Прикладная термодинамика (стр. 2 )

Распределение аудиторного времени по видам занятий, курсам и семестрам:

Семестр обучения по учеб. плану	Всего учебных часов	Всего ауди-торных часов	Из них	Форма текущей аттестации
Лекции, час	Практи-ческие занятия, час	Лабораторные занятия, час	Количество тестов	Самосто-ятельная работа
14 аудиторных часов заочная (заочная для иностранных граждан)
6	138	14	6	6	2	1	124	экзамен
Итого	138	14	6	6	2	1	124
10 аудиторных часов заочная на основе среднего специального образования (сокращенный срок)
6	138	10	4	4	2	1	128	экзамен
Итого	138	10	4	4	2	1	128
Для переведенных из КИИ 8 аудиторных часов заочная на основе среднего специального образования (сокращенный срок)
7	138	8	4	2	2	1	130	экзамен
Итого	138	8	4	2	2	1	130

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

Тема 1. Основные понятия и определения термодинамики.

Прикладная термодинамика как наука, ее содержание. Исторические сведения о развитии науки о теплоте.

Основные понятия, используемые в термодинамике: теплота, работа, термодина­мическая система, термодинамический процесс, рабочее тело, внешняя среда. Основные термодинамические параметры состояния: давление, удельный объем, температура. Способы определения термодинамических параметров и единицы измерения.

Идеальный газ и смеси идеальных газов. Уравнение состояния идеального газа и следствия из него (законы идеального газа).

Внутренняя энергия. Работа газа при изменении объема. Первый закон термодинамики как закон сохранения и превращения энергии.

Теплоемкость, ее физический смысл, методы определения и способы выражения. Постоянная, переменная и средняя теплоемкость. Теплоемкость газовых смесей, жидкостей и твердых тел.

Тема 2. Термодинамические процессы и термодинамические циклы.

Классификация термодинамических систем и термодинамических про­цессов. Изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный и политропный
процессы, их характеристические уравнения. Изменения основных термоди­намических параметров в различных термодинамических процессах и их
графическое изображение.

Энтропия и второй закон термодинамики.

Термодинамические циклы, понятие и классификация. Идеальный цикл Карно и термический коэффициент полезного действия. Термодина­мические циклы Отто, Дизеля и Тринклера, их характеристические особен­ности. Холодильный цикл. Сжатие газа в компрессоре. Принципы работы га­зотурбинных, паротурбинных установок и реактивных двигателей.

Тема 3. Реальные газы и фазовые превращения.

Характер взаимодействия молекул. Свойства реальных газов и уравнения их состояния. Фазы и фазовые переходы. Условия равновесия фаз. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Фазовые превращения и диаграммы фазо­вых состояний. Тройная точка. Удельная теплота фазового перехода. Водяной пар, насыщенный, сухой и влажный. Степень сухости водяного пара. Влажный воздух, его влагосодержание и влажность. Точка росы.

Тема 4. Химическая термодинамика.

Химические превращения в термодинамических системах. Признаки, используемые при классификации химических реакций. Принципы инициирования химических превращений. Изменение внутренней энергии системы, обусловленное про­теканием химических реакций. Понятие эн­тальпии. Энтальпия и энтропия химических процессов.

Кинетика химических превращений в системах и характеристика их ус­тойчивости. Равновесное, стационарное и метастабильное состояния систем. Закономерности изменения скорости горения в условиях пожара.

Термодинамические особенности процессов горения и взрыва и усло­вия их взаимоперехода.

Тема 5. Термодинамический анализ пожара.

Особенности динамики развития внутреннего пожара и принци­пы его моделирования. Параметры состояния газовой среды при внутреннем пожаре. Среднеобъемные: плотность, парциальная плотность, давление, тем­пература, концентрация, молярная масса. Составление материального балан­са внутреннего пожара. Баланс кислорода, продуктов горения и инертных га­зов. Энергетический баланс.

Тема 6. Теплообмен теплопроводностью.

Основы теории тепломассообмена. Виды теплообмена. Температурное поле. Температурный градиент. Тепловой поток и плотность теплового пото­ка. Основной закон теплопроводности. Дифференциальная форма уравнения Фурье. Коэффициент теплопроводности твердых, жидких и газообразных тел и факторы, его определяющие. Граничные условия и условия однознач­ности. Коэффициент температуропроводности.

Понятие стационарной теплопроводности. Температурный напор. Теплопроводность однородной и многослойной плоской и цилиндрической стенок. Использование уравнения стационарной теплопроводности для решения задач пожарной безопасности.

