Курс лекций общая энергетика

Начертательная геометрия
Фронтально проецирующая плоскость
Фронтальная плоскость уровня
Фронталь плоскости
Прямая, параллельная плоскости
Взаимная параллельность плоскостей
Примеры изображения плоскостей общего и частного положения
Задание поверхности на комплексном чертеже
Определитель поверхности
Алгоритм конструирования поверхности
Развертывающиеся поверхности
Комплексный чертеж призматической поверхности
Задание кривых линейчатых поверхностей
Задание цилиндрической поверхности общего вида на комплексном чертеже
Неразвертывающиеся линейчатые поверхности с двумя направляющими
Алгоритм построения цилиндроида
Коноид
Поверхности вращения
Поверхности вращения второго порядка
Сфера образуется вращением окружности
Эллипсоид вращения
Гиперболоид вращения
Тор- поверхность вращения 4 порядка
Сконструировать поверхность: тор-кольцо
Винтовые поверхности
Решение позиционных и метрических задач
Позиционные задачи
Решение главных позиционных задач
Конические сечения
Построить линию пересечения сферы
Метрические задачи.
Построение плоскости, касательной к поверхности
Задачи на определение расстояний между геометрическими фигурами
Преобразование комплексного чертежа
Плоский чертёж
Третья основная задача преобразования комплексного чертежа
Решение четырех основных задач преобразованием комплексного чертежа
Плоскость общего положения поставить в положение проецирующей
Решение позиционных задач с помощью преобразования комплексного чертежа
Технические чертежи

Изображения на технических чертежах

Разрезы
Классификация разрезов
Соединение части вида и части разреза
Сечения
Выносные элементы
По наглядному изображению построить три вида детали и выполнить необходимые разрезы.
Построить три вида детали и выполнить необходимые разрезы
Сфера
Аксонометрия
Изометрия окружности
Прямоугольная диметрия
Энергетика
  • Тепловые электрические станции
  • Основные элементы паровых электростанций
  • Технологическая схема ТЭС
  • Отопление и горячее водоснабжение (ГВС)
  • Топливный тракт электростанции
  • Сжигание жидкого топлива на электростанции
  • Тракт шлакозолоудаления
  • Виды органического топлива
  • Характеристики топлива
  • Элементы теории термодинамики
  • Термодинамический процесс
  • Изобарный процесс
  • Круговые процессы или циклы
  • Энтропия как параметр термодинамической
    системы
  • Термодинамические процессы водяного пара
  • Основные параметры воды и водяного пара
  • Основное тепловое оборудование ТЭС
  • Основные параметры и обозначения
    паровых котлов
  • Паровые турбины
  • Основные узлы и конструкция паровой турбины
  • Принципиальная схема конденсационной
    установки
  • Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)
  • Компоновка главного корпуса
    и генеральный план ТЭС
  • Строительная компоновка главного корпуса ТЭС
  • Генеральный план электростанции
  • Газотурбинные, парогазовые электрические
    станции
  • Атомные электростанции
  • Принципиальные тепловые схемы АЭС
  • Альтернативные источники получения
    электрической энергии
  • Приливные электростанций (ПЭС).
  • Энергия морских течений
  • Различные типы ветроагрегатов
  • Экология
  • Экологические проблемы тепловой энергетики
  • Экологические проблемы ядерной энергетики
  •  

    Термодинамический процесс

    Рассмотрим более подробно, как совершается термодинамический процесс. Всякое изменение параметров состояния рабочего тела называется термодинамическим процессом. Каждый процесс совершается при тепловом и механическом взаимодействии рабочего тела с внешней окружающей средой, состояние которой также изменяется. При бесконечно медленном изменении состояния окружающей среды термодинамический процесс будет совершаться с бесконечно малой скоростью. Поэтому давление и температура окружающей среды и также рабочего тела в каждый момент будут различаться на бесконечно малую величину.

