teplotekhnika (Учебник по теплотехнике. Ерофеев, Семенов, Пряхин)

В.Л. ЕРОФЕЕВ, П.Д. СЕМЕНОВ, А.С. ПРЯХИНеІ'ІЛО"ІЄХНИКаДопущено Министерством образования и наукиРоссийской Федерации в качестве учебника длястудентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров и магистров «Эксплуатация транспортных средств», специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок» направления подготовки дипломированных специалистов «Эксплуатация водноготранспорта и транспортного оборудования» испециальности «Эксплуатация перегрузочногооборудования портов и транспортных терминалов»направления подготовки дипломированных специалистов «Эксплуатация наземного транспорта итранспортного оборудования»еёМОСКВАИКЦ<<АКАДЕМКНИГА>>2008УДК 621.397ББК 31.3я73Е 78Рецензенты: кафедра технологии эксплуатации и автоматизации работы портов Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций, (каид.

техн. паук, доцент Головачев П.А.);кафедра портов и грузовых терминалов Государственной морской академии им. адм. С.О. Макарова(про(1›.,д-р техн. наук Степанов А.Л.);д-р.техн. наук, проф. М.Р. Петриченко (Санкт-Петербургский государственный технический университет)Ерофеев В.Л., Семенов П.Д., Пряхин А.С.Теплотехника: Учебник для вузов. / Под ред. д-ра техн. наук, проф. В.Л.Ерофеева. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2008.

- 488 с.: ил.ІЅВІЧ 978-5-94628-331-1В учебнике рассмотрены основы термодинамики и теории теплообмена, энергетические проблемы использования теплоты и энергосбережение в судовых и стационарных энергетических установках.Предназначен для подготовки студентов вузов, обучающихся по направлению подго-товки бакалавров и магисгров 552100 «Эксплуатация транспортных средств», по специал ьности 240500 «Эксплуатация судовых энергетических установок» и специальности 150900«Эксплуатация перегрузочного оборудования портов и транспортных терминалов» напра-вления 653300 «Эксплуатация транспорта и транспортного оборудования». Может быть ис-пользован при подготовке студентов по направлению 652900 «Кораблестроение и океано-техиика» для специальностей 140100 «Кораблестроение» и 140200 «Судовые энергетиче-ские установки» дисциплины «Теплофизические основы судовой энергетики».Учебное изданиеЕрофеев Валентин Леонидович, Семенов Петр Дмитриевич,Пряхин Александр СергеевичТЕПЛОТЕХНИКАРедактор Н.

В. ПинчукХудожник ИА. СлюсаревДизайнер М.Н. КолосовКорректор В. Т. АгееваКомпьютерный дизайн и верстка СН. ЛаврентьеваИД МЧ 04284 от 27.03.2001Подписано в печать 25.06.2008. Формат 60×90/ 16. Гарнитура МетопС.Печать офсетная. Печ. л. 30.5. Тираж 2000 экз. Тип. зак. 508Издательско-книготорговый Центр «Акадсмкнига»1 17997, Москва, Профсоюзная ул., 90По вопросам поставок обращаться в Книготорговое объединение «Академик/4»Россия, І І 799 7, г. Москва, Профсоюзная ул., 90Тел. : (495) 334- 73- 18; 334- 89- 98. Факс: 8- 499- 724-39- 76. Е-таі/: а/(ш/еті/(а@таі/<.

ги;зутаз/г@таі/<.гиОтпечатано с готовых диапозитивов в ООО «Чебоксарская типография Мг 1»428019, г. Чебоксары, пр. И. Яковлева, 15.ІЅВІЧ 978-5-94628-331-1© В.Л. Ерофеев, П.Д. Семенов, А.С.Пряхин, 2008© ИКЦ «Академкнига», 2008ПРЕДИСЛОВИЕПредлагаемая книга является учебником для высших технических учебныхзаведений водного транспорта, в основу которой положен учебник проф.

Л.В.Арнольда и др. «Техническая термодинамика и теплопередача», изданного в1979 г. (М.: Высшая школа). Авторы являются учениками и продолжателямишколы профессоров Л.В. Арнольда, Г.А. Михайловского, В.М. Селиверстова,работавшими с ними долгие годы и читавшими соответствующие лекционные курсы в течение многих лет.Авторы всецело разделяют мнение проф. Л.В. Арнольда, считавшегонаиболее важным оттенить физическую сторону рассматриваемых вучебнике процессов.

