5.4 Adiabatický děj Polytropický děj Porovnání dějů Základy tepelných cyklů První zákon termodynamiky pro cykly 42 6.

Transkript

1 OBSAH Předmluva 9 I. ZÁKLADY TERMODYNAMIKY Základní pojmy Termodynamická soustava Energie, teplo, práce Stavy látek Veličiny popisující stavy látek Úlohy technické termodynamiky Stavová rovnice ideálního plynu Avogadrův zákon Stavové veličiny při izotermickém ději Stavové veličiny při izobarickém ději Stavové veličiny při izochorickém ději Stavové veličiny při obecném ději Plynová konstanta Základní tvary stavové rovnice ideálního plynu Směsi ideálních plynů Stavové veličiny směsi plynů Určující veličiny směsi plynů Vlastnosti směsi plynů Střední zdánlivá molová hmotnost směsi plynů Měrná plynová konstanta směsi Měrná tepelná kapacita směsi plynů Přepočty určujících veličin směsi plynů První zákon termodynamiky První forma prvního zákona termodynamiky Objemová práce Vnitřní energie Rozepsání první formy prvního zákona termodynamiky Tepelné kapacity Druhá forma prvního zákona termodynamiky Technická práce Entalpie První zákon termodynamiky pro obecnou otevřenou termodynamickou soustavu Vratné děje ideálních plynů Izotermický děj Izobarický děj Izochorický děj 37 3

2 5.4 Adiabatický děj Polytropický děj Porovnání dějů Základy tepelných cyklů První zákon termodynamiky pro cykly Termická účinnost Carnotův cyklus Obrácený Carnotův cyklus Nevratný Carnotův cyklus Druhý zákon termodynamiky Druhý zákon termodynamiky pro cykly Entropie Druhý zákon termodynamiky pro děje Význam entropie T-s diagram ideálního plynu Průběhy vratných termodynamických dějů v T-s diagramu ideálního plynu Význam ploch v T-s diagramu Zobrazení měrných tepelných kapacit v T-s diagramu Zobrazení Carnotova cyklu v T-s diagramu Nevratné děje Vznik tepla třením Přenos tepla při konečném rozdílu teplot Difúze plynů Vyrovnání konečných rozdílů tlaků Škrcení plynů a par Exergie a anergie Třetí termodynamický zákon 60 II. TERMODYNAMIKA PAR Termodynamika par čisté látky Plyny a páry Stavové rovnice reálných plynů Odpařování a var kapaliny Stavy par Fázový diagram Energetické veličiny reálných plynů Energetické veličiny jednofázové soustavy Energetické veličiny syté kapaliny Energetické veličiny syté páry Energetické veličiny přehřáté páry 72 4

3 Energetické veličiny mokré páry Diagramy p-v a p-v-t Entropické diagramy T-s a h-s Clausiova - Clapeyronova rovnice Tabulky kapaliny a páry Termodynamické děje v parách Izochorický děj Izobarický děj Izotermický děj Adiabatický děj Děj při stálé entalpii Termodynamika směsi plynů a par - vlhký vzduch Základní vlastnosti vlhkého vzduchu Vyjádření vlhkosti vzduchu Hustota vlhkého vzduchu Entalpie vlhkého vzduchu h-x diagram vlhkého vzduchu Izobarické změny stavu vlhkého vzduchu Ohřev a ochlazování vlhkého vzduchu Adiabatické míšení dvou proudů vlhkého vzduchu Vlhčení vzduchu Adiabatické odpařování vody a teplota mokrého teploměru 101 III. TERMODYNAMIKA PROUDĚNÍ Tepelné děje při proudění plynů a par Základní pojmy Rovnice kontinuity Energetická rovnice Pohybová rovnice Statické a klidové stavové veličiny Adiabatické proudění plynů a par v dýzách Izoentropický tok ideálního plynu konvergentní dýzou Izoentropický tok ideálního plynu konvergentně divergentní dýzou Změny rychlosti a tlaku plynu v závislosti na průtočných průřezech Činnost konvergentně divergentní dýzy při různých vstupních podmínkách Vliv protitlaku na činnost Lavalovy dýzy při výtoku ideálního plynu Nevratné adiabatické proudění plynů v dýzách Proudění par dýzami Základní návrh dýz Návrh dýzy pro výtok ideálního plynu Návrh trysky pro výtok páry 124 5

4 IV. CYKLY TEPELNÝCH STROJU 14. Teoretické tepelné cykly 14.1 Přímé tepelné cykly Cykly spalovacích motorů Cykly plynových turbín Cykly reakční ch tepelných motorů Cykly parostrojních zařízení 14.2 Obrácené tepelné cykly Cykly chladicích zařízení Cykly tepelných čerpadel Cykly zařízení pro zkapalňování plynů 14.3 Kompresory V. PŘENOS TEPLA 15. Základy přenosu tepla - návaznost na termodynamiku 15.1 Vedení tepla 15.2 Konvekce 15.3 Záření 15.4 Požadavky na zachování energie Zachování energie pro kontrolní objem Zachovám energie na povrchu - povrchová bilance 16. Přenos tepla vedením 16.1 Úvod - Fourierův zákon 16.2 Tepelná vodivost 16.3 Zjednodušená diferenciální rovnice energie 16.4 Časově ustálené, stacionární - 1D vedení tepla Jednoduchá a složená rovinná stěna Jednoduchá a složená válcová stěna Stěna kulové nádoby 17. Přenos tepla konvekcí 17.1 Základní pojmy a vztahy 17.2 Nucená konvekce při vnějším proudění - mezní vrstvy 17.3 Diferenciální rovnice pro konvektivní přenos tepla 17.4 Základní kriteria podobnosti a jejich odvození 17.5 Odvození kriteriální rovnice 17.6 Přenos tepla při nucené konvekci v potrubí 17.7 Přenos tepla při přirozené konvekci 18. Prostup tepla - tepelné výměníky 18.1 Typy tepelných výměníků 18.2 Součinitel prostupu tepla

5 18.3 Rovnice tepelné bilance Přenos tepla zářením Úvod. Stefan - Boltzmannův zákon Fyzikální vlastnosti radiačního přenosu tepla Úhlový součinitel. Přenos tepla mezi černými povrchy Vztah mezi úhlovými součiniteli Přenos tepla zářením mezi šedými povrchy 175 Literatura 178 Učební pomůcky na internetu 179 Přílohy tabulek 180 Fyzikální vlastnosti plynů 180 Vlastnosti syté kapaliny a syté páry H 2 O dle IAPWS-IF97 - Uspořádání podle teplot 181 Vlastnosti syté kapaliny a syté páry H 2 O dle IAPWS-IF97 - Uspořádání podle tlaků 182 Vlastnosti vody a přehřáté vodní páry dle IAPWS-IF Vlastnosti vlhkého vzduchu 188 Fyzikální vlastnosti materiálů 190 Fyzikální vlastnosti vody 191 Fyzikální vlastnosti suchého vzduchu 192 Přílohy diagramů h-s diagram vody a vodní páry h-x diagram vlhkého vzduchu 7