  |
536 Я72 Яремчук, В. С. Теоретичні основи теплотехніки : у 2-х ч. [Текст] : навч. посіб. Ч. 1 : Технічна термодинаміка / В. С. Яремчук, В. П. Свідерський. - Хмельницький : ХНУ, 2019. - 511 с. |
Наведені основи технічної термодинаміки. Розглянуті основні закони, термодинамічні процеси перетворення різних форм енергії; цикли, характеристичні функції і диференціальні рівняння для ідеальних та реальних робочих тіл; процеси дроселювання, витікання і нагнітання газів; відображені питання безмашинного перетворення енергії.
Для студентів інженерних та інженерно-технологічних спеціальностей ЗВО III-IV рівнів акредитації.
Зміст
Передмова 3
Вступ 5
Частина 1. Технічна термодинаміка
1. Основні поняття і визначення технічної термодинаміки
1.1. Теплотехніка. Термодинаміка як теоретична основа теплотехніки. Предмет, метод і класифікація розділів термодинаміки 11
1.2. Кількість субстанції, ідеальний і реальний газ, параметри термодинамічного стану робочого тіла 16
1.3. Нульовий закон термодинаміки. Рівновага в термодинамічній системі 23
1.4. Поняття про термодинамічний процес, поверхню та діаграму станів 24
1.5. Термічні рівняння стану ідеального і реального газів 26
Контрольні питання 28
2. Перший закон термодинаміки
2.1. Закони збереження матерії та енергії. Складові енергії системи, робота, теплота та ентальпія 29
2.2. Перший закон термодинаміки, його суть, формулювання та аналітичні вирази 39
2.3. Форми рівняння енергобалансу: диференціальні та інтегральні варіанти запису 42
2.4. Перший закон термодинаміки в аналізі термодинамічних процесів 43
2.5. Перший закон термодинаміки для нерівноважних процесів 46
Контрольні питання 47
3. Теплоємність ідеальних і реальних газів та тіл
3.1. Теплоємність газів і тіл: класифікація, одиниці, фізичний зміст, співвідношення 50
3.2. Теплоємність за постійного тиску і постійного об'єму. Рівняння Майєра 51
3.3. Елементи молекулярно-кінетичної та квантової теорії теплоємності 55
3.4. Залежність теплоємності від температури. Істинна та середня теплоємність 59
3.5. Теплоємність суміші ідеальних газів 65
Контрольні питання 66
4. Термодинамічні процеси ідеальних газів у закритих системах
4.1. Задачі та загальна схема дослідження термодинамічних процесів 67
4.2. Термодинамічні оборотні процеси ідеального газу, схеми енергобалансу 69
4.3. Політропні процеси: показник, рівняння, теплоємність, часткові випадки 78
4.4. Зображення політропних процесів у р-v- та T-s-координатах. Схема енергобалансу 82
4.5. Відмінності реального газу від ідеального 84
Контрольні питання 86
5. Другий та третій закони термодинаміки
5.1. Коловий процес (цикл), основні визначення та характеристики 87
5.2. Сутність і формулювання другого закону термодинаміки 91
5.3. Різновиди циклу Карно, їх ефективність. Середньоінтегральна термодинамічна температура 93
5.4. Математичний вираз другого закону термодинаміки. Зміна ентропії: термодинамічний і фізичний зміст 101
5.5. Третій закон термодинаміки 109
Контрольні питання 110
6. Об'єднаний вираз першого та другого законів термодинаміки
6.1. Форми запису об'єднаних рівнянь 111
6.2. Характеристичні функції та диференціальні співвідношення у термодинаміці 115
6.3. Диференціальні рівняння внутрішньої енергії, ентальпії та ентропії 118
6.4. Диференціальні рівняння стану 122
6.5. Ексергія та анергія теплоти і внутрішньої енергії 124
Контрольні питання 128
7. Термодинамічна рівновага та фазові переходи
7.1. Короткі відомості про термодинамічну рівновагу 130
7.2. Умови рівноваги та стійкості термодинамічних систем 132
7.3. Зміна агрегатного стану речовини. Фазові переходи 138
7.4. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса 147
7.5. Фазові переходи за особливих умов 150
Контрольні питання 154
8. Термодинаміка реальних робочих тіл
