Навчальний курс 184БОК16 Термодинаміка, теплопередача і теплосилові установки

Основні поняття. Термодинамічні параметри стану термодинамічної системи. Термодинаміка, як наука про зміни стану енергії. Робоче тіло. Основні термодинамічні параметри: температура, тиск, питомий об’єм. Закони ідеальних газів. Рівняння стану ідеальних газів. Основні закони для ідеальних газів. Газова постійна величина, її фізичний зміст. Теплоємність. Газові суміші. Теплота. Робота. Внутрішня енергія. Зв’язок між масовою та об’ємною теплоємністю. Залежність теплоємності від характеру термодинамічного процесу. Закон Майєра. Теплоємність суміші. Перший закон термодинаміки. Ентальпія. Енропія. Поняття роботи в термодинамічному процесі. Робота газів. Прямі та обернені цикли. Термічний ККД. Другий закон термодинаміки. Перший закон термодинаміки. Робота в круговому циклі.. Теплова TS діаграма. Другий закон термодинаміки. Зворотні термодинамічні цикли, їх особливості. Цикли Карно. Прямий та зворотній цикл Карно. Рівняння стану реальних газів. Водяна пара, як робоче тіло. Процес пароутворення. Сухий насичений пар. Вологий пар. Перегрітий пар. Фазові діаграми водяної пари, робота з ними. Теплота пароутворення. Процеси реальних робочих тіл. Рівняння Ван-дер-Ваальса для реальних газів. Вологе повітря. Вологе повітря, як суміш сухого повітря та водяної пари. Абсолютна та відносна вологість повітря. Точка роси. Іd діаграма вологого повітря. Процеси зміни стану повітря. Розрахунок процесів, зображення на Іd діаграмі. Замкнуті цикли обробки повітря. Витікання газів і парів. Дроселювання. Рівняння першого закону термодинаміки для потоку. Швидкість та витрати газу при адіабатному витіканні. Витікання ідеального газу із сопла. Критичні параметри при течії. Ідеальні цикли теплових двигунів. Термодинамічні основи компресора. Одноступеневий та багатоступеневий компресори. Цикли поршневих компресорів. Стискування в одноступеневому та багатоступеневому компресорі. Цикли двигунів внутрішнього згорання. Ідеальні цикли теплових двигунів. Цикли поршневих двигунів внутрішнього згорання з ізобарним, ізохорним та змішаними процесами підведення теплоти. Вплив ступеня стискування на ККД. Порівняння циклів двигунів внутрішнього згорання. Цикли холодильних машин та теплових насосів. Цикли та схема парокомпресорної холодильної машини. Цикли та схема абсорбційної холодильної машини. Ефективність роботи холодильних машин. Теплопередача. Рівняння Ньютона. Коефіцієнт тепловіддачі. Диференційне рівняння теплообміну. Теплообмін: конвективний та променевий. Види теплообмінних апаратів. Основи теорії конвективного теплообміну. Теплообмін в газах. Ламінарний та турбулентний теплообмін. Теплообмін при вільній конвекції. основні залежності для визначення коефіцієнта тепловіддачі. Види конденсації. Теплообмін при плівковій конденсації нерухомої пари і ламінарній течії плівки конденсату на вертикальній поверхні. Види променевих потоків. Закони теплового випромінювання. Теплообмін випромінюванням між двома тілами, довільно розташованих у просторі. особливості випромінювання газів та пари. Схеми. Основні поняття. Рекуперативні та регенеративні теплообмінні апарати.

Третій рік, осінь – 5 кредитів Екзамен

Перелік дисциплін, які є передумовою вивчення курсу:

  • 184БОК8 Фізика
  • 184БОК6 Вища математика
  • 184БОК9 Хімія
  • 184БОК21 Гідравліка

Змістовий модуль 1. ТЕРМОДИНАМІКА, ТЕПЛОПЕРЕДАЧА І ТЕПЛОСИЛОВІ УСТАНОВКИ

Тема 1. Основні поняття. Термодинамічні параметри стану термодинамічної системи.

Термодинаміка, як наука про зміни стану енергії. Робоче тіло. Основні термодинамічні параметри: температура, тиск, питомий об’єм.

Тема 2. Закони ідеальних газів. Рівняння стану ідеальних газів

Основні закони для ідеальних газів. Газова постійна величина, її фізичний зміст.

Тема 3. Теплоємність. Газові суміші. Теплота. Робота. Внутрішня енергія.

Зв’язок між масовою та об’ємною теплоємністю. Залежність теплоємності від характеру термодинамічного процесу. Закон Майєра. Теплоємність суміші.

Тема 4. Перший закон термодинаміки. Ентальпія. Енропія.

Поняття роботи в термодинамічному процесі. Робота газів.

Тема 5. Прямі та обернені цикли. Термічний ККД. Другий закон термодинаміки.

Перший закон термодинаміки. Робота в круговому циклі.. Теплова TS діаграма. Другий закон термодинаміки. Зворотні термодинамічні цикли, їх особливості.

Тема 6. Цикли Карно.

Прямий та зворотній цикл Карно.

Тема 7. Рівняння стану реальних газів. Водяна пара, як робоче тіло.

Процес пароутворення. Сухий насичений пар. Вологий пар. Перегрітий пар. Фазові діаграми водяної пари, робота з ними. Теплота пароутворення.

Тема 8. Процеси реальних робочих тіл.

Рівняння Ван-дер-Ваальса для реальних газів.

Тема 9. Вологе повітря.

