Главная страница
Навигация по странице:

  • ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАЗДЕЛАМ КУРСА ВВЕДЕНИЕ

  • 1.ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА (для всех групп специальностей)1.1. Основные понятия и определения

  • Вопросы для самопроверки.

  • 1.2.Первый закон термодинамики

  • Вопросы для самопроверки

  • 1.3. Второй закон термодинамики

  • 1.4. Термодинамические процессы

  • методичка теплотехника 2. Общие методические указания при изучении курса "Теплотехника"


    Скачать 0.49 Mb.
    НазваниеОбщие методические указания при изучении курса "Теплотехника"
    Анкорметодичка теплотехника 2.doc
    Дата24.08.2017
    Размер0.49 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файламетодичка теплотехника 2.doc
    ТипОбщие методические указания
    #19392
    страница1 из 5
      1   2   3   4   5

    ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
    При изучении курса “Теплотехника” студенты-заочники, руководствуясь программой для неэнергетических специальностей вузов, самостоятельно работают над учебниками и учебными пособиями, выполняют контрольные работы (курсовые проекты) и лабораторные работы. Рекомендуется затем прослушать обзорные лекции по основным вопросам курса.

    Материал курса изучают по основному учебнику (см. список рекомендованной литературы). Для более подробного и глубокого изучения отдельных вопросов и в помощь при выполнении контрольных работ рекомендуется дополнительная литература. При самостоятельной работе над учебником необходимо добиваться отчетливого представления о физической сущности изучаемых явлений и процессов. При этом особое внимание следует уделить изучению теоретических основ теплотехники (технической термодинамике и основам тепло - и массообмена), являющихся базой изучения второй части указанного курса.

    При изучении каждого раздела рекомендуется составлять конспект, который будет полезен при повторении материала, и решать задачи для закрепления теоретического материала.

    В конце каждой темы и раздела приведены контрольные вопросы, по которым студент может проверить степень усвоения материала. При изучении курса по всем возникшим вопросам студент может получить письменную или устную консультацию на кафедре теплотехники.

    Число контрольных работ, выполняемых студентами-заочниками, зависит от специальности и указывается в учебном графике студента. Студенты специальностей, имеющих наибольшее число учебных часов по курсу теплотехники, составляют первую группу; они изучают все темы программы курса и выполняют три контрольные работы. Для специальностей, на изучение курса которых отводится меньшее число учебных часов, программа курса должна быть сокращена (это сокращение осуществляется в основном вузами с учетом конкретной специфики специальностей). Студенты, которые по учебному графику выполняют две контрольные работы, составляют вторую группу. Студенты, выполняющие по курсу одну контрольную работу, составляют третью группу.

    Методические указания по решению задач приводятся в начале соответствующего раздела.

    Студенты некоторых специальностей в соответствии со своим учебным графиком выполняют также курсовой проект или курсовую работу. Задания и методические указания на проект (работу) разрабатываются вузами в зависимости от специальности. Приводим примерный перечень курсовых работ:

    1. Тепловой расчет парового котла-утилизатора с многократной принудительной циркуляцией для использования теплоты уходящих газов промышленной печи (с чертежами общих видов котла).

    2. Выбор топки для котельного агрегата; тепловой расчет, определение основных размеров, эскизный проект топки.

    3. Проверочный расчет газотрубного котла-утилизатора для использования теплоты уходящих газов промышленной печи (с чертежами котла-утилизатора и узла пароперегревателя).

    4. Тепловой расчет смесительного теплообменника, работающего на уходящих газах сушильной установки (с разработкой его компоновки и конструкции).

    5. Тепловой расчет поршневого двигателя внутреннего сгорания с определением его основных размеров.

    6. Тепловой расчет и разработка конструкции трубчатого воздухоподогревателя для котла типа ДКВР.

    7. Разработка водяного экономайзера, использующего теплоту уходящих газов промышленной печи.