Нестационарная теплопроводность. Режимы нагревания и охлаждения тел. Использование граничных условий первого, второго и третьего рода при решении задач нестационарной теплопроводности. Неограниченная пластина и цилиндр бесконечной длины в среде с постоянной температурой. Измене­ние температуры в объеме полуограниченного тела в условиях стандартного пожара. Применение понятия стандартного температурного режима пожара для решения задач нестационарной теплопроводности.

Тема 7. Конвективный теплообмен.

Понятие конвективного теплообмена. Конвекция естественная и выну­жденная. Ламинарное и турбулентное движение. Коэффициент теплоотдачи и формула Ньютона. Число Рейнольдса. Тепловой и динамический погра­ничные слои.

Основы теории подобия, единичные явления, группы и классы явлений, числа подобия и критериальные уравнения. Признаки подобия процессов конвективного теплообмена. Особенности теплообмена при естественной конвекции в большом и ограниченном объеме. Теплообмен при вынужден­ной конвекции. Теплообмен при изменении агрегатного состояния. Пленоч­ный и пузырьковый режимы кипения. Конденсация, капельная и пленочная.

Тема 8. Теплообмен излучением и сложный теплообмен.

Основные понятия и определения. Излучение и лучепоглощение, лучи­стый теплообмен. Лучистый поток и плотность лучистого потока. Отража­тельная, поглощательная и пропускательная способность тел.

Основные законы теплового излучения. Законы Планка, Стефана-Больцмана, Кирхгофа, Ламберта. Степень черноты поверхности и приведен­ная степень черноты.

Теплообмен излучением между плоскопараллельными поверхностями. Теплообмен между телами, произвольно расположенными в пространстве. Коэффициент облученности и его физический смысл.

Экранирование теплового излучения. Использование экранирования для защиты строительных конструкций и личного состава.

Теплообмен с участием газообразных веществ. Влияние содержания паров воды и углекислого газа на свойства дымовых газов, определяющих их участие в теплообмене излучением.

Лучеиспускание пламени и его природа. Излучение факела при пожаре. Определение безопасных расстояний при складировании сгораемых мате­риалов и расстояния от факела пламени до личного состава и пожарной тех­ники.

Сложный теплообмен, коэффициент теплопередачи и его физический смысл. Теплопередача через однородную и многослойную плоские стенки в стационарных условиях, расчет коэффициента теплопередачи. Внутреннее и общее термическое сопротивление. Теплопередача через цилиндрическую стенку.

Использование закономерностей сложного теплообмена при решении задач пожарной безопасности.

Тема 9. Динамика процессов, определяющих развитие чрезвычайной ситуации.

Общие закономерности развития и стадии внутреннего пожара. Пара­метры внутреннего пожара: приведенная теплота, скорость выгорания по­жарной нагрузки, расход воздуха, количество и состав продуктов горения, адиабатическая температура и температура пожара.

Чрезвычайные ситуации с выбросом опасных химических веществ. Выброс опасного химического вещества. Пролив опасного химического вещества. Формирование облака зараженного воздуха. Распространение потока примеси в приземном слое атмосферы. Формирование фактической зоны заражения. Параметры фактической зоны заражения и способы влияния на них.

Для Гомельского филиала

Университета гражданской защиты МЧС Беларуси

Раздел 1. Термодинамика

Тема 1. Основные понятия и определения термодинамики

Прикладная термодинамика как наука, ее содержание, основные поня­тия и определения. Исторические сведения о развитии науки о теплоте.

Понятия, используемые в термодинамике: теплота, работа, термодина­мическая система, термодинамический процесс, рабочее тело, внешняя среда. Основные термодинамические параметры состояния: давление, удельный объем, температура. Способы определения термодинамических параметров и единицы измерения.

Идеальный газ и смеси идеальных газов. Использование уравнения со­стояния.

Внутренняя энергия. Работа газа при изменении объема. Первый закон термодинамики как закон сохранения и превращения энергии. Понятие эн­тальпии и ее физический смысл.

Теплоемкость, ее физический смысл, методы определения и способы выражения. Постоянная, переменная и средняя теплоемкость. Теплоемкость газовых смесей, жидкостей и твердых тел.

Тема 2. Термодинамические процессы и термодинамические циклы

Классификация термодинамических систем и термодинамических про­цессов. Изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный и политропный
процессы, их характеристические уравнения. Изменения основных термоди­намических параметров в различных термодинамических процессах и их
графическое изображение.