Основы теплотехники – наука о тепловой энергии и способах ее использования.

Теплотехника – наука, которая изучает методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принципы действия и конструктивные особенности тепловых машин, аппаратов и устройств.

Теплота широко используется во всех областях хозяйственной деятельности человека и его нормального жизнеобеспечения. Разработка теоретических основ теплотехники необходима для установления наиболее рациональных способов использования тепловой энергии, анализа экономичности рабочих процессов тепловых установок и создания новых, наиболее совершенных типов тепловых.

Любому техническому специалисту – инженеру, технику, механику необходимы знания основ этой науки, поскольку в настоящее время идет процесс интенсивного и широкого внедрения сложнейших тепловых машин и установок разного назначения практически во всех сферах хозяйственной деятельности человека.

Различают два принципиально различных направления использования теплоты – энергетическое и технологическое.
При энергетическом использовании, теплота преобразуется в механическую работу, с помощью которой в специальных установках (генераторах) создается электрическая энергия, наиболее удобная для передачи на значительное расстояние. Теплоту при этом получают сжиганием топлива в котельных установках или непосредственно в двигателях внутреннего сгорания.

Термодинамика – наука, изучающая энергию и законы ее превращения из одного вида в другой. Изучение основ термодинамики позволяет понимать принципы работы тепловых двигателей (паровых машин, двигателей внутреннего сгорания), тепловых насосов, холодильной техники, кондиционеров и других устройств.

Техническая термодинамика – раздел термодинамики, в котором рассматриваются взаимопревращения тепловой и механической энергии с помощью материальных тел, называемых рабочими телами.
Техническая термодинамика является основой теории тепловых двигателей и других промышленных установок, связанных с взаимопревращениями указанных видов энергии.

Наблюдая за агрегатным состоянием различных тел, можно заметить, что наиболее целесообразными рабочими телами для применения в различных тепловых устройствах являются газы или пары. Именно они наиболее полно могут быть использованы в процессах преобразования теплоты в механическую работу, так как газы и пары, с одной стороны, легко деформируемы (легко сжимаются, расширяются) под влиянием внешних сил, а с другой стороны, им свойственны значительные (по сравнению с другими агрегатными состояниями тел) коэффициенты объемного расширения. Газы упруги – сжатый, т. е. деформированный объем газа стремится восстановить и даже увеличить свой первоначальный объем при снятии внешней нагрузки.

Одним из основных в технической термодинамике является понятие о термодинамической системе, представляющей собой совокупность тел, находящихся во взаимодействии, как между собой, так и с окружающей средой. Простым примером термодинамической системы может служить газ, расширяющийся или сжимающийся в цилиндре с движущимся поршнем.

Материальные тела, входящие в термодинамическую систему, разделяют на источники тепла и рабочие тела, которые под воздействием источника теплоты совершают механическую работу.

Для определения конкретных физических условий, в которых находится термодинамическая система, используют ряд показателей, называемых параметрами состояния. В число основных параметров входят: абсолютная температура Т, абсолютное давление р и удельный объем v (или величина, обратная удельному объему, – плотность ρ).

Рассмотрим физический смысл каждого из параметров рабочего тела с точки зрения науки теплотехники.

***

Давление

Давление (р) в термодинамике определяется как сила, действующая по нормали на единицу площади поверхности тела.
Давление газа – результат воздействия молекул газа на стенки сосуда, в котором он заключен. Известно, что молекулы любого газа находятся в постоянном движении, перемещаясь спонтанно в произвольном направлении. В результате хаотического движения молекул газа они систематически ударяются о стенки сосуда, оказывая на них силовое воздействие. Суммарное действие всех ударяющихся молекул определяет давление газа на стенки сосуда.
Именно это свойство газов (оказывать давление на стенки сосуда) позволяет использовать его в качестве рабочего тела в термодинамических процессах.

Па = Н/м².

В теплотехнических установках шкалы приборов для измерения давления часто градуируют в единицах системы МКГСС, в которой за единицу давления принята техническая атмосфера, (ат или at):

1 ат = 1 кг/см²≈ 9,814 Н/м²≈ 0,0981 МПа.

При этом не следует путать единицы измерения техническая атмосфера (ат) с единицей измерения физическая атмосфера (атм или atm), характеризующей нормальное (физическое) атмосферное давление p₀, которое принято выражать, также, в миллиметрах ртутного столба:

p₀ = 760 мм рт. ст. ≈ 101325 Па ≈ 0,101325 МПа.

В соответствии с определением между этими единицами существует зависимость:

1 атм ≈ 101 325 Па ≈ 1,033233 ат.

В настоящее время международными и российскими органами стандартизации и метрологии приняты меры по исключению этих единиц измерения давления из применения.

В технической термодинамике различают абсолютное и избыточное давление.
Под абсолютным понимают действительное давление рабочего тела внутри сосуда.
Под избыточным давлением понимают разность между абсолютным давлением в сосуде и давлением окружающей (внешней) среды.
Приборы, служащие для замера разности между абсолютным и избыточным давлением, называют манометрами.
Из приведенных выше определений следует, что для случая, когда давление в сосуде превышает давление окружающей среды,

р_абс = р_изб + р_б,

где:
р_абс – абсолютное давление в сосуде;
р_изб – манометрическое или избыточное давление (измеренное прибором);

Если абсолютное давление меньше давления окружающей среды, то разность между ними называется разряжением, или вакуумом.
Для измерения разрежений служит вакуумметр – прибор, показывающий разность давления окружающей среды и абсолютного давления в сосуде.
В этом случае:

р_абс = р_б – р_изб,

где: р_изб – показание величины разрежения на шкале вакуумметра.

