МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ
І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ
ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
«Харківський
політехнічний інститут»
ТЕРМОДИНАМІКА ФИЗИКО – ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник
для студентів вищих навчальних закладів
УДК 536 (075.8)
Рецензенти: О. Л. Губенко, д-р техн. наук, проф., завідувач відділу
оптимізації процесів і конструкцій турбомашин, Інститут проблем
машинобудування Національної академії наук України,
О. Ф. Редько, д-р техн. наук,
проф., Харківський державний технічний
університет будівництва та архітектури
Павловський В. Г.
Термодинаміка
фізико-енергетичних процесів: Навч.
посібник / В. Г.
Павловський, Г. І. Павловський. - Харків: НТУ «ХПІ», 2006. -332с.
ISBN 966-593-448-1
У першій частині посібника розглянуто функціональні
залежності між параметрами речовин у термодинамічних системах, основні начала
(закони) термодинаміки і термодинамічні процеси ідеальних і реальних газів як у
закритих, так і у проточних системах, процеси дроселювання газів і пари,
термодинамічні системи х хімічними процесами, а також інші питання, що
складають основи термодинаміки.
У другій частині розглянуто інженерне
прикладення термодинаміки. Наведено теоретичні положення розрахунку
основних параметрів тепломеханічних і термосорбційних
компресорів, теплових двигунів, холодильних машин, акумуляторів і трансформаторів
теплоти, обладнання для охолодження і термічної стабілізації
фізико-енергетичних установок.
Призначений для
студентів теплоенергетичного профілю
Частина перша. Основи термодинаміки
Розділ 1. Основні поняття і
визначення
1.1. Предмет термодинаміки
1.2. Термодинамічна система
1.3. Термодинамічнийпроцесс
1.4. Параметри стану
Контрольні запитання і завдання
Розділ 2. Термодинамічні
властивості робочих тіл
2.1.Рівняння стану ідеального газу
2.2.Фізичний зміст питомої газової сталі
2.3.Закони ідеальних газів та їх наслідки
2.4.Універсальне рівняння стану ідеального газу
2.5.Реальні гази
2.6.Аналіз рівняння Ван-дер-Ваальса
2.7.Критичний стан речовини
2.8.Газові суміші
Контрольні запитання і завдання
Розділ 3. Перший закон термодинаміки
3.1.Еквівалентність теплоти і роботи
3.2. Внутрішня енергія системи
3.2.Робота в термодинамічних процесах
3.3.Підведена теплота
3.4.Взаємодія термодинамічної системи з навколишнім середовищем
3.6.Математичний вираз першого закону термодинаміки
3.7.Ентальпія
Контрольні запитання і завдання
Розділ 4. Теплоємність робочого
тіла
4.1.Основні поняття і визначення
4.2.Теплоємність при постійних об'ємі і тиску
4.3.Визначення теплоємності газів через температуру
4.4.Теплоємність газової суміші
Контрольні запитання і завдання
Розділ 5. Термодинамічні процеси
ідеальних газів
5.1.Метод дослідження
5.2.Ізохоричний процес
5.3.Ізобаричний процес
5.4.Ізотермічний процес
5.5.Адіабатичний процес
5.6.Політропні процеси
Контрольні запитання і завдання
Розділ 6. Другий закон
термодинаміки
6.1.Загальні положення і формулювання закону
6.2.Оборотні та необоротні термодинамічні процеси
6.3.Кругові термодинамічні процеси (цикли)
6.4.Ефективність термодинамічних циклів
6.5.Цикл Карно і його ознаки
6.6.Математичний вираз другого закону термодинаміки
Контрольні запитання і завдання
Розділ 7. Ентропія
7.1.Поняття ентропії та її фізичний зміст
7.2.Зміна ентропії в оборотних і необоротних процесах
7.3.Зміна ентропії в головних процесах ідеального газу
7.4.Зростання ентропії і «теплова смерть Всесвіту»
7.5.Термодинамічні процеси в Тs-діаграмі
7.6.Цикл Карно в Тs-діаграмі
7.7.Узагальнений (регенеративний) цикл Карно
7.8.Порівняння термічних
ККД оборотних циклів через середньоінтегральну
температуру підведення і відведення теплоти
7.9.Визначення термічного
ККД циклу через середньоінтегральні температури
Контрольні запитання і завдання
Розділ 8. Диференціальні
рівняння термодинаміки. Рівновага термодинамічних
систем
8.1. Диференціальні рівняння теплоти, ентальпії,
ентропії і внутрішньої енергії
8.2.Характеристичні
функції
8.3.Термодинамічна
рівновага при взаємодії системи з
навколишнім середовищем
8.4.Умови фазової рівноваги і правило фаз Гіббса
8.5.Фазові переходи
Контрольні запитання і завдання
Розділ 9. Водяна пара.
