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 (t_s ), паросодержание (х), влагосодержание (1-х), теплота парообразования (z), удельный объем насыщенного пара ( υ_s ), удельная энтальпия влажного пара (h_s ).

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)?