8.1. Термічні та калоричні властивості твердих тіл і рідин 155
8.2. Дослід Ендрюса. Критична точка. Основні особливості реальних газів 159
8.3. Рівняння Ван-дер-Ваальса. Рівняння стану реальних газів 164
8.4. Термодинамічні діаграми стану речовини 170
8.5. Термодинамічні властивості речовини у метастабільному стані 172
Контрольні питання176
9. Термодинамічні процеси водяної пари як приклад реального газу
9.1. Водяна пара. Отримання водяної пари 177
9.2. Процес пароутворення за постійного тиску 181
9.3. Основні параметри води та водяної пари. Таблиці водяної пари 183
9.4. Термодинамічні діаграми водяної пари 194
9.5. Основні термодинамічні процеси водяної пари 203
Контрольні питання 207
10. Суміші газів. Вологе повітря і його термодинаміка
10.1. Газові суміші, способи задання, основні характеристики 209
10.2. Парогазові суміші. Вологе повітря, його термодинамічні особливості 213
10.3. Термодинамічні параметри стану вологого повітря 216
10.4. Адіабатична температура, температура "мокрого" термометра, вимірювання вологості повітря 223
10.5. Термодинамічні процеси вологого повітря, їх аналіз за допомогою h-d-діаграми 226
10.6. Процеси змішування. Зміщування вологого повітря. Кондиціювання 239
Контрольні питання.248
11. Термодинаміка потоку. Течія і дроселювання газів та парів
11.1. Основні поняття та характеристики відкритих систем 249
112. Рівняння енергії для стаціонарного потоку, робота проштовхування, технічна робота 252
11.3. Адіабатне витікання газу з каналів, основні закономірності 259
11.4. Течія газу в соплі та дифузорі. Сопло Лаваля 264
11.5. Аналіз процесів витікання водяної пари за допомогою h-s-діаграми 271
11.6. Фізичні основи та основні умови процесу дроселювання 274
Контрольні питання 282
12. Термодинаміка процесів нагнітання газів та парів
12.1. Компресорні машини: призначення та класифікація 283
12.2. Об'ємні та динамічні компресори: принципові схеми 287
12.3. Термодинаміка ідеального компресорного циклу 289
12.4. Термодинаміка робочих процесів і параметри реальних компресорів 300
12.5. Термодинамічні особливості окремих видів компресорів 305
Контрольні питання 319
13. Термодинаміка процесів охолодження, холодильні цикли
13.1. Поняття про зворотні теплові цикли, їх характеристики 321
13.2. Цикл повітряної холодильної установки 324
13.3. Цикл парокомпресійної холодильної установки 328
13.4. Цикл пароежекторної холодильної установки 335
13.5. Поняття про цикл абсорбційної холодильної установки 337
13.6. Цикл термоелектричної холодильної установки 339
13.7. Принцип роботи та схема теплового насоса 343
13.8. Методи отримання зріджених газів 346
Контрольні питання 351
14. Термодинаміка теплосилових газових циклів
14.1. Цикли поршневих двигунів внутрішнього згорання 353
14.2. Цикли газотурбінних установок 362
14.3. Цикли реактивних двигунів 374
14.4. Газові двигуни із зовнішніми джерелами енергії 382
14.5. Оцінка ефективності різних теплових двигунів 387
Контрольні питання 391
15. Термодинаміка теплосилових парових циклів
15.1. Принцип дії і конструктивний склад паросилової установки 393
15.2. Основні характеристики та тепловий баланс котельного агрегату 398
15.3. Теплосилові парові цикли 402
15.4. Цикли парогазових установок 418
15.5. Теплофікаційні цикли 421
15.6. Цикли ядерних енергетичних установок 424
Контрольні питання 430
16. Основи термодинаміки плазми
17.1. Плазма у природі та техніці. Властивості та класифікація 431
17.2. Ідеальна та неідеальна плазма 438
17.3. Термодинамічна та термічна рівновага у плазмі. Структура рівноважної плазми... 441
17.4. Термодинамічні параметри плазми 446
17.5. Властивості замагніченої плазми 452
Контрольні питання 454
17. Термодинаміка безмашинного перетворення енергії
