1235. 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 нагревания или охлаждения, которые происходят в закрытых средах и оборудовании — изучает теплотехника.

1. Теоретические основы теплотехники

Теоретическими разделами теплотехники, в которых исследуются законы преобразования 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. уравнение Клапейрона, уравнение Ван-дер-Ваальса . Энергетическая эквивалентность теплоты и работы устанавливается первым 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 тепла 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. закон Стефана — Больцмана излучения . При данной температуре наибольшее количество энергии отдает абсолютно черное тело. Реальные тела характеризуются 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 растет с увеличением толщины излучающего слоя.

Теплообмен конвекцией осуществляется в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества. Посредством конвекции ведется нагревание или охлаждение жидкостей или газов в различных теплотехнических устройствах, например, в воздухонагревателей 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.

2. Ученые

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.

3. Применение

  • Оборудование в отоплении, вентиляции и кондиционирования воздуха
  • Охлаждения компьютерных чипов
  • Конструкция котлов
  • Солнечное отопление и многое другое.

Литература

  • М.М. Лариков, Теплотехника М. Стройиздат, 1985
  • Мелентьев Л. А. Стырикович М. А. Штейнгауз Е. О., Топливно-энергетический баланс СССР , М.-Л. 1962
  • Общая теплотехника , М. — Л. 1963
  • Исаченко В. П. Осипова В. А. Сукомел А. С., Теплопередача , 3 изд. М. 1975
  • Хазен М. М. Казакевич Ф. П. Грицевский М. Е., Общая теплотехника , М. 1966
  • Кириллин В. А. Сычев В. В. Шейндлин А. Е., Техническая Термодинамика , 2 изд. М. 1974
  • Стырикович М. А. Мартынова О.И. Миропольского С. Л., Процессы генерации пара на электростанциях , М. 1969.

Теплотехника Лариков Н. Н. 1985

  • Год выпуска: 1985
  • Автор: Лариков Н. Н.
  • Жанр: Учеб. для вузов
  • Издательство: М. Стройиздат
  • Формат: DjVu
  • Количество страниц: 432
  • Язык: Руский

Описание: Изложены основы технической термодинамики и теории тепломассообмена, рассмотрены рабочие процессы теплосиловых установок и процессы горения топлива, котлоагрегаты и их элементы, тепло-влажностные процессы в установках, используемых впроизводстве строительных материалов и изделий.

3-е изд. дополнено изложением приложений законов термодинамики к химическим реакциям, описанием организации теплоснабженияи использования вторичных энергоресурсов на заводах строительной индустрии. Изд. 2-е вышло в 1975 г. под загл. Общая теплотехника.

Для студентов строительных вузов, обучающихся по строительно-технологической специальности.

Прогресс развития отечественной теплоэнергетики, являющейся базой развития всех отраслей народного хозяйства, в том числе и промышленности строительных материалов и изделий, возможен только на основе широкого развития ее научной базы, теплотехники, теоретическим фундаментом которой служат техническая термодинамика и теория теплообмена.

При подготовке третьего издания книги в гл. 7 рассмотрены вопросы смешения потоков влажного воздуха и кондиционирования, обновлен материал по котельным установкам, написаны две новые главы: «Приложение законов термодинамики к химическим реакциям» гл. 12 и «Организация теплоснабжения предприятий промышленности строительных материалов» гл. 20 .

Первый раздел учебника «Основы технической термодинамики» полностью соответствует также новой программе курса «Техническая термодинамика» индекс УМУ-Т-12/581 для специальности N 1208 «Теплогазоснабжение и вентиляция».

Автор приносит благодарность Л.Ф. Глущенко за замечание, сделанные при рецензирования рукописи.

Наука, которая изучает методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принципы действия и конструктивные особенности тепло- и парогенераторов, тепловых машин, аппаратов и устройств, называется теплотехникой. В развитии теплотехники и ее теоретических основ большая заслуга принадлежит русским ученым, инженерам и изобретателям. Научные представления в области теории теплоты были впервые обоснованы в середине XVIII в. М. В. Ломоносовым, который своими теоретическими исследованиями и экспериментальными работами создал основы молекулярно-кинетической теории вещества и установил взаимосвязь между тепловой и механической энергией как одну из форм проявления открытого им всеобщего закона сохранения и превращения энергии.

