Термодинамика Бурдаков В.П., Дзюбенко Б.В., Меснянкин С.Ю., Михайлова Т.В.

ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫЙ УЧЕБНО ТЕРМОДИНАМИКА ОСНОВНОЙ КУРС Часть 1 Допущено Учебно-методическим объединением высших учебных заведений Российской Федерации по образованию в области авиации, ракетостроения и космоса в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений РФ, обучающихся по направлению подготовки дипломированного специалиста 160300 «Двигатели летательных аппаратовв и специальности ! б0304 ггАвиоционная и ракетно-космическая теплотехников МОСКВА ВРОфа 2009 УДК 536(075.8) ББК 22.

31 7я 73 Б91 Рецензенты: кафедра теплотехники и тепловых двигателей Самарского государственного аэрокосмического университета им. С. П. Королева (зам. зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. В. В. Бирюк); д-р техн. наук, проф. В.Н. Кобельков (Военно-воздушная инженерная академия им. проф. Н. Е. Жуковского) Бурдаков, В. П. Б91 Термодинамика: учебное пособие для вузов. В 2 ч. / В. П. Бурдаков, Б.

В. Дзюбенко, С. Ю. Меснянкин, Т. В. Михайлова. — М.: Дрофа, 2009. 1ЯВН 978-5-358-06127-9 Ч. 1. Основной курс. — 479, [1] с.: ил. 1ЯВг) 978-5-358-06031-9 (ч. 1) Фундаментально изложены основные законы термодинамики и методы термодинамического расчета различных процессов и систем с идеальными н реальньсмн веществами. Подробно рассмотрены термодинамические особенности практически всех известных внастоящее время двигателей летательных аппаратов и энергетических установок. Книга хорошо иллюстрирована, в ней пРиведены исторические сведения, тематически подобранные задачи с решениями и комментариями, а также справочный материал, необходимый в практической деятельности.

,7лл студентов, аспирантов и преподавателей вузов, а также научных работников и инженеров авиационной и ракетно-носличеснои отраслей. УДК 333(073.8) ББК 22.3»7я73 1ЯВ)ч) 978-5-358-06031-9 (ч. 1) 1ЯВХ 978-5-358-06127-9 «л 000 «Дроби», 2009 Оглавление 17 18 23 26 27 28 33 35 37 1. 10 1.11 1.12 1.13 1. 14 1.15 1.16 1.17 Глава 2 2.1 2.2 2.3 75 79 Глава 3. Приложения первого закона термодинамики 3.1 3.2 80 88 108 Глава 4. 4.1.

4.2. Сущность второго закона термодинамики...... 115 Изменение энтропии в термодииамических 117 процессах Формулировки второго закона термодинамики .. 121 Гипотеза о «тепловой смерти» Вселенной ...... 123 Задачи и их решение . 125 Введение Глава 1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. Основные понятия и определения Предмет и метод термодинамики Термодинамическая система.............. Термодинамическое рабочее тело........... Термодинамическое состояние............. Термодинамические силы ................ Параметры термодинамического состояния...

Уравнения состояния . Проявление межмолекулярных сил......... Термические уравнения состояния идеального газа . Термические уравнения состояния реальных газов . Термодинамические процессы.......,...... Смеси идеальных газов........,........... Формы движения и виды энергии........... Внутренняя и внешняя энергии............. Энтальпия Способы энергомассообмена.......,........

Классификация термодинамических параметров Задачи и их решение . Первый закон термодинамики Краткая историческая справка ............. Математическая формулировка............. Различные выражения первого закона термодинамики. Задачи и их решение . к процессам в идеальных газах Теплоемкость............. Политропные процессы........ Задачи и их решение . Второй закон термодинамики 39 50 52 54 55 59 59 61 62 Оглавление Глава 8 127 131 135 5.3 5,4 138 140 145 Глава 8 6.1 6.2 6.3 6.4 147 148 153 154 167 Глава 7 7.1 7.2 7.3 169 170 171 173 176 185 188 191 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 196 203 Глава 8 8.1 8.2 209 211 8.3 214 Объединенные выражения для первого и второго законов термодинамики и соотношения, получаемые из них Различные формы записи обьединенных уравнений Характеристические функции и дифференциальные соотношения в термодинамике Дифференциальные уравнения состояния...

Соотношения между изобарной и изохорной теплоемкостями Дифференциальные уравнения внутренней энергии, знтальпии и знтропии.....,..., . Задачи и их решение . Термодинамическое равновесие и фазовые переходы Краткие сведения о равновесии........... Условия равновесия однородных систем.... Условия равновесия неоднородных систем .. Фазовые переходы Задачи и их решение . Термодинамика реальных газов и паров Основные понятия Получение водяного пара................