17.1. Класифікація та ефективність процесів перетворення енергії 456
17.2. Цикл термоелектричного генератора 459
17.3. Цикл термоелектронного перетворювача 468
17.4. Хімічні джерела струму, паливні елементи та сонячні батареї 474
17.5. Енергетичні установки з МГД-генераторами 487
Контрольні питання 498
Література 499
Додатки 501
Вступ 5
Частина 1. Технічна термодинаміка
1. Основні поняття і визначення технічної термодинаміки
1.1. Теплотехніка. Термодинаміка як теоретична основа теплотехніки. Предмет, метод і класифікація розділів термодинаміки 11
1.2. Кількість субстанції, ідеальний і реальний газ, параметри термодинамічного стану робочого тіла 16
1.3. Нульовий закон термодинаміки. Рівновага в термодинамічній системі 23
1.4. Поняття про термодинамічний процес, поверхню та діаграму станів 24
1.5. Термічні рівняння стану ідеального і реального газів 26
Контрольні питання 28
2. Перший закон термодинаміки
2.1. Закони збереження матерії та енергії. Складові енергії системи, робота, теплота та ентальпія 29
2.2. Перший закон термодинаміки, його суть, формулювання та аналітичні вирази 39
2.3. Форми рівняння енергобалансу: диференціальні та інтегральні варіанти запису 42
2.4. Перший закон термодинаміки в аналізі термодинамічних процесів 43
2.5. Перший закон термодинаміки для нерівноважних процесів 46
Контрольні питання 47
3. Теплоємність ідеальних і реальних газів та тіл
3.1. Теплоємність газів і тіл: класифікація, одиниці, фізичний зміст, співвідношення 50
3.2. Теплоємність за постійного тиску і постійного об'єму. Рівняння Майєра 51
3.3. Елементи молекулярно-кінетичної та квантової теорії теплоємності 55
3.4. Залежність теплоємності від температури. Істинна та середня теплоємність 59
3.5. Теплоємність суміші ідеальних газів 65
Контрольні питання 66
4. Термодинамічні процеси ідеальних газів у закритих системах
4.1. Задачі та загальна схема дослідження термодинамічних процесів 67
4.2. Термодинамічні оборотні процеси ідеального газу, схеми енергобалансу 69
4.3. Політропні процеси: показник, рівняння, теплоємність, часткові випадки 78
4.4. Зображення політропних процесів у р-v- та T-s-координатах. Схема енергобалансу 82
4.5. Відмінності реального газу від ідеального 84
Контрольні питання 86
5. Другий та третій закони термодинаміки
5.1. Коловий процес (цикл), основні визначення та характеристики 87
5.2. Сутність і формулювання другого закону термодинаміки 91
5.3. Різновиди циклу Карно, їх ефективність. Середньоінтегральна термодинамічна температура 93
5.4. Математичний вираз другого закону термодинаміки. Зміна ентропії: термодинамічний і фізичний зміст 101
5.5. Третій закон термодинаміки 109
Контрольні питання 110
6. Об'єднаний вираз першого та другого законів термодинаміки
6.1. Форми запису об'єднаних рівнянь 111
6.2. Характеристичні функції та диференціальні співвідношення у термодинаміці 115
6.3. Диференціальні рівняння внутрішньої енергії, ентальпії та ентропії 118
6.4. Диференціальні рівняння стану 122
6.5. Ексергія та анергія теплоти і внутрішньої енергії 124
Контрольні питання 128
7. Термодинамічна рівновага та фазові переходи
7.1. Короткі відомості про термодинамічну рівновагу 130
7.2. Умови рівноваги та стійкості термодинамічних систем 132
7.3. Зміна агрегатного стану речовини. Фазові переходи 138
7.4. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса 147
7.5. Фазові переходи за особливих умов 150
Контрольні питання 154
8. Термодинаміка реальних робочих тіл
8.1. Термічні та калоричні властивості твердих тіл і рідин 155
8.2. Дослід Ендрюса. Критична точка. Основні особливості реальних газів 159
8.3. Рівняння Ван-дер-Ваальса. Рівняння стану реальних газів 164
8.4. Термодинамічні діаграми стану речовини 170
8.5. Термодинамічні властивості речовини у метастабільному стані 172