Такой подход к изложению курса теплотехники позволит учащимся в дальнейшем самостоятельно разобраться в приложении этой дисциплины к специальным вопросам науки и техники.За истекшие годы изменил иеь воззрения на содержание и построениекурса, произошло уточнение терминов и толкований некоторых понятий, окончательно утвердилась Международная система единиц. Расширение объема и вопросов изложения по требованиям государственныхстандартов высшего профессионального образования последнего поколения, использование учебника для подготовки по ряду специальностейнаправления 653300 «Эксплуатация транспорта и транспортного оборудования» потребовали подготовки учебника, приближенного к новымзадачам.

Так, кроме традиционных разделов технической термодинамики и теплопередачи, здесь излагаются приложения первого и второго начал термодинамики к физико-химическим системам, элементы химической термодинамики и теории растворов. Учебник дополнен разделом,эсвещающим энергетические проблемы использования теплоты в отрасти. Этот раздел включает рассмотрение характеристик топлива и основ:го горения, теплогенерируюших устройств, холодильной и криогенной`ехники, вопросов энергосбережения, а также основных направленийэкономии энергетических ресурсов.Основными потребителями топлива для производства механическойэнергии на водном транспорте являются судовые дизельные двигателивнутреннего сгорания (ДВС), работающие по идеальному циклу Тринк3лера. На морском флоте в качестве главных двигателей используютсятаюке газотурбинные установки (ҐГУ) и паротурбинные установки.

Набереговых предприятиях транспорта широкое распространение получили карбюраторные и газовые ДВС. И если ознакомление с вопросамиустройства и эксплуатации судовых двигателей обеспечивается специ-альными дисциплинами учебного плана подготовки морского инженера,то знакомство с закономерностями преобразования теплоты в работу, соответствующим оборудованием, вопросами эффективного использова-ния энергии при подготовке специалистов по эксплуатации перегрузочного оборудования портов и транспортных терминалов ограничиваетсярамками краткой дисциплины «Теплотехника». Однако на практике выпускникам приходится исполнять обязанности энергетиков различныхбереговых предприятий водного транспорта и самостоятельно осваиватьновые знания.

Поэтому в данном учебнике приводятся некоторые особенности использования энергии не только на судах, но и на береговыхпредприятиях водного транспорта. Эти материалы могут иметь самостоятельную ценность.Так, принцип действия и особенности нетрадиционных для водноготранспорта теплообменных аппаратов отражены в подразд. 13.7 «Тепловые трубы и термосифоны». Характеристики энергетических товарныхтоплив (твердых, жидких, газообразных, синтетических и гидротоплив)' и основы их горения изложены в гл. 14. Основы систем теплоснабженияпромышленных предприятий изложены в гл. 15 и т.

д.Авторы выражают глубокую благодарность рецензентам - кафедретехнологии эксплуатации и автоматизации работы портов Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций в лицеканд. техн. наук Головачева П.А., кафедре портов и грузовых терминаловгосударственной морской академии им. адм. С.О. Макарова в лице д-ратехн. наук, проф. Степанова А.Л., профессору Санкт-Петербургского государственного технического университета Петриченко М.Р. за ценныезамечания, позволившие улучшить первоначальный вариант текстаучебника.

Фсобую признательность авторы выражают заслуженному де-ятелю науки РФ, д-ру техн. наук, проф. Дрейцеру Г.А. за ценные замечания о необходимости освещения накопленного за последние десятилетия нового экспериментального и теоретического материала по расчетупроцессов теплообмена в каналах.ВВЕДЕНИЕМировая энергетика с середины ХХ столетия характеризоваласьчрезвычайно быстрым увеличением потребления энергии.

0днако за последние годы произошли значительные изменения, связанные преждевсего с переходом от энергетической эйфории, от экстенсивных путейразвития энергетики к энергетической политике, основанной на повышении эффективности использования энергии и всемерной ее экономии. Этому способствовало понимание ограниченности первичных источников энергии и значительное увеличение затрат на извлечение, переработку, транспортировку и использование энергии.

Базовый прогнозмирового потребления энергии Е (в гигатоннах условного топлива)представлен на рис. ВІ.Доля энергии - первичного электричества, производимого на гидр0-,ветро-, геотермальных, солнечных, приливных и волновых станциях, непревышает 7% и вряд ли может значительно возрасти в будущем. Первичными источниками энергии были и остаются органические топлива(80-87%) и ядерная энергия.Механическая энергия производится по следующей цепочке: первичный источник - теплота - работа, причем коэффициент полезного действия (КПД) такого преобразования невысок. История открытия законов преобразования энергии и функционирования техники иллюстрируется рис.