    Для улучшения освоения курса студенты-заочники должны выполнить лабораторные работы. Программа и методические указания по этим работам составляются вузами в зависимости от специальностей и имеющегося оборудования. Рекомендуется следующий примерный перечень лабораторных работ: определение изобарной теплоемкости воздуха; определение характеристик истечения газа или пара; изотермическое сжатие углекислого газа; определение коэффициента теплопроводности изоляции; определение коэффициента теплоотдачи при свободной и вынужденной конвекции; определение степени черноты твердого тела; определение коэффициента теплопередачи в теплообменнике; определение теплоты сгорания топлива; технический анализ топлива; химический анализ дымовых газов; испытание парового или водогрейного котла; испытание двигателя внутреннего сгорания; испытание паровой или газовой турбины; испытание компрессора пли вентилятора. (Более полный перечень лабораторных работ приведен в программе по теплотехнике.)
    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
    основной
    1. Теплотехника / Баскаков А. П., Берг Б. В., Вит О. К. и др. М., 1982.

    2. Теплотехника / Хазен М. М., Матвеев Г А., Грицевский М. Е. и др. М., 1981.

    3. Теплотехника / Щукин А. А., Сушкин И. Н, Бахмачевский Б. И. и др. М., 1973.
    дополнительной
    4. Мурзаков В. В. Основы технической термодинамики. М., 1973.

    5. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. М., 1973.

    6. Сборник задач по технической термодинамике и теплопередаче / Дрыжаков Е. В., Исаев С. И., Корнейчук Н. К. и др. М., 1968.

    7. Краснощеков Е. А., Сукомел А. С. Задачник по теплопередаче. М., 1975 (а также 1969).

    8. Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейдлин А. Е. Техническая термодинамика. М., 1979.

    9. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. М., 1975.

    10. Сборник задач по технической термодинамике / Андрианов Т. А., Дзампов Б. В., Зубарев В. Н. и др. М., 1971.

    11. Лебедев П. Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. М., 1972.

    12. Филиппов Ю. П., Старк С. Б., Морозов В. А. Металлургическая теплотехника. М., 1974.
    ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАЗДЕЛАМ КУРСА
    ВВЕДЕНИЕ
    Предмет теплотехники, место и роль ее в системе подготовки инженерных кадров. Связь теплотехники со смежными науками. Историческое развитие и проблемы современной теплотехники в связи с развитием новой техники и технологии. Теплотехника в данной отрасли народного хозяйства (в соответствии с профилем специальностей вуза). Основные положения Энергетической программы стран СНГ па длительную перспективу. Совершенствование структуры энергетического баланса, экономия топлива и энергии. Перспективы развития ядерной и термоядерной энергетики. Защита окружающей среды.
    1.ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
    (для всех групп специальностей)
    1.1. Основные понятия и определения
    Предмет технической термодинамики и ее методы. Теплота и работа как формы передачи энергии. Рабочее тело. Термодинамическая система. Основные параметры состояния. Равновесное и неравновесное состояние. Термодинамический процесс. Равновесные и неравновесные процессы. Обратимые и необратимые процессы. Изображение обратимых процессов в термодинамических диаграммах. Круговой процесс (цикл).

    Газовые смеси, способы задания газовых смесей, соотношение между массовыми и объемными долями, вычисления параметров состояния смеси, определение парциальных давлений.

    Методические указания

    Материалы этой темы, по существу, представляют собой необходимый комплекс определений и понятий, на базе которых излагаются последующие темы. Поэтому студент должен четко усвоить эти понятия и определения.

    Литература [1, с. 6 – 11, 42 - 43]; [2, с. 6 – 12, 62 – 68].

