Теплотехніка

Відео: Основи теплотехніки. Реальні гази. Рівняння Ван-дер-Ваальса. Вирішення задач

теплотехніка - загальнотехнічна дисципліна, що вивчає методи отримання перетворення, передачі і використання теплоти, а також принцип дії і конструктивні особливості тепло-і парогенераторів теплових машин, агрегатів і пристроїв. Отже, процеси нагрівання або охолодження, які відбуваються в закритих середовищах і обладнанні - вивчає теплотехніка.
Теоретичними розділами теплотехніки, в яких досліджуються закони трансформації і властивості теплової енергії, а також процеси поширення теплоти є:




У термодинаміки розглядаються властивості макроскопічних систем, що знаходяться в стані термодинамічної рівноваги, і процеси переходу між цими станами. Рівноважний стан повністю характеризується невеликим числом фізичних параметрів. Наприклад, стан однорідної рідини або газу визначається завданням двох з трьох величин: температури, обсягу, тиску (див. Клапейрона рівняння, Ван-дер-Ваальса рівняння). Енергетична еквівалентність теплоти і роботи встановлюється перша законом термодинаміки. Другий закон термодинаміки визначає макроскопічну незворотність процесів, що протікають з кінцевою швидкістю, і лімітує максимальне значення ККД при перетворенні теплоти в роботу.
Теплопередача вивчає теплообмін (процеси перенесення теплоти) між теплоносіями через розділяє простір або тверду стінку, - через поверхню розділу між ними. У теплотехнічних пристроях теплота може передаватися променистим теплообміном, конвекцією, теплопровідністю.


Променистий теплообмін (теплообмін випромінюванням) характерний для камер згоряння, а також для деяких печей. Загальна енергія, яку випромінюється яким небудь тілом, пропорційна температурі тіла в четвертого ступеня (див. Стефана - Больцмана закон випромінювання). При даній температурі найбільша кількість енергії віддає абсолютно чорне тіло. Реальні тіла володіють випромінюваної здатністю (інтегральною або спектральної), що показує, яку частку від енергії абсолютно чорного тіла випромінює дане тіло (у всьому діапазоні хвиль або у вузькій смузі, що відповідає певній довжині хвилі) при тій же температурі. Інтегральна випромінювальна здатність твердих тіл зазвичай лежить в межах від 0,3 до 0,9. Гази при нормальних температурах мають дуже малу радіаційну здатність, яка зростає зі збільшенням товщини випромінюючого шару.
Теплообмін конвекцією здійснюється в рідинах, газах або сипких середовищах потоками речовини. За допомогою конвекції ведеться нагрівання або охолодження рідин або газів в різних теплотехнічних пристроях, наприклад, в повітронагрівача і економайзери котлів. Теплообмін конвекцією найбільш характерний для випадку омивання твердої стінки турбулентним потоком рідини або газу. При цьому теплота до стінки або від неї переноситься за рахунок турбулентного перемішування потоку (див. Турбулентна течія). Інтенсивність цього процесу характеризується коефіцієнтом тепловіддачі. Див. Також Конвективний теплообмін.
Теплообмін теплопровідністю характерний для твердих тіл і для ламінарних потоків рідини і газу (див. Ламінарний плин), що омивають тверду стінку. Теплота при цьому переноситься в результаті мікроскопічного процесу обміну енергією між молекулами або атомами тіла. На практиці процес перенесення теплоти часто обумовлюється спільною дією перерахованих видів теплообміну.
У розвитку теплотехніки і її теоретичних основ велика заслуга належить російським вченим. Д.І. Менделєєв провів фундаментальні роботи по теорії теплоємності і встановив існування для кожної речовини критичної температури. М.В. Ломоносов створив основи молекулярно-кінетичної теорії речовини і встановив взаємозв`язок між тепловою і механічною енергією.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!