термодинамика«Термодинамика»  ЕН. Ф. 03. 02

Кафедра К1-КФ

Профессор, к. т.н. , ,

е-mail: *****@***ru.

Виды и объем занятий по дисциплине

Виды занятий

Объем занятий, час

Всего

5 семестр

-

-

Лекции

68

68

-

-

Семинары

17

17

-

-

Лабораторные работы

17

17

-

-

Самостоятельные работы

34

34

-

-

  Домашние задания

13

13

-

-

  Рубежный контроль

  ИТОГО

136

135

-

-

  Проверка знаний

экзамен



Цель - планируемые результаты изучения дисциплины:

Студент должен знать:

    основные фундаментальные законы термодинамики, равновесные термодинамические

процессы  и их применение к реальным объектам;

    необходимые условия превращения теплоты в работу, циклы тепловых двигателей и оценка их

эффективности;

    основные термодинамические свойства рабочих тел, дифференциальные соотношения

термодинамики;

    методы оценки эффективности обратимых и необратимых циклов основы химической термодинамики,  термохимию, константы равновесия химических реакций.

  Студент должен уметь:

    производить расчеты термодинамических процессов с использованием таблиц свойств рабочих тел  или термодинамических диаграмм; оценить расчетным путем к. п.д. цикла, сделать анализ путей  повышения; рассчитать свойства рабочих тел с учетом зависимости их от параметров процесса.

Студент должен получить навыки:

    пользование термодинамическими таблицами и диаграммами; поиска, обработки и анализа технологической информации по дисциплине; количественной и качественной оценки эффективности термодинамических циклов.




Место дисциплины в образовательной программе

1. Предшествующие дисциплины

Математика
    Математический анализ (Дифференциальное и интегральное исчисления) Кривые и поверхности Теория вероятностей и математическая статистика

Физика

    Физическая термодинамика Физические основы механики Оптика

Химия
    Физико-химические свойства жидкостей и газов Химические реакции. Термохимия.


Информатика

    Алгоритмы численного решения дифференциальных уравнений

Иностранный язык
    Перевод и реферирование научно-технических текстов

2. Является основой для дисциплин:

Механика жидкости и газа

Теория двигателей

Лопаточные машины

Тепло и массообмен

Теплообменные аппараты

Структура и ключевые понятия дисциплины:

Основные понятия и определения (10 час) :  Термодинамическая система. Окружающая среда. Равновесный термодинамический процесс. Параметры состояния. Уравнение состояния. Внутренняя энергия и энтальпия. Теплота и работа. Принцип эквивалентности теплоты и работы. Функции состояния и процесса.

  Первый закон термодинамики: формулировки и аналитическое выражение. Идеальный газ. Смеси идеальных газов. Политропные процессы с идеальными газами. Теплоемкость, выражение теплоты процесса через теплоемкость.

Термодинамические циклы.

Второй закон термодинамики  (10 час.): Прямые и обратные обратимые термодинамические циклы. Условия их осуществления. Термический к. п.д. прямого цикла. Холодильный и отопительный коэффициенты для обратных циклов. Обратимый  прямой цикл  Карно. Средние  эффективные температуры подвода и отвода тепла в циклах. Оценка эффективности обратимых циклов. Приведенное тепло. Интеграл Клаузиуса для обратимого и необратимого циклов. Понятие об энтропии. Свойства энтропии. T-S диаграмма идеального газа. Её свойства. Второй закон термодинамики. Термодинамические тождества.

Характеристические функции и дифференциальные отношения термодинамики

(3 часа): Характеристические функции  в  переменных: энтропия – объем, энтропия – давление, температура – объем, температура – давление. Выражение термодинамических величин через характеристические функции.

  Дифференциальные соотношения для энтальпии, внутренней энергии, энтропии и теплоемкостей. Теплоемкость реальных тел в термодинамическом процессе.

Термодинамическое равновесие неоднородных систем.

Фазовые превращения чистых веществ (3часа): Гетерогенные и гомогенные системы, компоненты, фазы. Химический потенциал как производная от характеристической функции по количеству компонента.

  Фазовое равновесие. Фазовая диаграмма  температура – давление. Уравнение Клайперона – Клаузиуса. Тройная точка.

Реальные газы (8 час.):

Отличия реальных газов от идеальных. Уравнение Ван-Дер-Вальса. Приведенное уравнение состояния. Уравнение с вириальными коэффициентами. Термодинамическое подобие. Водяной пар. Изобарный процесс получения водяного пара.  Диаграммы объем-давление, энтропия-температура,  энтропия-энтальпия для водяного пара. Расчет термодинамических процессов с помощью таблиц и диаграмм. Истечение и дросселирование водяного пара.

Термодинамика потока (6 часов): Уравнение энергии одномерного потока в тепловой и механической формах. Течение по каналам переменного сечения. Критические условия течения. Сопло ловаля.

Адиабатное дросселирование. Дифференциальный и интегральный дроссель-эффекты. Кривая инверсии.

Циклы тепловых машин (10 часав): Принцип работы и индикаторная диаграмма одноступенчатого компрессора. Многоступенчатое сжатие.

  Цикл газотурбинной установки  с подводом тепла при постоянном давлении. Термический к. п.д. цикла ГТП, способы его повышения.

  Цикл поршневых двигателей, пути повышения термического к. п.д. цикла.

  Паровой цикл Репкина. Пути повышения термического к. п.д. цикла.

  Регенеративный  цикл ПТУ.

  Циклы холодильных машин.

  Хладопроизводительность и холодильный коэффициент.

8.  Основы химической термодинамики (6 час.): Термохимия. Законы Гесса и Киргофа.  Тепловые эффекты реакций. Химическое равновесие, принцип Ле-Шателье. Константы равновесия.