    Вопросы для самопроверки. 1. Что понимается под термодинамической системой? 2. Каким числом независимых параметров характеризуется состояние рабочего тела? 3. Какое состояние называется равновесным и какое – неравновесным? 4. Что называется термодинамическим процессом? 5. Какие процессы называются равновесными и какие неравновесными? 6. Какие процессы называются обратимыми и какие необратимыми? 7. Каковы условия обратимости процессов?
    1.2.Первый закон термодинамики
    Сущность первого закона термодинамики. Формулировки первого закона термодинамики. Аналитическое выражение первого закона термодинамики, принцип эквивалентности теплоты и работы. Выражение теплоты и работы через термодинамические параметры состояния. Внутренняя энергия. Энтальпия. Энтропия. Первый закон термодинамики для круговых (циклических процессов). Теплоемкость. Массовая объемная и мольная теплоемкости. Теплоемкость при постоянных давлении и объеме. Зависимость теплоемкости от температуры. Средняя и истинная теплоемкости. Формулы и таблицы для определения теплоемкостей. Теплоемкость смеси идеальных газов.

    Дифференциальные соотношения термодинамики. Значение и использование дифференциальных соотношений.

    Методические указания

    Изучая эту тему, студент должен обратить внимание на принципиальное различие между внутренней энергией как функцией состояния газа и теплотой и работой как функциями процесса. Надо твердо усвоить, что если внутренняя энергия вполне определенна для каждого заданного состояния газа, то работа и теплота вообще не существуют для отдельного состояния, а появляются лишь при наличии процесса (изменения состояния) и, естественно, зависят от характера этого процесса.

    Литература [1, с. 12 - 19]; [2, с. 16 - 30].

    Вопросы для самопроверки: 1. Дайте формулировку и аналитическое выражение первого закона термодинамики. 2. Что такое “функция состояния” и “функция процесса”? Приведите примеры этих функций. 3. Когда теплота, работа и изменение внутренней считаются положительными и когда отрицательными? 4. Почему внутренняя энергия и энтальпия идеального газа зависят только от одного параметра – температуры? 5. В чем отличие понятий “истинная теплоемкость” и “средняя теплоемкость”? 6. Какая из теплоемкостей идеального газа больше: истинная теплоемкость (при заданной ), истинная теплоемкость (при заданной ), причем , средние теплоемкости ;;? Покажите это графически, используя систему координат . 7. Как с помощью дифференциальных соотношений термодинамики по известному уравнению состояния определить ?
    1.3. Второй закон термодинамики
    Сущность второго закона термодинамики. Основные формулировки второго закона термодинамики. Термодинамические циклы тепловых машин. Прямые и обратные циклы. Термодинамический КПД и холодильный коэффициент. Цикл Карно и его свойства. Термодинамическая шкала температур. Аналитическое выражение второго закона термодинамики. Изменение энтропии в необратимых процессах. Статистическое толкование второго закона термодинамики. Философское толкование второго закона термодинамики. Изменение энтропии изолированной термодинамической системы. Понятие об эксергии.

    Методические указания

    При изучении этой темы студент должен твердо усвоить следующие вопросы.

    1. Так как КПД () цикла Карно всегда меньше единицы, не зависит от рода рабочего тела и имеет наибольшее значение по сравнению с любых других циклов, ограниченных тем же интервалом температур, то: а) никакими новыми конструкциями тепловых двигателей или применением новых рабочих тел нельзя в цикле всю подведенную теплоту превратить в полезную работу; б) для увеличения нужно стремиться к таким процессам, образующим цикл, чтобы средняя температура подвода теплоты была как можно больше, а средняя температура отвода теплоты как можно меньше.

    2. Нельзя смешивать понятия “энтропия тела” и “энтропия системы”. Между этими понятиями существует принципиальная разница. Энтропия как функция состояния определенного тела (например, газа или пара) обладает вполне определенным свойством — изменение ее при протекании какого-либо процесса не зависит от характера процесса, а зависит лишь от параметров тела в начальном и конечном состояниях его. Поэтому изменение ее может быть положительным, отрицательным или равным нулю в зависимости от того, подводится или отводится теплота от тела или процесс происходит без теплообмена. Энтропия не является функцией состояния системы, состоящей из нескольких тел (рабочее тело, холодильники и источники теплоты), каждое из которых характеризуется своими параметрами. Поэтому на изменение энтропии системы влияет характер процесса теплообмена между рабочим телом и источниками теплоты. При протекании обратимых процессов энтропия системы остается постоянной: при необратимых процессах энтропия системы растет.