9.1.Утворення водяної пари
9.2.Головні визначення
9.3.Параметри насиченої водяної пари
9.4.Параметри перегрітої водяної пари
9.5.Ts-та is-діаграми водяної пари
Розділ 10. Головні термодинамічні
процеси водяної пари
10.1. Ізохоричний процес
10.2. Ізобаричний процес
10.3. Ізотермічний процес
10.4. Адіабатичний (ізоентропійний) процес
Контрольні запитання і завдання
Розділ 11. Вологе повітря
11.1. Термодинамічні особливості і параметри стану
11.2. Теплоємність і ентальпія вологого повітря
11.3. Id-діаграма вологого повітря
Контрольні запитання і завдання
Розділ 12. Термодинаміка
потоку
12.1. Основні характеристики
12.2. Робота в потоці
12.3. Швидкість витікання і витрата газу
12.4. Витікання водяної пари
12.5. Основні закономірності соплової і дифузорної
течії газу
12.6. Витікання газу через комбіновані сопла
12.7. Процес дроселювання газу і пари
Контрольні запитання і завдання
Розділ 13. Термодинамічні системи з
хімічними процесами
13.1. Загальні поняття
13.2.Застосування першого закону термодинаміки і теплові ефекти хімічних реакцій
13.3. Закон Гесса
13.4. Залежність теплоти реакції від температури
13.5. Константи рівноваги
13.6. Залежність константи рівноваги від температури
13.7. Третій закон термодинаміки
Контрольні запитання і завдання
Розділ 14. Термодинаміка
необоротних процесів і плазми
14.1.Елементи термодинаміки необоротних процесів
14.2.Особливості плазми
14.3.Основні властивості плазми
14.4.Термодинамічні параметри плазми
14.5.Рівняння етану плазми
Контрольні запитання і завдання
Частина друга. Інженерне прикладення термодинаміки
Розділ 15. Машини для стиснення і розширення газів
15.1.Загальні поняття
15.2.Робочі процеси в компресорах
15.3.Робочі процеси у детандерах
Контрольні запитання і завдання
Розділ 16. Аналіз циклів теплових двигунів
16.1.Загальні поняття
16.2.Цикли поршневих двигунів внутрішнього згоряння
16.3.Цикли газотурбінних установок (ГТУ)
16.4.Цикли реактивних двигунів
Контрольні запитання і завдання
Розділ 17. Цикли паросилових установок (ПСУ)
17.1.Принцип дії паросилової установки
17.2.Оцінка можливостей застосування парового циклу Карно
17.3.Основний цикл паросилової установки
17.4.Цикл з проміжним перегрівом пари
17.5.Цикл з регенеративним нагрівом живильної води
17.6.Бінарні цикли паросилових установок
17.7.Цикли парогазових установок
17.8.Цикли атомної енергетичної установки
Контрольні запитання і завдання
Розділ 18. Термодинамічні основи
теплофікації
18.1.Загальні відомості
18.2.Основні схеми теплофікаційних установок
18.3.Характеристики теплофікаційних установок
Контрольні запитання і завдання
Розділ 19. Цикли холодильних
установок і термотрансформаторів
19.1.Цикл повітряної холодильної установки
19.2.Цикл парокомпресорної холодильної установки
19.3.Абсорбційні холодильні установки
19.4.Вихрові холодильні установки
19.5.Трансформатори теплоти
Розділ 20. Інноваційні технології перетворення енергії
20.1.Двигун Стірлінга з зовнішнім згорянням
20.2.Термосорбційний компресор (ТСК)
20.3.Газотурбінні установки з термосорбційним
компресором
20.4.Гідридні акумулятори теплоти
Контрольні запитання і завдання
Розділ 21. Пряме
перетворення теплоти в електричну енергію
21.1.Головні поняття
21.2.Термодинамічні основи паливних елементів
21.3.Цикли теплоенергетичних установок з МГД-генератором
21.4.Термодинамічні основи термогенераторів
Контрольні запитання і завдання
ДОДАТОК 1