Вологе повітря, як суміш сухого повітря та водяної пари. Абсолютна та відносна вологість повітря. Точка роси. Іd діаграма вологого повітря. Процеси зміни стану повітря. Розрахунок процесів, зображення на Іd діаграмі. Замкнуті цикли обробки повітря.

Тема 10. Витікання газів і парів. Дроселювання.

Рівняння першого закону термодинаміки для потоку. Швидкість та витрати газу при адіабатному витіканні. Витікання ідеального газу із сопла. Критичні параметри при течії. Ідеальні цикли теплових двигунів

Тема 11. Термодинамічні основи компресора. Одноступеневий та багатоступеневий компресори.

Цикли поршневих компресорів. Стискування в одноступеневому та багатоступеневому компресорі.

Тема 12. Цикли двигунів внутрішнього згорання.

Ідеальні цикли теплових двигунів. Цикли поршневих двигунів внутрішнього згорання з ізобарним, ізохорним та змішаними процесами підведення теплоти. Вплив ступеня стискування на ККД. Порівняння циклів двигунів внутрішнього згорання.

Тема 13. Цикли холодильних машин та теплових насосів.

Цикли та схема парокомпресорної холодильної машини. Цикли та схема абсорбційної холодильної машини. Ефективність роботи холодильних машин.

Тема 14. Теплопередача.

Рівняння Ньютона. Коефіцієнт тепловіддачі. Диференційне рівняння теплообміну.

Тема 15. Теплообмін: конвективний та променевий. Види теплообмінних апаратів.

Основи теорії конвективного теплообміну. Теплообмін в газах. Ламінарний та турбулентний теплообмін. Теплообмін при вільній конвекції. основні залежності для визначення коефіцієнта тепловіддачі. Види конденсації. Теплообмін при плівковій конденсації нерухомої пари і ламінарній течії плівки конденсату на вертикальній поверхні. Види променевих потоків. Закони теплового випромінювання. Теплообмін випромінюванням між двома тілами, довільно розташованих у просторі. особливості випромінювання газів та пари. Схеми. Основні поняття. Рекуперативні та регенеративні теплообмінні апарати.

Практичне заняття №1,2. Параметри стану термодинамічної системи. Визначення параметрів робочого тіла за рівнянням стану.

Практичне заняття №3,4. Теплоємність, внутрішня енергія, ентальпія та ентропія робочого тіла. Визначення теплоємності, внутрішньої енергії, ентальпії та ентропії робочого тіла та суміші.

Практичне заняття №5,6. Термодинамічні процеси в робочих тілах. Розрахунок термодинамічних процесів в робочих тілах.

Практичне заняття №7. Витікання та дроселювання робочих тіл. Розрахунок процесів дроселювання та витікання водяної пари.

Практичне заняття №8. Теплопередача при стаціонарному режимі. Розрахунок процесів теплопередачі при стаціонарному режимі в пласкій одношаровій та багатошаровій конструкції.

Лабораторне заняття №1. Теплотехнічні параметри та прилади для їх вимірювання. Тиск та прилади для його вимірювання.

Лабораторне заняття №2. Теплотехнічні параметри та прилади для їх вимірювання. Температура та прилади для її вимірювання.

Лабораторне заняття №3. Теплотехнічні параметри та прилади для їх вимірювання. Визначення динамічного, статичного та повного тисків за допомогою мікроманометра.

Лабораторне заняття №4,5. Визначення відносної вологості повітря. Визначення відносної вологості повітря аспірацій ним психрометром.

Лабораторне заняття №6. Теплоємність повітря. Визначення теплоємності повітря в ізобарному процесі.

Лабораторне заняття №7. Теплопередача горизонтальної труби. Визначення коефіцієнта теплопередачі горизонтальної труби.

Базова

  1. Термодинаміка : навч.посіб. / М.В. Холоменюк, В.І. Самуся ; М-во освіти і науки України, Нац. гірн. ун- т. – Д.: НГУ, 2017. – 106 с.
  2. Технічна термодинаміка та теплопередача : навч. посіб. для студентів інженерних спеціальностей денної і заочної форм навчання /В.В. Малишев, В.В. Кретов, Т.М. Гладка – К., 2015. – 258 с.
  3. Основи термодинаміки в гірництві: Навч.посіб. / М.Т. Бакка, І.С. Редчиць, В.С. Редчиць; Ін-т змісту і методів навчання. – Житомир, 2000. – 210 с.

Допоміжна

  1. Кирилін В.А. Технічна термодинаміка – К.: Вища школа, 1982.
  2. Юдаев Б.М. Техническая термодинамика. Теплопередача – М.: Высшая школа, 1986 . – 479 с.
  3. Сборник задач по технической термодинамике и теплопередаче. Под. общей редакцией Б.Н. Юдаева. – М.: Высшая школа, 1984 . – 340 с.
  4. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача – М.: Высшая школа, 1986. – 496 с.
  5. Кушнырев В.И., Лебедев В.И., Павленко. Техническая термодинамика и теплопередача – М.: Стройиздат, 1986. – 457 с.
  6. Швець І.Т., Голубинський В.Г. Загальна теплотехніка – Київ, Вища школа, 1976. – 470 с.
  7. Бальян С.В. Техническая термодинамика и тепловые двигатели – М.: Энергоиздат, 1982. – 297 с.
  8. М.А. Михеев, И.М. Михеева. Основы теплопередачи – М.: Энергия, 1978. – 319 с.

Координатор Асистент координатора (Дмитро Гузик) Асистент координатора (Тетяна Кугаєвська) Syllabus