Под удельным объемом рабочего тела понимают объем, занимаемый массой в 1 кг этого тела.
Удельный объем обозначается буквой v и измеряется в кубических метрах на килограмм (м³/кг).

Под плотностью рабочего тела понимают величину, обратную удельному объему, т.е. массу вещества, заключенную в объеме 1 м³. Плотность обозначается буквой ρ и измеряют в килограммах на кубический метр (кг/м

v = V/m;     ρ = m/V,

поэтому произведение удельного объема на плотность будет равно единице:

vρ = 1,

здесь: V – объем рабочего тела, м³;     m – масса рабочего тела, кг.

***

Температура

Абсолютная температура – это один из основных параметров, характеризующих тепловое состояние тела, мера степени нагретости тела. Величина этого параметра определяется средней кинетической энергией движения молекул газа.
Знак разности температур двух неодинаково нагретых тел определяет направлении передачи тепла.

Температуру измеряют либо по абсолютной (термодинамической) шкале в градусах Кельвина (К) и обозначают буквой Т, либо по Международной практической шкале в градусах Цельсия (˚С) и обозначают буквой t.

За ноль абсолютной температуры абсолютной по шкале Кельвина принята температура вещества, когда полностью отсутствует тепловое движение его молекул и атомов. По этой шкале температура может быть только положительной (либо равной нулю, хотя, доказано, что абсолютный ноль – температура недостижимая, также, как и скорость света).

Ноль температуры в международной практической шкале соответствует температуре плавления льда при нормальном давлении (760 мм рт. ст.). Эту температуру называют, также, тройной точкой воды, поскольку все три фазы воды (твердая, жидкая и газообразная) при такой температуре находятся в состоянии равновесия. Сотому делению этой шкалы соответствует температура кипения воды (100˚С) при нормальном давлении.

Т = t + 273,15.

В США, Канаде и некоторых других странах для измерения температуры применяется шкала Фаренгейта, в которой за ноль принята температура смеси равных частей льда и нашатыря. В этой шкале температура таяния льда равна

T(˚F) = 9/5t(˚ C) + 32.

Считается, что рабочее тело находится при нормальных физических условиях, если давление его равно
р₀ = 760 мм рт. ст. ≈ 101325 Па ≈ 0,101325 МПа, а температура t₀ = 0˚ C.

***

Киломоль

В технической термодинамике часто используют понятие киломоль (кмоль), который характеризует количество вещества в килограммах, численно равное его молекулярной массе μ. Например, киломоль кислорода О₂, имеющего молекулярную массу μ = 32, равен 32 кг, киломоль углерода C (молекулярная масса μ = 12) равен 12 кг, киломоль углекислого газа СО₂ (молекулярная масса μ = 44) равен 44 кг и т. д.
Единицей измерения киломоля является килограмм деленный на киломоль: кг/кмоль.

***

Газовые законы, используемые в термодинамике

Скачать теоретические вопросы к экзаменационным билетам
по учебной дисциплине “Основы гидравлики и теплотехники”
(в формате Word, размер файла 68 кБ)

Скачать рабочую программу
по учебной дисциплине “Основы гидравлики и теплотехники” (в формате Word):

Скачать календарно-тематический план
по учебной дисциплине “Основы гидравлики и теплотехники” (в формате Word):

k-a-t.ru

Теоретические основы теплотехники – РУС

1.ВВЕДЕНИЕ. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ. ТЕПЛОЕМКОСТЬ

1.1Теплотехника, ее предмет и метод

Теплотехника – наука, изучающая теорию и средства превращения энергии природных источников в тепловую механическую и электрическую энергии, а также использования тепла для практических целей.

Теоретические основы теплотехники включают термодинамику и теорию тепломассообмена.

Основным методом теплотехники является термодинамический метод. Сущность его состоит в том, что на основе изучения энергоэнтропийных балансов в макроскопических системах устанавливают условие максимальной эффективности тепловых машин и установок. Затем определяют пути приближения к этим условиям.

1.2. Основные понятия и определения термодинамики

Термодинамика – наука о закономерностях превращения энергии в макроскопических физических системах.

Техническая термодинамика – раздел термодинамики, рассматривающий закономерности превращения тепловой энергии в другие виды.

Название “термодинамика” впервые применил Сари Карно (1824 г.) в работе “Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу”.

“Терме” – тепло, жар, огонь. “Динамикос” – сила, движение.

“Термодинамика” – движущая сила огня – дословный перевод с греческого. В основу термодинамики положены два основных закона (начала),

установленных опытным путем.

-закон характеризует количественную сторону процессов превращения энергии.

-закон характеризует, устанавливает качественную сторону (направленность) процессов в физических системах.

1.3. Термодинамическая система. Термодинамический процесс.

Термодинамическая система – совокупность макроскопических тел, обменивающихся энергией между собой и с окружающей средой.

Термодинамический процесс – совокупность изменений состояния термодинамической системы при переходе из одного состояния в другое.

1.4. Обратимые и необратимые процессы.

Равновесное состояние тела – такое, при котором во всех точках объема параметры состояния одинаковы.

Равновесный процесс – процесс перехода термодинамической системы из одного состояния в другое через равновесные состояния тела в любой момент времени.

