Порядко-вый номер лекции
|
Раздел, тема учебного курса, содержание лекции
|
Количество часов
|
ОФО
|
ЗФО
|
1.
|
ПЯТЫЙ СЕМЕСТР
Раздел 1. Термодинамика.
Тема 1. Основные понятия и определения термодинамики.
Предмет термодинамики и ее методы. Термодинамическая система. Основные параметры состояния. Равновесное и неравновесное состояние. Уравнение состояния. Термодинамический процесс. Равновесные и неравновесные процессы. Обратимые и необратимые процессы.
1.1.Смеси рабочих тел.
Способы задания состава смеси, соотношения между массовыми и объемными долями. Вычисление параметров состояния смеси, определение кажущейся молекулярной массы и газовой постоянной смеси, определение парциональных давлений компонентов.
1.2. Теплоемкость.
Массовая. Объемная и молярная теплоемкости. Теплоемкость при постоянных объеме и давлении. Зависимость теплоемкости от температуры и давления. Средняя и истинная теплоемкости. Формулы и таблицы для определения теплоемкостей. Теплоемкость смеси рабочих тел.
|
2
|
2
|
2.
|
Тема 2. Законы термодинамики.
2.1. Сущность первого закона термодинамики. Формулировка первого закона термодинамики. Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Определение работы и теплоты через термодинамические параметры состояния. Внутренняя энергия. Энтальпия. Энтропия. pv- и Тs- диаграммы. Уравнение первого закона термодинамики для потока.
2.2. Сущность второго закона термодинамики. Основные формулировки второго закона термодинамики. Термодинамические циклы тепловых машин. Прямые и обратные циклы. Темодинамический КПД и холодильный коэффициент. Циклы Карно и анализ их свойств. Аналитическое выражение второго закона термодинамики. Изменение энтропии в необратимых процессах. Изменение энтропии и работоспособность изолированной термодинамической системы. Эксергия теплоты.
|
2
|
2
|
3.
|
Тема 3. Термодинамические процессы.
3.1. Общие методы исследования процессов изменения состояния рабочих тел. Политропные процессы. Основные характеристики политропных процессов. Изображение процессов в координатах pv- и Тs. Основные темодинамические процессы: изохорный, изобарный, изобарный, изотермический и адиабатный – частные случаи политропного процесса.
3.2. Термодинамический анализ процессов в компрессорах. Классификация компрессоров и принцип их действия. Индикаторная диаграмма. Изотермическое, адиабатное и политропное сжатие, полная работа, затрачиваемая на привод компрессора. Многоступенчатое сжатие. Изображение в pv- и Тs – диаграммах термодинамических процессов, протекающих в компрессорах. Необратимое сжатие. Относительный внутренний КПД компрессора.
|
2
|
2
|
4.
|
Тема 4. Реальные газы и пары.
4.1. Свойства реальных газов. Пары. Процессы парообразования в pv- и Тs – диаграммах. Фазовая диаграмма веществ. Термодинамические свойства поверхности раздела фаз. Понятие об уравнении Вукаловича – Новикова. Уравнение Боголюбова – Майера. Термодинамические таблицы воды и водяного пара. Термодинамические диаграммы pv-, Ts- и is – водяного пара, двуокиси углерода, фреонов. Расчет термодинамических процессов изменения состояния пара.
|
2
|
-
|
5.
|
Тема 5. Термодинамика потоков.
5.1. Основные положения. Уравнения истечения. Располагаемая работа и скорость истечения. Секундный расход при истечении. Связь критической скорости истечения с местной скоростью распространения звука. Критическое отношение давлений. Расчет скорости истечения и секундного массового расхода для критического режима. Условия перехода через критическую скорость. Сопло Лаваля. Расчет процесса истечения водяного пара с помощью is – диаграммы. Действительный процесс истечения. Истечение газа из баллона ограниченной вместимости.
5.2. Дросселирование газов и паров. Сущность процесса дросселирования и его уравнение. Изменение параметров в процессе дросселирования. Понятие об эффекте Джоуля-Томсона. Особенности дросселирования идеального и реального газов. Понятие о температуре инверсии. Условное изображение процесса дросселирования в is – диаграмме. Практическое использование процесса дросселирования.
|
2
|
-
|
6.
|
Тема 6. Термодинамический анализ циклов теплотехнических устройств.
Общие методы анализа эффективности циклов теплосиловых установок.
6.1. Циклы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Принцип действия поршневых ДВС. Циклы с изохорным и изобарным подводом тепла. Цикл со смешанным подводом теплоты. Изображение циклов в pv- и Ts- диаграммах. Термические и эксергические КПД циклов ДВС. Сравнительный анализ термодинамических циклов ДВС. Сравнительный анализ термодинамических циклов ДВС.
|
2
|
-
|
7.
|
Тема 6. Термодинамический анализ циклов теплотехнических устройств.
6.3. Циклы паросиловых установок. Принципиальная схема паросиловой установки. Цикл Ренкина и его использование. Влияние начальных и конечных параметров на термический КПД цикла Ренкина. Изображение цикла pv-, Ts- и is – диаграммах. Пути повышения экономичности паросиловых установок. Теплофикационный цикл. Понятие о циклах атомных силовых установок.
6.4. Циклы холодильных установок. Холодильный коэффициент и холодопроизводительность. Цикл паровой и воздушной компрессорной холодильной установки. Понятие об абсорбционных и пароэжектроных холодильных установках. Термотрансформаторы.
|
2
|
-
|
8.
|
Тема 7. Фазовые переходы.