    При осуществлении такого процесса температура и давление по всей массе рабочего тела будут иметь одно и то же значение, и поэтому рабочее тело будет находиться в равновесном состоянии. В технической термодинамике рабочим телом обычно бывает газ и пары.

    Термодинамический процесс, состоящий из непрерывного ряда равновесных состояний, называется равновесным.

    Равенство давлений по всей массе рабочего тела характеризует его механическое равновесие, а равенство температур ― термическое равновесие. Отсюда можно сделать вывод: необходимым условием протекания равновесных процессов является существование механического и термического равновесия рабочего тела.

      р

      р1 1 Рис. 11.

     а

      b  2

      р2 v

     v1  v2

     v1 v2 v

     
     Обычно в термодинамике используется графическое

     изображение термодинамических процессов в

     различных координатах, например, в системе

     координат давления р и удельного объёма v, которое

     называется р, v-диаграммой.

     По оси ординат откладываются абсолютные

     V1 V2 давления, а по оси абсцисс ― удельные объёмы газа.

     При заданных значениях р (давления) и удельного

    объёма v равновесное состояние изображается точкой, а равновесный процесс – кривой линией.

    Изобразим на р, v—диаграмме произвольный равновесный термодинамический процесс 1—2 (рис.11).

    Из диаграммы видно, что при переходе газа из начального 1 в конечное 2 состояние происходит уменьшение давления и увеличение удельного объёма газа. Этот процесс расширения газа является прямым процессом, а обратным процессом является процесс сжатия при переходе из состояния 2 в первоначальное состояние 1. При этом происходит увеличение давления и уменьшение удельного объёма газа.

    Характерным свойством равновесных термодинамических процессов является их обратимость.

    Это значит, что если газ при расширении проходит промежуточные равновесные состояния а и b, то при обратном процессе сжатия из состояния 2 газ пройдёт те же состояния, но в обратной последовательности b и а и возвратится в первоначальное состояние 1. Поэтому такие равновесные процессы называются обратимыми.

    На основании всего изложенного можно сделать вывод: в результате протекания сначала прямого, а затем обратного равновесных процессов в термодинамической системе «рабочее тело — окружающая среда» никаких изменений не произойдёт.

    Однако, равновесные обратимые процессы применимы только к идеальному газу. Все реальные процессы протекают с большей скоростью и при наличии конечной разности температур и давлений между газом и окружающей средой. Поэтому термическое и механическое равновесие газа не соблюдается, и эти процессы являются неравновесными, а, следовательно, и необратимыми.

    Наличие трения является характерным признаком необратимых процессов и сопровождается потерей внешней работы.

    Изучать реальные необратимые процессы весьма трудно, и поэтому техническая термодинамика изучает только теоретические обратимые процессы, так как чаще всего на практике отклонение реальных процессов от идеальных незначительно и не принимается во внимание. Если отклонения велики, то переход от идеальных процессов к реальным осуществляется путём введения поправочных коэффициентов, полученных на основании опытов.

    Энтальпия

    В технической термодинамике подводимое к телу тепло является положительным, а отводимое ― отрицательным. Изменение внутренней энергии газа является положительным при возрастании температуры газа и отрицательным при её уменьшении.

    В технической термодинамике важную роль играет величина суммы внутренней энергии системы u и произведение давления системы р на величину удельного объёма системы v. Эта величина называется удельной энтальпией, или теплосодержанием h: h=u+pv. В общем виде энтальпия равна: H=U+PV и измеряется в джоулях (Дж).

    Удельная энтальпия представляет собой энтальпию системы, содержащей 1 кг вещества, и измеряется в кДж/кг. Энтальпия также является функцией состояния. То есть параметром состояния. Так как энтальпия является функцией состояния, то изменение энтальпии в любом термодинамическом процессе определяется только начальным и конечным состоянием вещества и не зависит от характера процесса.