Неравновесный процесс – процесс, включающий неравновесные состояния. Обратимый процесс – процесс, который протекает в прямом и обратном

направлении через одни и те же равновесные состояния.

studfiles.net

Теоретические основы теплотехники – РУС

4. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ.

Первый закон термодинамики является частным случаем общего закона сохранения и превращения энергии. Он устанавливает, что одна из форм энергии – теплота может превращаться в другую работу и наоборот.

Первый закон термодинамики не определяет условий, при которых возможны взаимные превращения этих форм энергии, т.е.не определяет направления превращений.

Известно, что работу можно легко и полностью превратить в теплоту (примеры – трение, удар, перемешивание в жидкостях и т.п.). Аналогично – электрическую, как упорядоченную форму энергии.

Теплота сама по себе может переходить от нагретых тел к холодным, в то время как обратный процесс может быть осуществлен только при и определенных

условиях – затрате дополнительной энергии.

Теплоту можно превратить в работу только при наличии разности температур между источником теплоты (теплоотдатчиком) и теплоприемником, причем превратить всю теплоту полностью в работу нельзя.

Методологическое значение второго закона термодинамики в том, что на его основе базируется теория тепловых двигателей, устанавливается максимальное значение их КПД, определяется эффективность.

Второй закон термодинамики устанавливает критерий необратимости процессов, позволяет находить наиболее эффективные пути осуществления рабочего процесса.

Второй закон термодинамики раскрывает термодинамическую сущность понятия температуры. Термодинамическая температура представляет собой температуру тела по температурной шкале, основанной на использовании двигателя Карно в качестве термометрического устройства.

Первые формулировки второго закона термодинамики были фактически даны С.Карно (1824), который писал: “Нельзя надеяться, хотя бы когда-нибудь,практически использовать всю движущую силу топлива”. Под “движущей силой” в те времена понимали энергию.

Теплота сама собой переходит лишь от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой, но никогда наоборот; некомпенсированный переход тепла от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой невозможен (Клаузиус).

Нельзя осуществить тепловой двигатель, единственным результатом действия которого было бы превращение теплоты какого-либотела в работу без того, чтобы часть этой теплоты передавалась другим телам (Томпсон).

Вечный двигатель второго рода невозможен (Освальд).

4.1. Термодинамические циклы.

Цикл – замкнутый (круговой) термодинамический процесс. Ранее уже рассматривались термодинамические процессы, в которых внешняя работа осуществлялась вследствие подвода тепла. или изменения внутренней энергии рабочего тела. При однократном расширении можно получить ограниченное количество работы. Далее температура и давление рабочего тела и окружающей среды выравниваются.

Рабочее тело нужно возвратить в первоначальное состояние для повторного получения работы.

Теперь рассмотрим цикл двигателя:

q1= l1+ u Внутренняя энергия определяется только параметрами-q2=- l2- u состояния в точках 1 и 2.

q1-q2=l1-l2=l4

lц – поезная работа цикла;q1-q2 – использованное тепло.

4.2. Термический КПД.

Термический КПД (ТКПД) определяется как отношение полезной работы цикла к подведенному теплу.

4.3. Цикл Карно.

С. Карно исследовал циклы двигателей с целью нахождения оптимального с точки зрения максимума ТКПД.

1.При подводе тепла по изотерме все тепло переходит в работу. Тело сообщается с теплоотдатчиком.

2.При расширении по адиабате работа совершается только за счет энергии.

3.При сжатии по изотерме (изотермическом сжатии) тело сообщается с теплоприемником. Вся работа сжатия переходит в отдаваемое тепло q2.

4.Cжатие по адиабате. Работа сжатия равна приращению внутренней энергии тела. Рабочее тело возвращается с исходное состояние.

Теплоотдатчик и теплоприемник имеют постоянную температуру (Т1 и Т2).

t 1 T2

T1

В термодинамике доказывается, что ТКПД цикла Карно не зависит от природы рабочего тела (теорема Карно).

Сравнение ТКПД любого цикла с ТКПД цикла Карно позволяет судить о степени совершенства данной машины. Цикл Карно служит эталоном при оценке тепловых двигателей, хотя он реально неосуществим из-заряда сложностей технического характера.

4.4. Обратный цикл Карно.

Из постулата Клаузиуса следует, что передача теплоты от источника с низкой температурой к источнику с высокой температурой обязательно требует затрат энергии.

23

4.5. Эквивалентный цикл Карно.

2

q1q1a2T1cp (S2S1) Tds

1a

1

q2q2b1T2cp (S2S1) Tds

2b

t 1 T2cp

T1cp

В качестве температур Т1 и Т2 подставляют среднеинтегральные значения температур в процессах подвода

иотвода тепла.

4.6.Обобщенный (регенеративный) цикл Карно.

Снагревателем и холодильником рабочее тело обменивается теплом только

визотермических процессах 1-2и3-4.

В настоящее время созданы двигатели Стирлинга, работающие по циклу, близкому к регенеративному циклу Карно (две изотермы, две изохоры).

4.7. Аналитическое выражение второго закона термодинамики.

Изменение энтропии в необратимых процессах.

1. Алгебраическая сумма приведенных теплот для любого обратимого цикла равна нулю.

dqT 0 1й интеграл Клаузиуса

Обратимый цикл содержит только обратимые процессы.

2. Алгебраическая сумма приведенных теплот для любого необратимого цикла меньше нуля.

dqT 0 2й интеграл Клаузиуса

Цикл является необратимым, если он содержит хотя бы один необратимый процесс.