Д. И. Менделеев провел фундаментальные работы по общей теории теплоемкостей, впервые научно обосновал проблему подземной газификации топлива и установил существование для каждого вещества критической температуры, выше которой газ не может быть превращен в жидкость, какое бы высокое давление к нему ни было приложено. К. Э. Циолковский, К. В. Кирш, А. А. Радциг, В. И. Гриневецкий и другие русские ученые своими научными трудами и инженерными разработками в конце XIX и начале XX столетия создали основы научного проектирования ряда тепловых агрегатов котлы, тепловые двигатели, ракеты и др. . Однако энергетика дореволюционной России, находившаяся, как и ряд других отраслей промышленности, в кабальной зависимости от иностранного капитала, отставала по уровню своего развития, и многие предложения и изобретения русских ученых не были реализованы.

Октябрьская социалистическая революция коренным образом изменила условия развития энергетики в нашей стране. Уже в первые годы Советской власти по указанию В.И.Ленина был разработан Государственный план электрификации России план ГОЭЛРО , по которому предусматривалось, за 10 15 лет построить 30 новых районных электростанций и довести выработку электроэнергии в стране до 8,8 млрд. кВт-ч в год. К 1935 г. план ГОЭЛРО был значительно перевыполнен, в 1961 г. выработка-электроэнергии в СССР составила 327 млрд. кВт-ч, в 1974 г. 975, в 1980 г. 1294 млрд. кВт-ч. По энерговооруженности СССР занимал первое место в Европе и второе в мире.

Для установления наиболее рациональных способов использования теплоты, анализа экономичности рабочих процессов тепловых установок, умелого комбинирования этих процессов и создания новых, наиболее совершенных типов тепловых агрегатов необходима глубокая разработка теоретических основ теплотехники. Без этого невозможно было бы создавать мощные паро- и газотурбинные установки с высокими начальными параметрами пара и газа, реактивные двигатели, межконтинентальные баллистические ракеты и другие виды сложнейших тепловых установок. Следует различать два принципиально различных направления использования теплоты энергетическое и технологическое. При энергетическом использовании теплота преобразуется в механическую работу. При технологическом непосредственном использовании теплота служит для направленного изменения свойств различных тел: например, изменяя тепловое состояние тел, можно добиться их расплавления, затвердевания, изменения структуры, механических, химических, физических свойств и т. д.

Современная энергетика основана главным образом на трансформации теплоты в механическую работу, с помощью которой в генераторах создается электрическая энергия, удобная для передачи на расстояние. Необходимую для этих целей теплоту получают путем сжигания топлива в топках паровых котлов или непосредственно в двигателях внутреннего сгорания.

В строительной индустрии при производстве различных строительных материалов и изделий теплота в основном используется для технических целей. При этом работа пропарочных, сушильных, обжиговых и других тепловых установок также полностью определяется законами теплотехники.

Теоретическими разделами теплотехники, в которых исследуются законы превращения и свойства тепловой энергии и процессы распространения теплоты, являются техническая термодинамика и теория теплообмена.

Оглавление книги Теплотехника

Предисловие.

Введение.

Раздел I. Основы технической термодинамики.

Глава 1. Общие понятия и определения.

1.1. Предмет термодинамики. Термодинамическая система.

1.2. Основные параметры состояния газов.

1.3. Смеси идеальных газов.

3.1. Частные процессы изменения состояния газов.

3.2. Полнтропный процесс изменения состояния газов.

Глава 4. Второй закон термодинамики. Круговые процессы изменения состояния газов.

4.3. Регенеративный цикл.

4.4. Интеграл Клаузиуса. Аналитическое выражение второго закона термодинамики.

Глава 5. Дифференциальные уравнения термодинамики.

5.1. Общие положения.

5.2: Дифференциальные уравнения внутренней энергии, энтропии, энтальпии и теплоты при различных комбинациях независимых

Глава 10. Циклы холодильных установок.

Глава 11. Циклы и рабочий процесс тепловых двигателей.

11.1. Общие положения.

11.2. Поршневые двигатели внутреннего сгорания.

11.3. Газотурбинные установки.

Глава 12. Приложение законов термодинамики к химическим реакциям

12.1. Общие понятия и определения.

12.2. Первый закон термодинамики в применении к химическим реакциям.

12.3. Второй закон термодинамики в применении к химическим реакциям.

12.4. Равновесие химических систем.

12.5. Тепловая теорема Нернста.

12. 6. Влияние температуры на скорость химических реакций

Раздел II. Основы теории теплообмена.

Глава 13. Теплопроводность.

13.1. Основные понятия и определения.

18.1. Общие сведения о котельных установках.

18.2. Общие сведения о топливе.

18.3. Технические характеристики топлива.

Глава 19. Топочные устройства. Котлы.

19.1. Топочные устройства н сжигание топлива.

19.2. Теплотехнические показатели работы топок.

19.3. Тепловой баланс котельного агрегата.

19.4. Температура горения и температура газов на выходе из топки.

Комментарии запрещены.

Реклама