Гомогенные и гетерогенные термодинамические системы. Термодинамическое равновесие. Условие фазового равновесия. Фазовые переходы при одинаковых давлениях фаз. Фазовые переходы при искривленных поверхностях раздела.
|
2
|
-
|
9.
|
Раздел 2. Теория тепломассообмена.
Тема 9. Основные понятия и определения теории теплообмена.
Основные понятия и определения. Определение потоков переноса энергии. Уравнения, описывающие процессы переноса. Кинетические коэффициенты переноса в различных средах. Граничные условия процессов переноса. Применение теории подобия в процессах переноса.
|
2
|
-
|
10.
|
Тема 10. Теплопроводность.
Теплопроводность. Коэффициент теплопроводности. Закон Фурье. Закон Ньютона. Передача тепла в стационарном режиме через плоскую и цилиндрическую однослойную и многослойную стенку при граничных условиях.
10.1. Теплопроводность при стационарном режиме. Решение уравнения теплопроводности для однослойной и многослойной плоской, цилиндрической и сферической стенок при граничных условиях 1- го рода при постоянном коэффициенте теплопроводности. Расчет температурного поля стенки с учетом зависимости коэффициента теплопроводности от температуры.
10.2. Теплопроводность при нестационарном режиме. Нестационарный процесс теплопроводности. Методы решения задач нестационарной теплопроводности: метод разделения переменных, метод интегрального преобразования Фурье, метод Лапласа. Метод конечных разностей.
|
2
|
-
|
11.
|
Тема 10. Теплопроводность.
10.3. Охлаждение (нагревание) неограниченной пластины, цилиндра и шара при граничных условиях 1,2,3-го рода. Нестационарный процесс теплопроводности в телах конечных размеров. Регулярные режимы.
|
2
|
-
|
12.
|
Тема 11. Конвективный теплообмен.
11.1. Основные понятия и определения. Уравнение Ньютона-Рихмана. Коэффициент теплоотдачи. Дифференциальные уравнения теплообмена: уравнение движения вязкой жидкости (Навье-Стокса), уравнение теплопроводности для потока движущейся жидкости, уравнение теплоотдачи на границе потока и стенки (Био-Фурье), уравнение неразрывности. Условие однозначности к дифференциальным уравнениям конвективного теплообмена. Основные положения теории пограничного слоя. Исследование теплоотдачи методами пограничного слоя.
Основы теории подобия. Основные определения. Условия подобия физических явлений. Преобразования подобия. Числа подобия. Критериальные уравнения. Физический смысл основных чисел подобия. Методы моделирования. Понятия о математическом моделировании.
11.2. Теплоотдача при вынужденном движении среды. Теплообмен при движении жидкостей вдоль плоской поверхности; теплоотдача при ламинарном и турбулентном пограничном слое; решение задач методом теории подобия; критериальные уравнения.
Теплоотдача при вынужденном течении жидкости в трубах; теплоотдача при ламинарном и турбулентном течении жидкостей в трубах; расчетные уравнения подобия.
Теплоотдача при поперечном омывании одиночной круглой трубы. Теплоотдача при поперечном омывании пучков труб, коридорно и шахматно расположенных. Критериальные уравнения.
|
2
|
-
|
13.
|
Тема 11. Конвективный теплообмен.
Конвективный теплообмен. Теплообмен свободной конвекцией в неограниченном пространстве и в прослойках. Теплообмен вынужденной конвекцией при обтекании пластины, пучка труб и при течении в трубах. Особенности теплообмена при кипении и конденсации.
|
2
|
-
|
14.
|
Тема 12. Излучение
Теплообмен излучением. Основные понятия и законы лучистого теплообмена. Теплообмен излучением между телами. Защита от излучения. Теплообмен излучением между плоскими стенками при наличии экранов. Излучение газов. Лучистый теплообмен в топках и камерах сгорания. Сложный теплообмен. Интенсификация теплообмена. Тепловая изоляция.
Пределы изменения коэффициентов теплоотдачи для различных условий теплообмена.
.
|
2
|
-
|
15.
|
Тема 12. Излучение
Основы расчета теплообменных аппаратов. Назначение и конструктивные схемы теплообменных аппаратов. Метод расчета рекуперативных теплообменных аппаратов. Основные принципы расчета градирни.
Теплопроводность при нестационарном режиме. Основные сведения о нестационарной теплопроводности. Расчет нагрева и охлаждения термически тонких тел.
|
2
|
-
|
16.
|
Раздел 3. Промышленная теплотехника
Тема 13. Топливо и основы горения
Топливо, основы теории горения. Топочные устройства. Основы расчета топочных устройств. Промышленные паровые и водогрейные котельные
установки. Конструкция современного парового котла. Основные положения по
эксплуатации котельных установок.
|
2
|
-
|
17.
|
Тема 13. Топливо и основы горения
Компрессорные установки, назначение, принцип действия и классификация. Турбины, назначение, принцип действия и классификация. Вентиляторы, назначение, принцип действия и классификация. Градирни, назначение и классификация. Холодильные установки, назначение и классификация. Теплоснабжение предприятий пищевой промышленности. Характеристика потребителей энергии на предприятиях пищевой промышленности. Теплопотери зданий и теплопритоки в холодильные камеры. Основы расчета систем кондиционирования. Производственное теплопотребление и холодоснабжение. Основные схемы теплоснабжения.
|
2
|
-
|
|
Итого:
|
34
|
6
|