Иногда оба интеграла Клаузиуса объединяют

dqT 0 обобщенный интеграл Клаузиуса

Этот интеграл является аналитическим выражением второго закона термодинамики.

Если в изолированной системе происходят необратимые процессы, то энтропия системы возрастает.

Отсюда вывод Клаузиуса – энтропия мира непрерывно возрастает – тепловая смерть ожидает вселенную. Критику этому дал Ф.Энгельс (Диалектика природы).

4.8. Физический смысл энтропии.

Энтропию нельзя измерить непосредственно. Ее смысл можно понять по следующим интерпретациям.

1. Энтропия – мера ценности тепла – его работоспособности и технологической эффективности.

Если рабочее тело совершает работу при температуре окружающей среды Т0 ,

то l=q1-q0=q1-T0·S0

Для обратимого процесса в изолированной системе S0 = S1

Отсюда видно, что чем больше Т1, тем больше работа, совершаемая системой. Максимальное значение энтропии соответствует температуре окружающей

среды

q

S0maxT0

Эту теплоту нельзя использовать.

2. Энтропия – мера потери работы вследствие необратимости реальных процессов.

Чем более необратим процесс, тем больше возрастает энтропия

S2

dq TdS; q = Tds – для энергии, рассеянной в окружающей среде.

S1

3. Энтропия – мера беспорядка.

При подводе теплоты увеличивается хаотичность теплового движения, при отводе – возрастает упорядоченность. При Т 0 в системе устанавливается максимальный порядок.

limS 0 Практически это проверить нельзяиз-занедостижимости абсолютного

T 0

нуля температур.

4.9. Эксергия теплоты.

Эксергия теплоты – максимально возможная работа, которую можно получить из теплоты при условии, что теплоприемником является окружающая среда

где q – подведенная теплота.

Если рабочее тело имеет температуру Т1* < Т1 вследствие необратимости подвода тепла, то работа необратимого цикла Карно составит

Тогда потеря работоспособности вследствие необходимости подвода тепла от теплоотдатчика к рабочему телу составит

l=T0· Sсист. – уравнение Гюи – Стодолы

Потери эксергии (работоспособности) теплоты характеризует совершенство термодинамической системы.

При эксергетическом анализе часто применяют понятие эксергетического КПД.

ек lH

t eq

Гюи М. – французский физик, вывел уравнение Гюи-Стодолыв 1889 г. Стодола Аурель(1859-1942)- словацкий теплотехник. Работы посвящены

созданию научных основ расчета турбин, ТАП. Одним из первых начал заниматься газовыми турбинами, создал теорию инерционного регулятора.

Применил уравнение Гюи-Стодолыдля решения теплотехнических задач, при анализе эффективности работы силовых установок.

Термин “Эксергия” предложен в 1956 г. Ранее для обозначения этой величины использовались термины “техническая работоспособность”, “максимальная техническая работа”.

4.10. Теоретический цикл универсальной тепловой машины Стирлинга.

В 1816 г. (до Карно!) шотландский священник Р.Стирлинг предложил цикл и конструкцию универсальной тепловой машины. Ее можно использовать в качестве двигателя, холодильника или теплового насоса.

Конструкция “Стирлинга” довольно сложна. Развитие техники только в 50-егоды нашего столетия позволила создать машины, пригодные для практических целей.

Цикл Стирлинга является по существу регенеративным циклом Карно, состоящим из двух изотерм и двух изохор.

1-2- изотермическое расширение газа за счет подвода теплоты от нагревателя.

2-3- изохорный отвод теплоты в регенератор большой емкости с развитой поверхностью теплообмена и малым гидравлическим сопротивлением.

В качестве регенератора может быть использована тонкая медная сетка.

3-4- изотермическое сжатие газа с отводом теплоты в холодильник

4-1- изохорный подвод теплоты от регенератора.

Если допустить, что в цикле Стирлинга осуществляется полная регенерация, то его КПД равен КПД цикла Карно, т.е.

t 1 T2

T1

Холодильный и отопительный коэффициенты Стирлинга равны соответствующим коэффициентам цикла Карно.

Возрождение интереса к машине Стирлинга объясняется повышением общего уровня технической культуры, тенденцией к развитию многотопливных двигателей, развитием холодильной техники, ядерных установок.

Впоследние десятилетия разрабатывались стирлинги с замкнутым рабочим циклом. В качестве рабочего тела используют гелий или водород, обладающие высокими теплопередаточными свойствами.

Вдействительном цикле протекают

процессы, приводящие к скруглению углов

Во внешней камере сгорания можно сжигать различные топлива. К преимуществам относят также малую токсичность отработанных газов, малошумность и др.

Недостатки – сложность конструкции, худшие по сравнению с ДВС массовые характеристики.

28

5. ВОДЯНОЙ ПАР.

Паром называется газ, находящийся в состоянии, близком к кипящей жидкости. Парообразование – процесс превращения жидкого вещества в парообразное Испарение – парообразование, происходящее при любой температуре с

поверхности жидкости.

Кипение – парообразование во всей массе жидкости приподводе к этой жидкости теплоты.

Конденсация – обратный процесс.

Сублимация (возгонка) – переход твердого вещества непосредственно в пар. Десублимация – обратный процесс.

5.1. Фазовая p – t диаграмма и тройная точка.

В p – v диаграмме изображены кривые фазовых переходов.

ав – нагрев твердого тела вс – нагрев жидкости cd – перегрев пара

АВ, АК, AD – кривые равновесных состояний А – тройная точка вещества.