    По международному соглашению за начало отсчёта энтальпии для воды и водяного пара принята так называемая тройная точка (Т=273,16 К и Р=0,0006 Па), в которой возможно одновременное существование трёх фаз: льда, жидкости и пара.

    За начало отсчёта энтальпии для газов может быть принята температура Т=0 К.

    В заключение этого вопроса хочется сказать следующее. Экспериментальное подтверждение закона сохранения энергии было получено в работах русских и зарубежных учёных. В 1840 году русский академик Гесс впервые после Ломоносова сформулировал закон сохранения энергии. В середине ХIХ века английский физик Джоуль опытным путём установил, что при совершении одной какой-либо работы выделяется одно и то же количество тепла. Понятно, что справедливо и обратное явление, когда за счёт затраты тепла получается всегда одно и то же количество работы.

    Также Джоуль установил, что такая эквивалентность тепла и работы не зависит от способа получения тепла, вида работы, температуры тела и тому подобное. Эквивалентность тепла и работы является опытным подтверждением всеобщего закона сохранения и превращения энергии, который в применении к понятиям термодинамики носит название первого закона термодинамики.

    1.4.6. Основные термодинамические процессы в газах

    Основными термодинамическими процессами, которые имеют большое значение в технике, являются такие:

    1. Изохорный, при котором остаётся постоянным объём газа (v=const).

    2. Изобарный, при котором остаётся постоянным давление газа (р=const).

    3. Изотермический, при котором остаётся постоянной температура газа (T=const).

    4. Адиабатный или изоэнтропный, при котором отсутствует теплообмен газа с окружающей средой и при этом остаётся постоянной энтропия).

    Кроме того, техническая термодинамика изучает такой процесс, при котором изменение состояния газа характеризуется изменением всех основных параметров газа (давлением, температурой, удельным объёмом), и при этом теплота либо подводится к газу, либо отводится от него. Такие процессы называются политропными. Все основные процессы технической термодинамики (изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный) являются частными случаями политропного процесса.

    1.4.7. Политропный процесс

    Политропными называются процессы, происходящие при постоянной теплоёмкости и вызываемые подводом тепла к рабочему телу или отводу тепла от него. Политропный процесс подчиняется уравнению: , где показатель n может иметь любое значение от - до +, а в зависимости от значения n будет изменяться и характер протекания процессов. Для каждого политропного процесса показатель n ― величина постоянная.

     
     


     

    к= ― показатель адиабаты.

    Так как изохорный, изобарный, изотермический и адиабатные процессы являются частным случаем политропного процесса, то докажем это. Уравнение политропного процесса имеет вид: .

    При n=0 получаем р=const, так как v0=1, а это – уравнение изобарного процесса.

    При n=1 получаем рv=const, а это уравнение изотермического процесса.

    При n=k получаем рvk=сonst, а это – уравнение адиабатного процесса.

    При n=уравнение политропы превращается в уравнение v=const, а это уравнение изохорного процесса.

    1.4.8. Изохорный процесс

    Изохорным процессом называется процесс, протекающий при постоянном объёме, и выражен уравнением v=const.

     р

     1  р1, v1, Т1

     2  р2, v2, T2  v

     Рис. 13

     1 р1, v1, T1

     v

     
     Изохора представляет собой прямую, параллельную оси ординат (рис. 13).

     Устройством, удобным для иллюстрации изохорного процесса, может

     служить сосуд, в котором нагреваемый или охлаждаемый газ

     находится под неподвижно укреплённым поршнем. Газ нагревают или

     охлаждают, температура газа уменьшается или увеличивается, а объём

     остаётся постоянным (на р, v-диаграмме v1=v2), то есть работа

     расширения равна нулю. А поэтому согласно первому закону

     термодинамики в изохорном процессе всё подведённое тепло

    расходуется на изменение внутренней энергии газа.

    Работа в р,v-диаграмме изображается площадью под кривой 1-2, которая в данном случае является прямой, поэтому работа равна нулю.

    Энергетика