Общая теплотехника. Введение. Основные понятия и определения

Август 6, 2022

Главная
Физика
Общая теплотехника. Введение. Основные понятия и определения

Содержание

2. Введение Теплотехника - наука, которая изучает методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принципы
3. Теоретическими разделами теплотехники являются техническая термодинамика, изучающая законы превращения теплоты и основы теплообмена, в которых исследуются
4. Понятие термодинамической системы Термодинамическая система преставляет собой совокупность материальных тел, находящихся в материальном и тепловом взаимодействии
5. Типы термодинамических систем
6. Открытая система - это система , которая обменивается и энергией, и веществом и информацией
7. Закрытая система - система в которой есть обмен только с энергией .
8. Замкнутая (изолированная) система - это система в которой нет обмена с внешними телами ни энергией ,
9. Однородная термодинамическая система (как по составу, так и по физическому строению), внутри которой нет поверхностей раздела,
10. Термодинамическая система характеризуется определенными значениями ее свойств. Эти свойства термодинамического тела (системы) называются параметрами состояния
11. Интенсивные – которые не зависят от количества вещества и при взаимодейтсвии тел выравниваются (температура, давление и
12. Основные параметры: Давление Р Температура Т (t) Удельный объем, u
13. Давление Р - сила, действующая на единицу поверхности, называется удельным давлением В системе СИ за единицу
15. Температура Т (t) – мера средней кинетической энергии поступательного движения молекул. Температуру измеряют по двум шкалам:
16. Удельный объём. Объём в 1м3, заполненный однородным телом массой в 1 кг, называют удельным объёмом. u
18. Для равновесной термодинамической системы существует функциональная связь между параметрами состояния, которая называется уравнением состояния. Опыт показывает,
19. Термодинамические процессы часто изображаются на графиках состояния, где по осям отложены параметры состояния. Точки, на плоскости
20. Пусть, для примера, происходит нагрев газа в сосуде, возможны два случая: если поршень зафиксирован и объем
21. eсли поршень свободен то нагреваемый газ будет расширятся при постоянном давлении такой процесс называется изобарным (P=const),
22. Если, перемещая поршень, изменять объем газа в сосуде то, температура газа тоже будет изменяться, однако можно
24. Скачать презентацию

Слайд 2

Введение
Теплотехника - наука, которая изучает методы получения, преобразования, передачи и использования

теплоты, а также принципы действия и конструктивные особенности тепловых машин, аппаратов и устройств.
Различают два принципиально различных направления использования теплоты – энергетическое и технологическое.
При энергетическом использовании, теплота преобразуется в механическую работу, с помощью которой в генераторах создается электрическая энергия, удобная для передачи на расстояние. Теплоту при этом получают сжиганием топлива в котельных установках или непосредственно в двигателях внутреннего сгорания. При технологическом - теплота используется для направленного изменения свойств различных тел (расплавления, затвердевания, изменения структуры, механических, физических, химических свойств).

Слайд 3

Теоретическими разделами теплотехники являются техническая термодинамика, изучающая законы превращения теплоты и

основы теплообмена, в которых исследуются процессы распространения теплоты

Слайд 4

Понятие термодинамической системы
Термодинамическая система преставляет собой совокупность материальных тел, находящихся в

материальном и тепловом взаимодействии друг с другом и с окружающими систему внешними телами (внешней седой). Тела, не входящие в систему, называются окружающей средой. Систему отделяют от окружющей среды контрольной поверхностью (оболочкой)

Слайд 5

Типы термодинамических систем

Слайд 6

Открытая система - это система , которая обменивается и энергией, и

веществом и информацией

Слайд 7

Закрытая система - система в которой есть обмен только с энергией

Слайд 8

Замкнутая (изолированная) система - это система в которой нет обмена с

внешними телами
ни энергией ,
ни веществом
(в том числе и излучением), ни информацией .

Слайд 9

Однородная термодинамическая система (как по составу, так и по физическому строению),

внутри которой нет поверхностей раздела, называется гомогенной (например, лед, вода, газы).
Гетерогенными называются системы, в которых существуют границы раздела между отдельными частями системы — фазами, отличающимися друг от друга или химическим составом, или физическими свойствами, обусловленными строением.
Примером гетерогенной системы может служить вода с плавающим в ней льдом. В этой системе имеются две гомогенные области — вода и лед. Химический состав этих фаз одинаков, но физические свойства резко отличаются друг от друга.
Другой пример гетерогенной системы — содержимое запаянной стальной трубки, в которой находятся жидкая ртуть, жидкий этиловый спирт и смесь насыщенных паров этилового спирта и ртути. Такая гетерогенная система имеет три фазы: жидкую ртуть, жидкий этиловый спирт и смесь насыщенных паров этилового спирта и ртути.