Соответствует равновесию твердой, жидкой и газообразной фаз. Для воды ta = 0.010C, жидкая фаза ?а = 0.001 м3 / кг ра = 610 Па

Температура кипения возрастает с повышением давления.

Температура, при которой жидкость закипает при заданном давлении, называется температурой насыщения. Тн, tн

Соответствующее ей давление называется давлением насыщения Рн Пар находящийся в динамическом равновесии с кипящей жидкостью,

называется влажным насыщенным паром. Т. о. Влажный насыщенный пар является смесью мелкодисперсных частиц жидкости и сухого насыщенного пара.

Паросодержание (степень сухости пара) – массовое количество жидкости, перешедшей в пар.

mс.п. mж

Степень влажности пара у = 1- х Перегретый пар – пар с температурой, большей, чем температура насыщения.

Рассмотрим процесс порообразования при постоянном давлении и его изображение в р – v координатах.

Ркр = 22.13 МПа

29

Ткр = 647.3 К υкр = 0.00326 м3 / кг

а-в– нагрев жидкости

в-с– парообразование при Рн = const, Tн = constc-d– перегрев пара

АК – нижняя пограничная кривая (Х = 0) – зависимость ?1 от р КВ – верхняя пограничная кривая (Х = 1) – зависимость ?4 от р

Между ними обычно проводят линии равной сухости пара (Х = const). Процесс парообразования (в – е) является изобарно – изотермическим. Все параметры состояния на нижней пограничной кривой обозначают с

одним штрихом, на верхней – двумя штрихами.

Для удобства и упрощения расчетов полагают, что в тройной точке воды.

S00

i0 0 Тогда u0 = i0 – p0υ0 = – 0.6 Дж / кг 0

Тогда удельная теплота жидкости на нижней пограничной кривой определится так

q` = cp tн = 4.19 tн ; q` u` т.к. υ 0

При дальнейшем подводе теплоты к жидкости начнется ее превращение в

пар.

Удельная теплота парообразования – количество теплоты, необходимое для преобразования 1кг воды при температуре насыщения в сухой насыщенный пар.

studfiles.net

Основы теплотехники. Бойко Е.А. 2004 г

9

Кратность циркуляции зависит от давления пара, а также от конфигурации, интенсивности обогрева и высоты контура циркуляции.

Номинальное давление пара – наибольшее давление за пароперегревателем (при его отсутствии – перед паропроводом к потребителю) при номинальной производительности.

Номинальная температура питательной воды – температура, приня-

тая при проектировании котла для номинальной производительности, перед входом в экономайзер, а при его отсутствии – перед входом в котёл.

Тепловая нагрузка котельной, ккал/ч (Гкал/ч), – потребность в тепле

(паре, горячей воде), представляющая собой сумму расходов отдельными потребителями и на собственные нужды, транспортные потери. Различают расчётную нагрузку, по которой определяют производительность и количество котлов в котельной, и текущую нагрузку, соответствующую данному периоду времени, по которой определяют режимы работы котлов.

Тепловая нагрузка котла, ккал/ч, – произведение количества Vн, м3/ч,

сожженного за 1 ч газа на его низшую теплоту сгорания Qн, ккал/м3. Форсировка – повышение (изменение) производительности котла по

сравнению с номинальной. На практике под форсировкой понимают изменение часового количества сжигаемого топлива.

Тепловое напряжение топочного объёма (камеры горения) – отноше-

ние количества выделившегося в единицу времени тепла Q, ккал/ч, к объему Vт, м3, топки или камеры:

qv = Q/Vt

Тепловое напряжение огневого сечения – (устья горелки, туннеля,

щели) – отношение количества тепла Q ккал, к площади рассматриваемого поперечного сечения Fc, м2 :

qv = Q/Fc

Испарительность – отношение количества выработанного пара Д, кг к объёму израсходованного за это же время газа Vн, м3 (условная характеристика, часто применяемая в котельной практике):

dн = D/Vн

Теплота сгорания – количество тепла, выделяющегося при полном сгорании топлива. Различают удельную и объёмную теплоту сгорания низшую Qн, в которой не учитывается скрытая теплота образования водяных паров, содержащихся в продуктах горения, и высшую Qв когда эта теплота учитывается. Разность между Qв и Qн зависит от количества водяных паров, образующихся при сгорании топлива, и составляет примерно 600 ккал на 1 кг или 470 ккал на 1 м3 водяных паров.

В России теплотехническую оценку эффективности сжигания топлива принято вести по низшей теплоте сгорания. Работу установок, в которых вода нагревается при непосредственном контакте с уходящими газами, следует оценивать по высшей теплоте сгорания, так как при расчётах по низшей теплоте сгорания эффективность использования топлива может оказаться выше

100 %.

studfiles.net

Раздел III. Основы теплотехники

1. Что означает абсолютное давление?

1. избыточное давление

2. вакуумметрическое

3. Р = Ратм + Ризб

2. Что означает идеальный газ?

1. отсутствуют силы взаимодействия между молекулами

2. силы отталкивания равны нулю

3. газ у которого отсутствуют силы взаимодействия между

молекулами, объем равен нулю

3. Каким законом подчиняются идеальные газы?

1. закон Бойля – Мариотта

2. закон Гей – Моссакя

3. закон Авогадро

4. ответы 1,2,3

4. Что представляет собой газовая смесь?

1. смесь газов

2. смесь идеальных газов

3. уравнение состояния Менделеева

4. закон Дальтона

5. механическая смесь, в которой не происходит никаких

химических реакций

5. Закон Дальтона?

