1038. Теплотехника

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. Следовательно, процессы нагрева или охлаждения, которые происходят в закрытых средах и оборудовании изучает теплотехника.

Теоретическими разделами теплотехники, в которых исследуются законы трансформации и свойства тепловой энергии, а также процессы распространения теплоты являются:

В термодинамике рассматриваются свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями. Равновесное состояние полностью характеризуется небольшим числом физических параметров. Например, состояние однородных жидкости или газа определяется заданием двух из трех величин: температуры, объема, давления см. Клапейрона уравнение, Ван-дер-Ваальса уравнение . Энергетическая эквивалентность теплоты и работы устанавливается первая законом термодинамики. Второй закон термодинамики определяет макроскопическую необратимость процессов, протекающих с конечной скоростью, и лимитирует максимальное значение КПД при преобразовании теплоты в работу.

Теплопередача изучает теплообмен процессы переноса теплоты между теплоносителями через разделяющий пространство или твердую стенку, через поверхность раздела между ними. В теплотехнических устройствах теплота может передаваться лучистым теплообменом, конвекцией, теплопроводностью.

Лучистый теплообмен теплообмен излучением характерен для камер сгорания, а также для некоторых печей. Общая энергия, которую излучается которым нибудь телом, пропорциональна температуре тела в четвертой степени см. Стефана Больцмана закон излучения . При данной температуре наибольшее количество энергии отдает абсолютно черное тело. Реальные тела обладают излучаемой способностью интегральной или спектральной , показывающий, какую долю от энергии абсолютно черного тела излучает данное тело во всем диапазоне волн или в узкой полосе, соответствующей определенной длине волны при той же температуре. Интегральная излучательная способность твердых тел обычно лежит в пределах от 0,3 до 0,9. Газы при нормальных температурах имеют очень малую излучательную способность, которая возрастает с увеличением толщины излучающего слоя.

Теплообмен конвекцией осуществляется в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества. С помощью конвекции ведется нагревания или охлаждения жидкостей или газов в различных теплотехнических устройствах, например, в воздухонагревателя и экономайзере котлов. Теплообмен конвекцией наиболее характерен для случая омывания твердой стенки турбулентным потоком жидкости или газа. При этом теплота к стенке или от нее переносится за счет турбулентного перемешивания потока см. турбулентная течение . Интенсивность этого процесса характеризуется коэффициентом теплоотдачи. См. также Конвективный теплообмен.

Теплообмен теплопроводностью характерен для твердых тел и для ламинарных потоков жидкости и газа см. Ламинарное течение , омывающих твердую стенку. Теплота при этом переносится в результате микроскопического процесса обмена энергией между молекулами или атомами тела. На практике процесс переноса теплоты часто обусловливается совместным действием перечисленных видов теплообмена.

В развитии теплотехники и ее теоретических основ большая заслуга принадлежит российским ученым. Д.И. Менделеев провел фундаментальные работы по теории теплоемкости и установил существование для каждого вещества критической температуры. М.В. Ломоносов создал основы молекулярно-кинетической теории вещества и установил взаимосвязь между тепловой и механической энергией.

Комментарии запрещены.

Реклама