Техникалық термодинамиканың мақсаты

Жұмыс түрі: Іс-тәжірибеден есеп беру
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Жылу техникасының теориялық негізі - термодинамика, жану және жылу мен зат алмасу заңдылықтары. Техникалық термодинамика жылу мен жұмыстың өзара түрлену заңдылықтарын қарастырады. Мұнда жылулық қозғалтқыштар теориясы әзірленеді және оларды жетілдіру жолдары беріледі. Отынды пайдалану коэффициенті өнеркәсіптің көптеген салаларында % аспайды. Осыған байланысты, технология мен энергетиканың талаптары бір-бірін өзара толықтыратын энерготехнологиялық агрегаттарды жасау қазіргі күннің басты мәселесі.

Энерготехнологияны әзірлеу, энергияны сақтаудың дәстүрлі емес жүйесін жасау және қолданыстағы жүйелерді жетілдіру, олардың тиімділігін бағалау термодинамикалық талдау көмегімен ғана жүзеге асырыла алады. Сондықтан, жоғары білімді мамандар үшін термодинамика оның өндірістік-тәжірибелік қызметінің теориялық негізі болады. Термодинамиканы оқу кезінде, келесідей ерекшеліктері болатын зерттеудің термодинамикалық әдістерін игеруге көңіл бөлу керек.

Біріншіден, термодинамика дедуктивті принцип бойынша құрылады, яғни жалпыдан жекеге. Оның негізгі ерекшелігі тәжірибелік жолмен белгіленген екі заңы (бастауы) болып табылады. Оның біріншісі энергияның сақталу және түрлену заңының айрықшылықты нысанын көрсетеді және жалпы сипатты болады, екіншісі физикалық жүйелерде жүзеге асырылатын процестердің сапалық бағытын белгілейді. термодинамиканың көмегімен нақты есептерді шешуге мүмкіндік беретін қатынастар алынады (мысалы, термодинамикалық процестерді есептеу) .

Екіншіден, термодинамика тек қана макроскопиялық шамаларды қарастырады. Заттардың микроқұрылымы мұнда қарастырылмайды. Бұл, бір жағынан, термодинамиканың жалпы қорытындыларының сенімділігін қамтамасыз етеді, ал екінші жағынан оны біршама шектейді және физикадан, химиядан, т. б. қосымша деректерді алуды талап етеді.

Термодинамикадағы процестерді сипаттау макроскопиялық тепе-теңдік ұғымына негізделеді. Бұл жерде процесс тепе-теңдік күйдің үздіксіз бірізділігі (квазистатикалық процестер) ретінде қаралады.

Негізгі бөлім 1. Жылу техникасы нені оқытады?

Жылу техникасы-теориялық физикалық бір бөлімі; оның негізгі мазмұны-физикалық жүйелердің жалпы қасиеттерін жылудинамикалық тепе-теңдік жағдайында алып қарастыру және олардың өзгеру процестерінің жалпы заңдарын зерттеу. Жылу техникасы-ғылым саласының теориялық мағынасын және табиғи көздерінің энергиясы, жылулыққа түрлендіруші, техникалық құрал жабдықтарымен, механикалық және электр энергиясына айналуын айтады, ол сонымен қатар жылулық машиналарының, аппараттардың және қондырғылардың принциптік жұмыс әрекеттерінің процесстерін зерттейді.

Өндірілген жылуды пайдалану Жылу техникасында екі басты бағытта жүргізіледі. Біріншісі - әр түрлі өндірістік пештер (қыздыру, күйдіру, балқыту және электрдоғалық, индустриялық, т. б. пештер) мен әр түрлі жылу алмасу аппараттарында жылуды пайдалану болса, екіншісі - күш қондырғылары (компрессор, т. б. ) мен жылу қозғалтқыштарында (бу машинасы, іштен жанатын қозғалтқыш, т. б. ) жылуды энергияға (мех., электрлік, т. б. ) түрлендіріп пайдаланатын жылу энергетикасы. Жылу техникасының теориялық негізі - термодинамика, жану және жылу мен зат алмасу заңдылықтары. Жылу техникасы төменгі темп-ра алу мәселесімен де шұғылданады.