1. давление 2. парциональное давление

3. Р = Р1 + Р2 + Р3 + Р4 +…Рn

6. Что означает теплоемкость газов?

1. температура газа

2. количество теплоты, которое необходимо при нагревании

единицы количества газа ( 1кu, 1м³ ,1 к моль ) для изменения

температуры на 1к в термодинамическом процессе

3. удельная теплоемкость

7. Работа расширения газа?

1. расширение газа

2. работа против внешних сил

3. работа совершается при изменении объема

8. Термодинамический процесс:

1. воздействие на рабочее тело (газ, пар)

2. воздействие среды

3. сжатие, расширение, нагрев

4. изменение параметров состояния рабочего тела

9. Как классифицируются поршневые ДВС?

1. по способу рабочего цикла

2. по способу образования горючей топливовоздушной смеси

3. по роду топлива

4. по назначению, по конструктивному исполнению

5. ответы 1,2,3,4

10. Какие имеет циклы идеальный четырехтактовый ДВС?

1. такт всасывания

2. такт сжатия

3. такт расширения

4. такт выхлопа отработанных газов

5. ответы 1,2,3,4

11. Каких типов бывают компрессоры?

1. низкого давления

2. высокого давления

3. среднего давления

4. малого давления

5. ответы 1,2,3

12. Водяной пар:

1. рабочее тело

2. сухой пар

3. теплоноситель

13. Какой вид теплообмена существует?

1. теплообмен

2. теплопроводность, перенос теплоты микрочастицами вещества

из области высокой температуры в область низкой температуры

3. перенос теплоты

14. Конвективный теплообмен:

1. перенос теплоты

2. теплопроводность

3. процесс переноса теплоты за счет движения жидкой или

газообразной среды

15. Что означает энтальпия газа?

1. сушка и охлаждение с/х продукции

2. внутренняя энергия

3. параметр состояния рабочего тела (газа), – теплосодержание

4. удельный объем газа

16. Что означает энтропия?

1. внутренняя энергия

2. приведенная теплота

3. связь между основными параметрами газа

4. параметр состояния рабочего тела

17. Назвать основные термодинамические процессы?

1. изохорный и изобарный процесс

2. изотермический, адиабатный процесс

3. политропный процесс

4. энтальпия

5. ответы 1,2,3

18. Назначение теплообменных аппаратов:

1. устройства для передачи теплоты

2. передача теплоты от греющего теплоносителя

3. передача теплоты к нагреваемому теплоносителю

4. ответы 1,2,3

19. Устройство котельных установок?

1. котельный агрегат

2. котельный агрегат, трубопроводы

3. насосы, котельный агрегат

4. контрольно-измерительные приборы, котельный агрегат,

насосы, запорная арматура, клапаны, трубопроводы

20. Какие бывают хладагенты?

1. аммиак

2. фреон

3. лед и соль

4. вода или лед

5. ответы 1,2

21. Какие существуют способы сушки?

1. Конвективный

2. радиационный

3. ультразвуковой

4. комбинированный

5. абсорбционный

6. ответы 1,2,3,4,5

22. Из каких элементов состоит холодильная установка?

1. теплообменник

2. компрессор с трубопроводами

3. испаритель

4. фильтр, холодильная камера, терморегулятор

5. компрессор, теплообменник, фильтр, испаритель,

терморегулятор, фреон

23. Назначение гидродросселей?

1. для изменения расхода жидкости

2. для изменения давления

3. регулирование скорости движения рабочих органов

4. регулирование усилий

5. регулирование потерь жидкости

6. ответы 1,2,3,4

24. Основные параметры гидропровода:

1. номинальное давление

2. расход

3. подача

4. действие сил, моментов, скоростей и ускорений движущихся

элементов машины

5. ответы 1,2,3,4

25. Устройство гидромуфты:

1. ведущего колеса (насосного)

2. ведомого (турбинного)

3. корпус

4. ответы 1,2,3

26. Назначение гидротрансформаторов?

1. выполняет роль редуктора

2. роль мультипликатора

3. работает как автоматический вариатор скорости, выполняя роль

редуктора при больших нагрузках на ведомом валу и

мультипликатора – при малых нагрузках

27. Какие бывают в гидроприводах клапаны?

1. предохранительные, переливные

2. напорные, редукционные, обратные

3. ответы 1,2

studfiles.net

Теоретические основы теплотехники – fiziku5.ru

Перечень тестовых вопросов на зачет по дисциплине «Теоретические основы теплотехники» для гр. ТТ-13-9 специальности 0907033 «Теплотехническое оборудование и системы тепловодоснабжения»

1.  Топливо, полученное путем переработки природных материалов, называется:

А) искусственное

Б) естественное

В) комбинированное

Г) химическое

Д) агрегатное

2. Топливо, используемое в том виде, в котором находится в природе, называется:

А) естественное

Б) искусственное

В) комбинированное

Г) химическое

Д) агрегатное

3. Твердое и жидкое топливо в виде различных сложных соединений состоит из следующих элементов:

А) C, h3, N2, O2, S, W, A

Б) N2, O2, CO2, SO2, N2, O2, W

В) Mg, Ca, N2, O2, A

Г) Si, Zn, Mg, A. W

Д) CO, h3, N2, Ch5, CmHn, h3S, O2, CO2, SO2,

4. Газообразное топливо состоит в виде различных сложных соединений:

А) CO, h3, N2, Ch5, CmHn, h3S, O2, CO2, SO2,

Б) N2, O2, CO2, SO2, N2, O2, W

В) C, h3, N2, O2, S, W, A

Г) Si, Zn, Mg, A. W

Д) Mg, Ca, N2, O2, A

5. Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы данного топлива, называется:

А) теплотой сгорания топлива

Б) потенциальной энергией

В) кинетической энергией

Г) коэффициентом полезного действия

Д) теплотой парообразования

6. Основным элементом всякого топлива является:

А) углерод

Б) водород

В) кислород

Г) сера

Д) зола

7.Качество топлива зависит от…

А) содержания горючих компонентов в топливе

Б) содержания металла в возгонах

В) металла в шихте

Г)содержания воды в шихте

Д) содержания золы в руде

8. При определенной температуре и давлении 1 моль любого вещества в газообразном состоянии занимает один и тот же объем – это закон:

А) Авогадро

Б) Гей — Люсака

В) Менделеева — Клайперона

Г) Стефана — Больцмана

Д) Шарля

9.Следствие закона Авагадро 1кг моль любого газа при нормальных условиях занимает объем:

А)22,4м3

Б) 98,9м3

В) 73,4м3

Г)65,2м3

Д)45,2м3

10. При неизменном давлении объем данной массы газа прямо пропорционально зависит от температуры, т. е. этот закон носит название закона:

А) Гей — Люссака

Б) Авогадро

В) Кирхгофа
Г) Стефана — Больцмана
Д) Менделеева — Клайперона

11. Какими приборами измеряется избыточное давление?

A) манометром;

Б) Анеометром

В) Термометром

Г) Психрометром

Д) Барометром

12. Каким прибором измеряется давление газа в открытом сосуде?

А) барометром;

Б) Манометром

В) Анеометром

Г) Психрометром

Д) Термометром

13. Абсолютное давление определяется как:

А) Pабс=Pизб+Pатм

Б) Pабс=Pизб-Pатм

В) Pабс=2 (Pизб+Pатм)

Г) Pабс=Pизб/Pатм

Д) Pабс=α(Pизб+Pатм)

14. Какие законы не являются основными газовыми законами?

А) з-н Фурье-Кирхгофа;

Б) закон Гей-Люссака

В) закон Бойля-Мариотта

Г) Менделеева – Клапейрона

Д) Все ответы верны

15. Плотность воздуха равна 1,293 кг/м3. Определить удельный объем воздуха.

А) 0,77

Б) 0,923.

В) 1,293

Г)22,4

Д)8,314

16. Какое давление является термодинамическим параметром состояния идеального газа?

A) абсолютное.
Б) избыточное;
В) вакуумометрическое;
Г) атмосферное;
Д) нормальное;

17. Как называется величина, обратная удельному объему газа?

A) плотность;
Б) температура;
В) давление;
Г) масса;
Д) энтальпия.

18. По какой температурной шкале измеряется температура в технической термодинамике?

A) Кельвина;
Б) Фаренгейта;
В) Цельсия;
Г) Релея;
Д) любой.

19. Из приведенных ниже уравнений состояния идеального газа укажите з-н Бойля-Мариотта

A) V1/V2=P2/P1;
Б) V1/V2=T2/T1;
В) РV = const;
Г) PV=RT;
Д) .

20. Изотермическим называется процесс, протекающий:

А) при пост t — ре Т = const;

Б) при постоянном давлении P = const;

В) при пост. обьёмеV= const;
Г) без теплообмена с окружающей средой;

Д) при S = const.

21. Изобарным называется процесс, протекающий:

А) при постоянном давлении P = const;

Б) при пост t — ре Т = const;

В) при пост. обьёмеV= const;
Г) без теплообмена с окружающей средой;

Д) S = const.

22. Изохорным называется процесс, протекающий:

А) при пост. обьёмеV= const;

Б) при пост t — ре Т = const;

В) при постоянном давлении P = const;
Г) без теплообмена с окружающей средой;

Д) S = const.

23. Адиабатным называется процесс, протекающий:

А) без теплообмена с окружающей средой;

Б) при пост t — ре Т = const;

В) при пост. обьёмеV= const;
Г) при постоянном давлении P = const.;

Д) U = const.

24. Уравнение для расчета подведенной к газу теплоты в адиабатном процессе имеет вид:

А) ;

Б) ;

В) ;

Г) .

Д)

25. Уравнение адиабатного процесса в газе представлено выражением:

А) ;

Б) ;

В) ;

Г) .

Д) ;

26. Уравнение для расчета изменения внутренней энергии газа в изотермическом процессе имеет вид:

А) .

Б) ;

В) ;

Г) ;

Д) .

27. Что такое термический КПД теплового двигателя?

А) Отношение работы цикла к подведенной теплоте.

Б) Отношение низшей температуры цикла к наивысшей.

В) Отношение отведенной теплоты к подведенной.

Г) Отношение снимаемой с двигателя мощности к теоретической

Д) нет правильного ответа

28. В чем заключается практическое значение прямого цикла Карно

A) является эталоном работы тепловых машин;

Б) является эталоном работы холодильных машин;
В) отражает первый закон термодинамики;;
Г) отражает сущность энтальпии;
Д) практического значения не имеет.

29.Укажите формулировку II закона термодинамики:

A) невозможна тепловая машина, которая бы всю подведенную теплоту превращала в работу;

Б) невозможно существование тепловой машины, которая бы про­изводила работу из ничего;

В) невозможен вечный двигатель I рода;

Г) невозможно существование тепловой машины, которая производила бы работу из ничего;

Д) в холодильных машинах тепло от горячего источника тепла подводится к холодному.