Контрольні питання176
9. Термодинамічні процеси водяної пари як приклад реального газу
9.1. Водяна пара. Отримання водяної пари 177
9.2. Процес пароутворення за постійного тиску 181
9.3. Основні параметри води та водяної пари. Таблиці водяної пари 183
9.4. Термодинамічні діаграми водяної пари 194
9.5. Основні термодинамічні процеси водяної пари 203
Контрольні питання 207
10. Суміші газів. Вологе повітря і його термодинаміка
10.1. Газові суміші, способи задання, основні характеристики 209
10.2. Парогазові суміші. Вологе повітря, його термодинамічні особливості 213
10.3. Термодинамічні параметри стану вологого повітря 216
10.4. Адіабатична температура, температура "мокрого" термометра, вимірювання вологості повітря 223
10.5. Термодинамічні процеси вологого повітря, їх аналіз за допомогою h-d-діаграми 226
10.6. Процеси змішування. Зміщування вологого повітря. Кондиціювання 239
Контрольні питання.248
11. Термодинаміка потоку. Течія і дроселювання газів та парів
11.1. Основні поняття та характеристики відкритих систем 249
112. Рівняння енергії для стаціонарного потоку, робота проштовхування, технічна робота 252
11.3. Адіабатне витікання газу з каналів, основні закономірності 259
11.4. Течія газу в соплі та дифузорі. Сопло Лаваля 264
11.5. Аналіз процесів витікання водяної пари за допомогою h-s-діаграми 271
11.6. Фізичні основи та основні умови процесу дроселювання 274
Контрольні питання 282
12. Термодинаміка процесів нагнітання газів та парів
12.1. Компресорні машини: призначення та класифікація 283
12.2. Об'ємні та динамічні компресори: принципові схеми 287
12.3. Термодинаміка ідеального компресорного циклу 289
12.4. Термодинаміка робочих процесів і параметри реальних компресорів 300
12.5. Термодинамічні особливості окремих видів компресорів 305
Контрольні питання 319
13. Термодинаміка процесів охолодження, холодильні цикли
13.1. Поняття про зворотні теплові цикли, їх характеристики 321
13.2. Цикл повітряної холодильної установки 324
13.3. Цикл парокомпресійної холодильної установки 328
13.4. Цикл пароежекторної холодильної установки 335
13.5. Поняття про цикл абсорбційної холодильної установки 337
13.6. Цикл термоелектричної холодильної установки 339
13.7. Принцип роботи та схема теплового насоса 343
13.8. Методи отримання зріджених газів 346
Контрольні питання 351
14. Термодинаміка теплосилових газових циклів
14.1. Цикли поршневих двигунів внутрішнього згорання 353
14.2. Цикли газотурбінних установок 362
14.3. Цикли реактивних двигунів 374
14.4. Газові двигуни із зовнішніми джерелами енергії 382
14.5. Оцінка ефективності різних теплових двигунів 387
Контрольні питання 391
15. Термодинаміка теплосилових парових циклів
15.1. Принцип дії і конструктивний склад паросилової установки 393
15.2. Основні характеристики та тепловий баланс котельного агрегату 398
15.3. Теплосилові парові цикли 402
15.4. Цикли парогазових установок 418
15.5. Теплофікаційні цикли 421
15.6. Цикли ядерних енергетичних установок 424
Контрольні питання 430
16. Основи термодинаміки плазми
17.1. Плазма у природі та техніці. Властивості та класифікація 431
17.2. Ідеальна та неідеальна плазма 438
17.3. Термодинамічна та термічна рівновага у плазмі. Структура рівноважної плазми... 441
17.4. Термодинамічні параметри плазми 446
17.5. Властивості замагніченої плазми 452
Контрольні питання 454
17. Термодинаміка безмашинного перетворення енергії
17.1. Класифікація та ефективність процесів перетворення енергії 456
17.2. Цикл термоелектричного генератора 459
17.3. Цикл термоелектронного перетворювача 468
17.4. Хімічні джерела струму, паливні елементи та сонячні батареї 474
17.5. Енергетичні установки з МГД-генераторами 487
Контрольні питання 498
Література 499
Додатки 501