Тема 1.6 Термодинамические процессы изменения состояния газов
Студент должен:
знать: термодинамические процессы, прямые и обратные циклы, их
коэффициент полезного действия (КПД);
уметь: производить расчеты термодинамических процессов.
Классификация термодинамических процессов изменения состояния рабочего тела. Анализ простейших термодинамических процессов
( изохорного, изобарного, изотермического и адиабатного). Изображение процессов в Р-υ координатах. Политропные процессы. Обобщающее значение политропного процесса.
Основные расчетные формулы определения тепла, работы, изменений внутренней энергии и энтальпии.
Круговые процессы или циклы. Прямые и обратные циклы Карно. Квазистатические процессы.
Практическое занятие №3
Литература: 1,с. 44-70;2,с.67-109;3,с.25-34;4,с.68-83
Методические указания
Необходимо уяснить, что простейшие процессы изменения состояния являются частными случаями обобщающего политропного процесса, что их можно назвать политропными с определенным показателем n.
Циклом работы тепловой машины называется такой круговой процесс, в котором рабочее тело приходит в исходное (первоначальное ) состояние. Цикл может много раз повторяться.
Циклы бывают прямые и обратные.
В прямом цикле за счет затраты тепла получается механическая работа. В обратном цикле происходит перенос тепла от холодного тела к более нагретому с затратой необходимой работы (холодильные установки).
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы? Как они изображаются в координатах?
2. Почему адиабата круче изотермы в Р-υ координатах?
3. Как можно определить показатель политропного процесса?
4. Что такое цикл теплового двигателя и холодильной машины?
5. Какие показатели являются качественной характеристикой теплового двигателя и холодильной машины? Как они определяются?
6. Из каких процессов состоит цикл Карно?
7. Как показать, что цикл Карно имеет наивысший КПД?
Тема 1.7 Второе начало термодинамики
Студент должен:
знать: сущность энтропии, второй закон термодинамики
Понятие об энтропии. Энтропия изолированных систем. Изменение энтропии в простейших термодинамических процессах изменения состояния рабочего тела. Изображение процессов в Т-s и h -s координатах.
Второе начало (закон) термодинамики. Сущность и математическая запись закона.
Литература: 1,с. 70-80; 2,с. 109-126; 3,с.34-44;4,с. 55-67
Тема 1.8 Процессы парообразования и термодинамические свойства водяного пара
Студент должен:
знать: процессы нагревания, кипения, парообразования, их изображение
в координатах Р-υ, Т-s, h –s; процессы изменения состояния
водяного пара;
уметь: определять теплоту и работу по таблицам и диаграммам
водяных паров.
Водяной пар как рабочее тело. Процессы нагревания, кипения и парообразования и их изображение в координатах Р-υ, Т-s, h-s. Основные характеристики воды и водяного пара, их определение. Таблицы паров. Процессы изменения состояния водяного пара, их изображение на диаграммах паров.
Практическое занятие №4
Литература: 1,с. 80-96; 2,с.170-213; 3,с.44-56; 4,с.125-137
Методические указания к темам 1.7 и 1.8
Необходимо хорошо усвоить построение процесса парообразования в координатах Р-υ и Т-s, обратить внимание на пограничные кривые и на критическую точку, где параметры кипящей воды и пара одинаковые (вода без кипения превращается в пар).
Второй закон термодинамики определяет направление, в котором протекают процессы, устанавливает условия преобразования тепловой энергии в механическую, а также определяет максимальное значение работы, производимой тепловым двигателем.
Второй закон математически может быть выражен:
dS ≥ dQ
Т
где dS –бесконечно малое приращение энтропии системы;
dQ – бесконечно малое количество теплоты, полученное системой.
Процесс парообразования изображается на диаграммах в координатах
Р-υ, Т-s, h-s, которые характеризуются определенными параметрами и понятиями, которые необходимо хорошо усвоить. К ним относятся влажный насыщенный пар, сухой насыщенный пар, перегретый пар, температура насыщения (ts ), паросодержание (х), влагосодержание (1-х), теплота парообразования (z), удельный объем насыщенного пара ( υs ), удельная энтальпия влажного пара (hs ).
В термодинамике обычно рассматривают 4 основных процесса парообразования: изохорный ( V= const), изобарный (Р = const), изотермический (Т = const), адиабатный (q = 0).
Расчет этих процессов ведется либо аналитически при помощи таблиц паров, либо графически при помощи диаграмм Р-υ, Т-s, h-s, что значительно облегчает задачу.
При анализе процессов задача обычно сводится к тому, чтобы определить неизвестные параметры пара и записать первое начало термодинамики, т.е. определить количество отведенной или подведенной теплоты в процессе
(Q, Дж), совершенную работу ( L, Дж), изменение внутренней энергии
(∆U, Дж).
Вопросы для самоконтроля
1. Чем отличается пар от идеальных газов?
2. Приведите примеры применения водяного пара.
3. Какие параметры характеризуют состояние водяного пара?
4. Сделайте график парообразования в Р-υ диаграмме.
5. Какие линии нанесены на диаграмме h-s?
6. Какие параметры можно определить по диаграмме h-s (i-s)?