30. В каком из приведенных ниже процессов все тепло идет на увеличение внутренние энергии?

А) Изохорный.

Б) Изотермический.

В) Изобарный.

Г) Адиабатный.

Д) Политропный

31. Коэффициент полезного действия теплового двигателя:

А) Отношение температуры нагревателя к температуре охладителя;

Б) Отношение механической работы, совершаемой двигателем, к израсходованной энергии;

В) Отношение времени полезной работы ко времени, затраченному на техническое обслуживание и ремонт;

Г) Отношение внутренней энергии газа к теплу.

Д) Нет правильного ответа

32. Какой процесс произошел в идеальном газе, если изменение его внутренней энергии равно нулю?

А) изотермический;

Б) изобарный;

В) изохорный;

Г) адиабатический.

Д) Политропный

33.Классический цикл Карно состоит из:

А) 2-х изотерм и 2-х адиабат

Б) 2-х изохор и 2-х адиабат;

В) 4-х адиабат;

Г) Ничего из перечисленного не верно.

Д) 4-х изотерм

34. КПД теплового двигателя всегда:.

А) меньше 1

Б) больше1

В) равен 1

Г) равен нулю

Д) нет правильного ответа

35.Какой процесс произошел в идеальном газе, если изменение его внутренней энергии равно количеству подведённой теплоты.

А) изохорный;

Б) изотермический;

В) изобарный;

Г) адиабатный.

Д) все ответы верны

36. Идеальному газу передаётся количество теплоты таким образом, что в любой момент времени передаваемое количество теплоты Q равно работе А, совершаемой газом. Какой процесс осуществляется?

А) изотермический.

Б) изобарный;

В) изохорный;

Г) адиабатный и изохорный

Д) адиабатический;

37. В камере, в результате сгорания топлива выделилось количество теплоты, равное 600 Дж, а внутренняя энергия увеличилась на 400 Дж. Какую работу совершил двигатель?

А) 200 Дж.

Б) 600 Дж;

В) 400 Дж;

Г) 1000 Дж;

Д) 1200 Дж

38. Почему при обратном цикле Карно теплота от холодного источни­ка тепла через работу рабочего тела передается горячему источни­ку?

A) работа сжатия происходит при более высокой температуре и, следовательно, больше работы расширения;

Б) работа расширения происходит при более высо­кой температуре и, следовательно, больше работы сжатия;

В) работа расширения и работа сжатия равны, и направление теплового потока зависит только от свойств рабо­чего тела;

Г) это неверное утверждение;

Д) работа сжатия в любых условиях больше работы расширения.

39. В чем заключается сущность II закона термодинамики:

A) устанавливает условия, при которых возможно превращение теплоты в работу и меру этого превращения;

Б) устанавливает возможность превращения работы в теплоту;

В) определяет КПД процесса;

Г) устанавливает возможность превращения теплоты в работу;

Д) определяет температуру превращения теплоты в работу.

40. Термодинамическая система, не обменивающаяся теплотой с окружающей средой, называется:

А) адиабатной.

Б) закрытой;

В) изолированной;

Г) открытой;

Д) комбинированной

41. Термодинамический процесс, в котором рабочее тело, пройдя ряд состояний, возвращается в начальное состояние, называется:

А) обратимым;

Б) равновесным;

В) необратимым;

Г) неравновесным.

Д) нулевым

42. Закон Авогадро утверждает, что все идеальные газы при одинаковых р и Т в равных объёмах содержат одинаковые число:

А) молей.

Б) молекул;

В) степеней свободы;

Г) атомов;

Д) энергии

43. Уравнение работы для изотермического процесса имеет вид:

А) ;

Б) ;

В);

Г) .

Д) А=1

44. Уравнение для расчета изменения внутренней энергии газа в изотермическом процессе имеет вид:

А) .

Б) ;

В) ;

Г) ;

Д)

45. Для приближения КПД теплового двигателя, работающего по циклу Карно, к единице, необходимо:

А)Повышать температуру нагревателя и понижать температуру холодильника;

Б)Повышать температуру холодильника и понижать температуру нагревателя;

В)Повышать температуру холодильника и нагревателя;

Г)Понижать температуру холодильника и нагревателя.

Д) нет правильного ответа

46. Коэффициент полезного действия цикла Карно равен:

А) (Т1-Т2)/Т1 ;

Б) (Т1-Т2)/Т2 ;

В)Т1/(Т1-Т2) ;

Г)Т2/(Т1-Т2).

Д) среди данных ответов нет правильного

47. При изохорическом процессе:

А) Постоянен объем;

Б) Постоянно давление;

В)Постоянна температура;

Г)Среди этих ответов нет правильного.

Д) все термодинамические параметры постоянны

48. Уравнение для расчета термического КПД прямого цикла Карно имеет вид:

А) .

Б) ;

В) ;

Г)

Д) нет правильной формулы

49. Наибольший термический КПД будет у цикла:

А) Карно;;

Б) с изобарным подводом теплоты

В) с изохорным подводом теплоты;

Г) со смешанным подводом теплоты.

Д) с изобарным и изохорным подводом теплоты

50. Термодинамическая система, не обменивающаяся с окружающей средой ни энергией, ни веществом, называется:

А) замкнутой;

Б) закрытой;

В) адиабатной;

Г) теплоизолированной.

Д) открытой

fiziku5.ru

Основы теплотехники | Расширенный список литературы

list-of-lit.ru