ВВЕДЕНИЕ. Теплотехника –наука, изучающая технические средства и методы превращения природных энергетических ресурсов в формы энергии

Теплотехника – наука, изучающая технические средства и методы превращения природных энергетических ресурсов в формы энергии, непосредственно используемые человеком (теплота, работа и электрическая энергия).

Теплотехника включает в себя три базовые дисциплины, такие как:

· техническая термодинамика;

· теория тепломассообмена;

· теория горения топлива и топливосжигающие устройства.

Иные составные части теплотехники имеют практическую направленность.

ЧАСТЬ I

ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

Основные понятия и определения

Техническая термодинамика – наука, изучающая законы теплового движения и преобразования видов энергии.

Родоначальником технической термодинамики считают французского инженера Сади Карно, который в 1824 г. опубликовал фундаментальный труд "О движущей силе огня и машинах, способных развивать эту силу".

Термодинамическая система (ТДС) – совокупность тел, выделенных из окружающей среды реальной или воображаемой поверхностью, через которую происходят взаимодействия между системой и окружающей средой.

Различают два вида термодинамического взаимодействия:

1. Тепловое взаимодействие – передача теплоты q от окружающей среды к системе или от системы к окружающей среде осуществляется при наличии разности температур. Теплота, подводимая к системе – положительная; теплота, отдаваемая системой в окружающую среду - отрицательная;

2. Механическое взаимодействие – совершение работы l системой – это положительная работа, при этом объем системы увеличивается; если внешние силы совершают работу над системой и при этом объем системы уменьшается, то работа считается отрицательной.

Рисунок 1.1 – Пример взаимодействий термодинамической системы с окружающей средой

Рабочее тело – газ или пар, с помощью которого осуществляются в системе термодинамические превращения.

Состояние ТДС – совокупность всех ее свойств, которое можно характеризовать рядом параметров.

Равновесное состояние ТДС – состояние, которое не изменяется с течением времени. Из состояния равновесия систему может вывести только внешнее воздействие.

В неравновесных термодинамических системахвозникают потоки вещества и потоки энергии, которые стремятся вернуть систему в состояние равновесия с окружающей средой.

Условия равновесия системы с окружающей средой:

- равенство температур - t=const;

- равенство концентраций - c=const;

- равенство давлений - p=const.

Наличие разности температур Δt является условием теплового взаимодействия.