    3. Теория Клаузиуса “тепловой смерти” Вселенной несостоятельна. Для этого можно привести следующие доводы: а) дифференциальные соотношения термодинамики несправедливы для микромира, в котором расстояния между частицами материи сравнимы с дифференциалом исследуемого объекта; б) решение дифференциальных уравнений в значительной мере зависит от конкретных условий на границе исследуемой области, но на границе бесконечной Вселенной эти условия неизвестны; в) в изложении Больцмана второй закон имеет статистическое толкование, т.е. не является абсолютным законом природы; г) экспериментальные данные (броуновского движения, новые данные астрономии, космических полетов и др.) также не согласуются с “теорией Клаузиуса”.

    Литература: [1, с. 20—31], [2, с. 39—61]

    Вопросы для самопроверки. 1. Какой цикл называется прямым и какой обратным? 2. Чем оценивается эффективность прямого и обратного циклов? 3. Для чего служат тепловые машины, работающие по прямому и обратному циклам? 4. Как связано изменение энтропии с теплотой и абсолютной температурой? 5. В чем сущность второго закона термодинамики? Приведите его основные формулировки. 6. Покажите с помощью - диаграммы, что при заданных и цикла Карно будет наибольшим по сравнению с других циклов. 7. Покажите с помощью - диаграммы, что цикла Карно не может быть равным единице. 8. Как с помощью выражения показать, что в круговом процессе не вся подведенная теплота превращается в полезную работу, а часть ее отдается холодильнику? 9. Покажите, в чем состоит общность различных формулировок второго закона термодинамики.
    1.4. Термодинамические процессы
    Классификация процессов изменения состояния. Общие методы исследования процессов изменения состояния любых рабочих тел. Политропные процессы. Уравнение политропы. Определение показателя политропы. Анализ процессов на основе сравнения показателей политропы. Процессы в координатах и . Основные термодинамические процессы: изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный — частные случаи политропного процесса.

    Термодинамические процессы в реальных газах и парах. Свойства реальных газов. Фазовые равновесия и фазовые переходы. Теплота фазовых переходов. Фазовые диаграммы. Тройная и. критическая точки. Уравнение состояния реальных газов. Коэффициент снижаемости. Пары. Основные определения. Процессы парообразования в - и - диаграммах. Водяной пар. Понятие об уравнении Вукаловича — Новикова. Термодинамические таблицы воды и водяного пара. , , - диаграммы водяного пара. Расчет термодинамических процессов водяного пара с помощью таблиц и - диаграммы.

    Методические указания.

    Приступая к изучению этой темы, студент должен четко уяснить себе, что расчетные формулы, применявшиеся при изучении идеального газа, здесь, как правило, недействительны. Так, например, для идеального газа в процессе изменение внутренней энергии его равнялось нулю, а для пара при не равно нулю. Линии, изображающие основные термодинамические процессы в - и - диаграммах, в общем случае различны для газа и пара. При расчете паров мы не имеем такого простого и точного уравнения состояния, как для идеального газа. Поэтому процессы и циклы с паром рассчитываются с помощью таблиц и - диаграммы.

    При рассмотрении отдельных видов уравнения состояния реального газа (уравнение Ван-дер-Ваальса, уравнение Вукаловича — Новикова и др.) необходимо ясно представлять, на каком физическом фундаменте строились эти уравнения и как из них получить уравнение состояния идеального газа.

    Литература: [1, с. 32—41]; [2, с. 31—36, 92—102].
      1   2   3   4   5
    написать администратору сайта