Негізгі бөлім 2. Техникалық термодинамика және мақсаты

2. 1. Техникалық термодинамика

Техникалық термодинамика өткен ғасырдың 90-шы жылдары дами бастады, осындай салыстырмалы жастығына қарамастан, қазіргі кезде физикалық және техникалық пәндер арасында алдыңғы орындардың біріне ие бола алады. Теориялық тұрғыдан, техникалық термодинамика энергия туралы ғылымның жалпы бөлімі, ал қолданбалы тұрғыда жылулық қозғалтқыштарда өтетін процестерді зерттейтін бүкіл жылутехниканың теориялық іргетасын көрсетеді.

Бұл жүйеде келесі бірліктер негізгі ретінде қабылданған:

ұзындық бірлігі метр (м),

масса бірлігі килограмм (кг),

уақыт бірлігі секунд (сек),

термодинамикалық температура градус Кельвин ( о К) .

Басқа бірліктердің барлығы негізгінің туынды бірліктері болады. Табиғатта энергия отын, су, жел, күн энергиясы және ядролық энергия түрінде қамтамасыз етілген. Табиғи ресурстарды қолдана отырып, энергияны нақты мақсатқа қолайлы түрде алуға тырысады. Мысалы, отынды жаққанда, ең бастысы, денелерді қыздыруға жұмсалатын жылу энергиясы алынады. Станоктарды, машиналарды, автомобильдерді, ұшақтарды және т. б. қозғалысқа келтіру үшін механикалық энергия қажет. Оны отын жанған кезде бөлінетін жылуды механикалық энергияға айналдыратын қозғалғалтқыштардан алады. Энергия мөлшерінің бірлігі ретінде (оның ішінде жылу мен жұмыстың) күш бағыты мен күш түскен нүктелердің тоқайласуы кезіндегі м ұзақтықтағы н тұрақты күштің жұмысына тең абсолюттік джоуль (дж) қабылданған. Қуаттың бірлігі ватт (вт) секундтағы дж жұмысқа сәйкес келеді (дж/сек) . кестеде энергия өлшемінің әртүрлі бірліктері арасындағы қатынастар келтірілген. Техникалық термодинамикада, жоғарыда айтылғандай, энергияның екі түрінің механикалық және жылулық өзара түрленуі қарастырылады. Осындай түрленулердің ең қарапайым жағдайларын келтірейік. Қозғалыстағы поезда, автомобильде және ракетада энергия бар. Бұл механикалық энергия.

Поезды тежеу жолымен тоқтатқан кезде механикалық энергия жоғалады.

Бірақ тежегіш қалыптары сияқты, олар жабысатын дөңгелектерде қызады: жылулық энергия, жоғалған механикалық энергия есебінен пайда болады. Кері түрлену процесіне мысал келтірейік. Қозғалғыш поршенді цилиндрде газ бар дейік; поршеннің қозғалысы оның үстіне қойылған жүкпен ұсталып тұр. Газға жылу келтіруді бастаймыз. Газдың кеңейіп жұмыс жасайтыны белгілі (яғни жүкті көтереді) ; жүктің потенциалдық энергиясы ұлғаяды; жүктің бұл механикалық энергиясы тәжірибеде жұмсалған жылулық энергиясының (жылу түрінде жоғалған) бір бөлігінің орнында пайда болды. Қалған жылулық энергиясы газды жылытуға кетті. Тәжірибеде жұмыс істеген газ жұмысшы дене деп аталады. Жылу энергиясынан механикалық энергияны алудың сипатталаған әдісі техника қажеттілігін қанағаттандыра алмайды, өйткені поршень шекті жағдайына жеткен кезде, энергияның түрлену процесі тоқтайды. Құрылғы өзінің атқаратын қызметіне жауап беру үшін, процесс талап ететін уақытқа дейін, өте ұзақ жүруі керек. Жылу қозғалтқыштарында ол тура осылай жүреді. Жылу қозғалтқыштарының құрылымы мен жұмыс істеу принциптері әртүрлі болады.

