Предмет: Теоретические основы теплотехники
Тип: Контрольная работа
Объем: 15 стр.
Год: 2013
|
Закрыть
|
Теоретические основы теплотехники. Циклы газотурбинной установки. Теплопередача через цилиндрическую стену. Массообменные процессы. Второй закон термодинамики.
Содержание
1 Теоретические основы теплотехники 3
2 Циклы газотурбинной установки 3
3 Теплопередача через цилиндрическую стену 4
4 Массообменные процессы 7
5 Второй закон термодинамики 8
5.1 Сущность и формулировки второго закона термодинамики 8
5.2 Обратимые и необратимые процессы 10
5.3 Круговые термодинамические процессы или циклы 12
5.4 Термический коэффициент полезного действия 14
Список литературы 15
1 Теоретические основы теплотехники
Теплотехника - общетехническая дисциплина, изучающая методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принцип действия и конструктивные особенности тепло- и парогенераторов тепловых машин, агрегатов и устройств. Теоретическими разделами теплотехники, в которых исследуются законы превращения и свойства тепловой энергии, а также процессы распространения теплоты являются техническая термодинамика и теория теплообмена. В развитии теплотехники и её теоретических основ большая заслуга принадлежит учёным.
2 Циклы газотурбинной установки
Одним из основных недостатков, присущих поршневым двигателям внутреннего сгорания, является неизбежная неравномерность работы двигателя во времени - в течение цикла температуры и давления в цилиндре резко меняются; для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное неизбежно применение кривошипно-шатунного механизма. Средняя скорость рабочего тела относительно двигателя невелика. Все эти обстоятельства не позволяют при создании двигателей внутреннего сгорания сосредоточить большую мощность в одном агрегате.
От этих недостатков свободен двигатель внутреннего сгорания другого типа - газотурбинная установка. Цикл газотурбинной установки состоит из тех же процессов, что и цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания, но существеннейшее различие заключается в следующем: если в поршневом двигателе эти процессы происходят последовательно, один за другим, в одном и том же элементе двигателя - цилиндре, то в газотурбинной установке эти процессы происходят в различных элементах этой установки и, таким образом, в ней нет такой неравномерности условий работы элементов двигателя, как в поршневом двигателе.
3 Теплопередача через цилиндрическую стену
1). Однородная цилиндрическая стенка.
Рассмотрим однородный однослойный цилиндр длиной l, внутренним диаметром d1и внешним диаметром d2 (Рис. 3.1).
4 Массообменные процессы
Массообменные процессы - такие технологические процессы, скорость протекания которых определяется скоростью переноса вещества (массы) из одной фазы в другую конвективной и молекулярной диффузией. Движущей силой массообменных процессов является разность концентраций распределяемого вещества во взаимодействующих фазах.
Массообменные процессы классифицируют по трем основным признакам: агрегатному состоянию вещества, способу контакта фаз и характеру их взаимодействия.
По агрегатному состоянию вещества можно представить основные фазы: «газ - жидкость» (Г - Ж), «газ - твердое тело» (Г - Тв.т), «жидкость - жидкость» (Ж-Ж), «жидкость - твердое тело» (Ж - Тв.т) и др. В зависимости от сочетания фаз имеются способы их разделения. Так, при сочетании Г-Ж разделение возможно дистилляцией, ректификацией, абсорбцией и десорбцией, сушкой и увлажнением; Г - Тв.т - сублимационной сушкой, адсорбцией, ионным обменом, фракционной адсорбцией; Ж - Ж-жидкостной экстракцией; Ж-Тв.т - фракционной кристаллизацией, экстрагированием, адсорбцией, ионным обменом.
5 Второй закон термодинамики
5.1 Сущность и формулировки второго закона термодинамики
Если исходить из первого закона термодинамики, то можно допустить протекание любого процесса, который не противоречит закону сохранения энергии. В частности, при теплообмене можно было бы предположить, что теплота может передаваться как от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой, так и наоборот. При этом согласно первому закону термодинамики накладывается только одно условие: чтобы количество теплоты, отданной одним телом, равнялось количеству теплоты, принятой другим телом.
5.2 Обратимые и необратимые процессы
В изолированной термодинамической системе через некоторый промежуток времени устанавливается внутреннее равновесие, при котором рабочее тело по всей массе имеет одинаковую температуру и давление.
При равенстве давлений в системе и в окружающей среде изменение объема рабочего тела прекращается, и передача энергии в форме работы отсутствует (система находится в механическом равновесии со средой). Равенство температур рабочего тела и среды обеспечивает термическое равновесие. При этом между системой и окружающей средой не возникает передачи энергии в форме теплоты. Термодинамический процесс возможен только при нарушении механического или термического равновесия, и чем сильнее нарушается равновесие, тем быстрее протекает процесс. Все реальные термодинамические системы не изолированы от окружающей среды, которая выводит их из равновесия. Поэтому они являются неравновесными. Учитывая чрезвычайную сложность теплотехнических расчетов таких процессов, на практике их заменяют равновесными, то есть такими, при которых система проходит последовательно бесчисленное множество равновесных состояний. Эти равновесные процессы называют квазистатическими.
5.3 Круговые термодинамические процессы или циклы
При однократном расширении рабочего тела можно получить ограниченное количество работы. Поэтому разомкнутый процесс непригоден для непрерывного превращения теплоты в работу. Для повторного получения работы необходимо возвратить рабочее тело в исходное состояние, то есть сжать рабочее тело. На сжатие рабочего тела должна быть затрачена работа. Эта работа подводится от какого-либо внешнего источника. Причём процесс сжатия рабочего тела должен осуществляться по пути, отличному от пути процесса расширения. В противном случае суммарная работа, полученная в результате кругового процесса, будет равна нулю. Поэтому путь процесса сжатия выбирается таким, чтобы работа сжатия по абсолютной величине была меньше работы расширения. На рис. 3 приведен круговой процесс, в котором рабочее тело расширяется по кривой 1-3-2. При этом работа расширения численно равна площади 132451. Процесс возвращения рабочего тела из конечного состояния 2 в начальное состояние 1 может осуществляться одним из следующих путей:
5.4 Термический коэффициент полезного действия
Степень совершенства преобразования теплоты в механическую работу в термодинамическом цикле оценивается термическим коэффициентом полезного действия (к.п.д.). Термическим к. п. д. термодинамического цикла называется отношение работы, совершенной в прямом обратимом термодинамическом цикле, к теплоте, сообщенной рабочему телу от внешних источников:
Список литературы
1. М. А. Стырикович. Теплотехника и теплофизика. Экономика энергетики и экология. Воспоминания: М. А. Стырикович - Москва, Наука, 2002 г.- 320 с.
2. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий: К. Ф. Фокин - Санкт-Петербург, АВОК-ПРЕСС, 2006 г.- 258 с.
3. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эскперимент. Справочник. В 4 книгах. Книга 2: - Москва, МЭИ, 2007 г.- 562 с.
4. Теплотехника: - Санкт-Петербург, Высшая школа, 2008 г.- 672 с.
5. Теплотехника: Луканин В.Н., Шатров М.Г., Камфер Г.М. и др. - Москва, Высшая школа, 2008 г.- 671 с.
