294
Действие защитных экранов 295
Измерение высоких температур 297
Сложный теплообмен 297
Радиационные свойства газов 298
28. Теплообменные аппараты
Уравнения теплового баланса и теплопередачи 300
339
Основные положения расчета ТА рекуперативного типа 302
Тепловой расчет 302
Гидравлический расчет 303
Сравнение тепловой эффективности прямоточной и
противоточной схем ТА
Приложение I
304
305
Приложение II 313
Рекомендуемая литература 331