Процесс парообразования при постоянном давлении ро-Диаграмма водяного пара............. Основные параметры воды и водяного пара Таблицы водяного пара ............,.... Тз-диаграмма водяного пара ............. Ьз-Диаграмма водяного пара ............. Основные термодинамические процессы с водяным паром. Задачи и их решение . Влажный воздух Основные понятия .

Расчет основных характеристик влажного воздуха Удельная газовая постоянная и плотность влажного воздуха . Ошавсение 8.4 8.6 215 217 220 223 Глава 9 227 228 232 241 246 248 9.1 9.2 9.3 9.4 9.6 9.7 250 258 260 262 275 9.8 9.9 9.10 Глава 10 283 285 10. 1 10.2 10.3 289 10.4 293 295 298 300 10. 5 10.6 Глава 11 11.1. 11.2. 11.3. 11.4.

11.5. 303 307 308 312 314 335 349 387 11.6 11. 7 11.8 Теплоемкость и энтальпия влажного воздуха . Ьд-Диаграмма влажного воздуха........... Основные процессы с влажным воздухом..... Задачи и их решение Термодинамика потоков жидкости и газа Вводные замечания Основные уравнения процессов течения ..., . Закономерности течения ................. Частные случаи движения идеального газа... Параметры торможения..................

Уравнение скорости адиабатного потока..... Истечение газа из сосуда неограниченной емкости. Истечение реальных газов и паров.......... Истечение с учетом трения................ Дросселирование газов и паров ............ Задачи и их решение Процессы в машинах для сжатия и расширения газа Классификация машин ..................

Принципиальные схемы компрессоров...... Работа одноступенчатого поршневого компрессора . Работа одноступенчатого центробежного компрессора . Многоступенчатый компрессор ............ Детэндеры. Задачи и их решение . Термодинамические циклы Прямые и обратные циклы................ Эффективность обратимых циклов Цикл Карно ........... Обратный цикл Карно Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания . Циклы газотурбинных установок........... Циклы реактивных двигателей............

Двигатели с внешними источниками энергии . Оглавление 11.9 392 398 Глава 12 12.1. 403 404 406 414 установки. Паровой цикл Карно Цикл Ренкина 12.2 12.3 12,4 12.5 Цикл с промежуточным перегревом пара Регенеративный цикл паротурбинной установки, Бинарные циклы . Циклы парогазовых установок...... 417 419 424 427 430 12.6 12.

7 12.8 Циклы ядерных энергетических установок Задачи и их решение . Безмашинное преобразование энергии Глава 13 13.1. Классификация и эффективность процессов преобразования Топливные элементы. Термоэлектрические генераторы....... Солнечные батареи . Термоэлектронный генератор......... Знергетические установки с МГД-генераторами Задачи и их решение .

Циклы холодильных машин и теплового насоса Классификация холодильных машин... Цикл воздушной холодильной машины . Цикл парокомпрессионной холодильной установки. Цикл пароэжекторной холодильной системы 433 435 438 441 442 13.2 13.3 13.4 13. 5 13.6 445 450 Глава 14 14.1 14.2 14. 3 451 452 455 457 459 460 462 463 466 469 473 Цикл абсорбционной холодильной установки Термоэлектрическая холодильная установка 14. 5 14.6 14.

7 14.8 Вихревая труба Тепловой насос. Задачи и их решение . Основные условные обозначения Приложение. Оценка эффективности различных тепловых двигателей Задачи и их решение . Циклы паросиловых установок Принцип действия и устройство паросиловой Памяти нашего учителя, заслуженного деятеля пауки и тпехкики РСФСР, профессора Валептпина Константиновича Кошкина Введение В современном мире существует около 1000 научных дисциплин, объединенных в три большие группы: обществепнъсе (в сбалансированном обществе на их долю приходится 20% людских и материально-технических научных ресурсов), естпестпвенные (30 "/«) и инженерные (50"Ь).

Более детальной классификацией занимаются ученые-науковеды, в числе которых были и наш соотечественник М. В. Ломоносов, и француз А. Ампер. Найти закономерность (порядок) в кажущемся хаосе предметов и событий, фактов и действий — это и есть задача любой научной дисциплины. Объекты, которые исследует каждая конкретная наука своим особым только ей одной присущим методом, могут быть весьма различны, но если зти объекты весьма разнообразны и их очень много, наука носит название фупдал«ентпалъной. К фундаментальным наукам относятся, например, физика„ химия, математика, философия, термодинамика.