Слайд 10

Термодинамическая система характеризуется определенными значениями ее свойств. Эти свойства термодинамического тела

(системы) называются параметрами состояния

Слайд 11

Интенсивные – которые не зависят от количества вещества и при взаимодейтсвии

тел выравниваются (температура, давление и т.п.);
Экстенсивные – зависящие от количества вещества, следующие закону сложения или, как говорят математики, закону аддитивности (масса, обьем, внутренняя энергия и т.п.).
Внешние параметры характеризуют состояние окружающей среды, в которой находится система, и представляют собой внешние условия последней, а внутренние определяют состояние системы при данных внешних параметрах. Такое деление является в определенной степени условным, так как рассматриваемую систему всегда можно считать частью единой расширенной системы, состоящей из системы и окружающей среды, вследствие чего все параметры можно считать внутренними

Слайд 12

Основные параметры:
Давление Р
Температура Т (t)
Удельный объем, u

Слайд 13

Давление Р - сила, действующая на единицу поверхности, называется
удельным давлением
В системе

СИ за единицу измерения давления принят паскаль (Па). Паскаль
– давление, создаваемое силой в 1 ньютон (Н), которая равномерно распределена по поверхности площадью 1 м2. 1Па =1 Н/м2.
Давление 760 мм.рт.ст. называют физической атмосферой. Давление
разделяют на атмосферное, избыточное и абсолютное.
Атмосферное давление измеряют барометрами и называют барометрическим – Рбар. Если на поверхность, кроме атмосферного давления, действуют какие-либо другие силы они создают избыточное давление – Ризб. Избыточное давление измеряют манометрами и поэтому называют монометрическим.
Абсолютное давление Рабс определяют путём суммирования избыточного Ризб и атмосферного давлений Рбар.
Рабс = Ризб + Рабс
Давление ниже барометрического (вакуум или разрежение) измеряют
вакуумметром. Разрежение определяют по формуле:
Рвак = Рбар – Рбар

Слайд 14

Слайд 15

Температура Т (t) – мера средней кинетической энергии поступательного движения молекул.

Температуру измеряют по двум шкалам: термодинамической (абсолютной) в кельвинах и международной практической в градусах Цельсия.
Тк = tс + 273.

Слайд 16

Удельный объём.
Объём в 1м3, заполненный однородным телом массой в 1

кг, называют удельным объёмом.
u = V / m
где V – объём тела, м3;
m – масса тела, кг.
Величина, обратная удельному объёму, называется плотностью ρ.

Слайд 17

Слайд 18

Для равновесной термодинамической системы существует функциональная связь между параметрами состояния, которая

называется уравнением состояния. Опыт показывает, что удельный объем, температура и давление простейших систем, которыми являются газы, пары или жидкости, связаны термическим уравнением состояния вида:
f (Р, V, Т) = 0 (неявная форма)
Уравнению состояния можно придать другую форму:
Р=f1 ( V, Т); υ=f2 (Р,Т); Т = f3 (Р, V)

Слайд 19

Термодинамические процессы часто изображаются на графиках состояния, где по осям отложены

параметры состояния. Точки, на плоскости такого графика, соответствуют определенному состоянию системы, линии на графике соответствуют термодинамическим процессам, переводящим систему из одного состояния в другое.
Рассмотрим термодинамическую систему, состоящую из одного тела –газа в сосуде с поршнем, причем сосуд и поршень в данном случае является внешней средой.
Пусть, для примера, происходит нагрев газа в сосуде, возможны два случая: если поршень зафиксирован и объем не меняется, то произойдет повышение давления в сосуде. Такой процесс называется изохорным (v=const), идущий при постоянном объеме.

Слайд 20

Пусть, для примера, происходит нагрев газа в сосуде, возможны два случая:

если поршень зафиксирован и объем не меняется, то произойдет повышение давления в сосуде.
Такой процесс называется изохорным (v=const), идущий при постоянном объеме:

Слайд 21

eсли поршень свободен то нагреваемый газ будет расширятся при постоянном давлении

такой процесс называется изобарным (P=const), идущим при постоянном давлении.

Слайд 22

Если, перемещая поршень, изменять объем газа в сосуде то, температура газа

тоже будет изменяться, однако можно охлаждая сосуд при сжатии газа и нагревая при расширении можно достичь того, что температура будет постоянной при изменениях объема и давления, такой процесс называется изотермическим (Т=const).