Техникалық термодинамиканың ерекшеленуінің маңызды белгілерінің бірі ол қозғалтқышта жұмыс жүргізу үшін қолданылатын жұмыс денесі болып табылады. Қозғалтқыштардың үлкен сыныбы олар іштей жану қозғалтқыштары деп аталады жұмысшы дене болатын газдармен отынның жану өнімін түзейді. Басқа сыныптағы қозғалтқыштардың жұмысын қарастырайық, оларда жұмысшы дене су буы. Бұл қозғалтқыштар бу турбиналары жылу электрстанцияларында кеңінен қолданылады. Бұл жерде жұмысшы дене ерекше агрегатта (бу қазанында) дайындалады. Алынған су буы құбырлар арқылы қозғалтқышқа бағытталады. Ерекше құрылғыларда (саптамаларда немесе шүмектерде) бу кеңейеді, оның көлемі артады және ол үлкен жылдамдыққа, яғни үлкен кинетикалық энергияға ие болады. Бу шүмектерден майыстырылған тілімдерге күрекшелерге түседі, олар бу турбинасының білігіне кіргізілген дискілерге отырғызылған. Күрекшелер арасымен аға отырып, бу өзінің бүкіл кинетикалық энергиясын дискілерге береді, нәтижесінде олар айнала бастайды. Бұл кезде өзімен бірге, механикалық энергияны электрлікке түрлендіруші электргенераторының білігі болып табылатын білік пен дискіні де айналдырады. Электр энергиясы тұтынушыларға сым арқылы жеткізіледі.

Бу турбинасынан бу конденсаторға беріледі, одан конденсат сорғылармен қазанға қайтарымды цикл үшін бағытталады. Іштен жану қозғалтқышында да, бу турбинасында да жылу энергиясының механикалыққа түрленуі өтеді.

Ондай түрленулердің заңдары барлық жылу қозғалтқыштары үшін жалпы жағдайда болады және оны техникалық термодинамика зерттейді. . Күйдің негізгі термодинамикалық параметрлері Дененің физикалық күйі, осы күйді сипаттайтын кейбір шамалармен анықталады, оларды термодинамикада күй параметрлері деп атайды.

Бірқатар шамалар күй параметрлері бола алады: меншікті көлем, абсолюттік қысым, абсолюттік температура, ішкі энергия, энтальпия, энтропия, концентрация, изохора-изотермиялық потенциал және т. б. Дегенмен, күш өрісі болмаған кезде (гравитациялық, электромагниттік және т. б. ) біртекті дененің күйі тек үш параметрмен ғана анықталуы мүмкін. Олар техникалық термодинамикада меншікті көлем, абсолюттік температура және қысым болып табылады. Негізгі деп аталатын бұл үш параметр тәуелсіз шамалар болмайды және де олардың арасында белгілі бір метематикалық тәуелділік бар. Меншікті көлем. Біртекті заттың меншікті көлемі көлемнің массаға қатынасымен анықталатын шама, техникалық термодинамикада меншікті көлем деп, ал меншікті көлемнің өлшем бірлігі м 3 /кг болады: = V/m, () мұндағы V заттың еркінше мөлшерінің көлемі, м 3 ; m осы заттың массасы, кг.

Техникалық жылудинамикалық әдістері үшін негізгі өзгешелігі жылудинамикалық процесстері мен жүйелерінің идеализацияда болуынан, процесстегі жұмыс жүйелерінің көбейуіне келтіреді. Мысалы теңсалмақты жүйелер деп аталуын, оның уақыт аралығындағы өзгермеу қасиетін немесе оның күйін зерттейді. Мұндай жүйелер, қоршаған ортадан бөлектендіріледі және сонымен қатар, сыртқы күштің әсерінсіз, оның күйі сонша ұзақ сақталуы мүмкін. Мұндай жүйелерде, температура-барлық нүктелерінде бірдей, яғни жүйелердің жылу тепе-теңдігі орын алады. Егер жүйенің жеке бөлшектері, бір-біріне қарағандағы алмасуы болмаса, онда, ол кезде қысымы мен тығыздығы жүйенің әр нүктесінде бірдей болып механикалық тепе-теңдігі болады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.