Термодинамика сгорания

Назначением теплосиловых установок является производство полезной работы за счет теплоты. Источником теплоты служит топливо, характеризующееся определенной теплотой сгорания Q. Максимальная полезная работа /. акс, которую можно получить, осуществляя любую химическую реакцию (в том числе и реакцию горения топлива), определяется соотношением Гиббса (1839—1903) и Гельмгольца (1821 —1894), получаемым в химической термодинамике [c.56]

В соответствии с уравнением (5.3) первого закона термодинамики, количество теплоты, отдаваемой потоком газов в теплообменнике, равно разности энтальпий газов до и после теплообменника (изменением скоростного напора можно пренебречь, а техническая работа не совершается). Поэтому основой тепловых расчетов топливоиспользующих устройств является энтальпия продуктов сгорания, которую принято рассчитывать на единицу количества топлива, из которого получились эти продукты , т, е. [c.128]

Чтобы отличить от принятой в термодинамике удельной энтальпии, отнесенной к 1 кг рабочего тела, энтальпию продуктов сгорания обозначают Н, а не h. [c.128]

В первой части учебного пособия кратко изложены исторические данные, показана роль, которую играли русские и советские ученые в развитии основных положений теоретической теплотехники. Подробно рассмотрены основные законы термодинамики, термодинамические процессы, дифференциальные уравнения термодинамики и истечение газов и паров. В прикладной части рассмотрены циклы двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных и паротурбинных установок, а также циклы атомных электростанций, [c.3]

Анализ такого цикла с точки зрения теории тепловых процессов невозможен, а поэтому термодинамика исследует не реальные процессы двигателей внутреннего сгорания, а идеальные, обратимые циклы. В качестве рабочего тела принимают идеальный газ с постоянной теплоемкостью. Цилиндр заполнен постоянным количеством рабочего тела. Разность температур между источником теплоты и рабочим телом бесконечно малая. Подвод теплоты к рабочему телу осуществляется от внешних источников теплоты, а не за счет сжигания топлива. То же необходимо сказать и об отводе теплоты. [c.262]

Примерами адиабатных процессов могут служить процессы сжатия воздуха в цилиндре воздушного огнива, в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. В соответствии с первым законом термодинамики, при адиабатном сжатии изменение внутренней энергии газа Д1/ равно работе внешних сил А [c.100]

В первой части учебника излагаются основные законы термодинамики, термодинамические процессы, реальные газы и пары, рассматриваются циклы двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных установок и реактивных двигателей даются основные положения химической термодинамики, необходимые для построения теории горения. [c.3]

В учебном пособии рассмотрены первый и второй законы термодинамики, процессы изменения состояния газов и паров, термодинамические основы работы компрессоров, циклы тепловых установок. Изложены основы теории и рассмотрены конструкции паровых и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, а также компрессоров. [c.672]

Термодинамика — наука, изучающая самые разнообразные явления природы, сопровождающиеся передачей или превращениями энергии в различных физических, химических, механических и других процессах. Термодинамика как наука сложилась в середине XIX в., когда в связи с широким развитием и использованием тепловых машин возникла острая необходимость в изучении закономерностей превращения теплоты в работу, создании теории тепловых машин, используемой для проектирования двигателей внутреннего сгорания, паровых турбин, холодильных установок и т. д. Поэтому основное содержание термодинамики прошлого столетия — изучение свойств газов и паров, исследование циклов тепловых машин с точки зрения повышения их к. п. д. В силу этого основным методом термодинамики XIX в. был метод круговых процессов. С этим этапом развития термодинамики связаны прежде всего имена ее основателей С. Карно, Б. Клапейрона, Р. Майера, Д. Джоуля, В. Томсона (Кельвина), Р. Клаузиуса, Г. И. Гесса и др. [c.4]

Объяснение дает второй закон термодинамики, одна из формулировок которого гласит невозможно построить периодически действующую машину, единственным результатом работы которой было бы поднятие груза за счет охлаждения теплового резервуара (М. Планк). Следовательно, должны быть и другие результаты действия такой тепловой машины (потребляющей энергию в форме теплоты и отдающей ее в форме механической работы). И действительно, тепловая машина (паровая турбина электростанции, поршневой двигатель внутреннего сгорания автомобиля или трактора, газотурбинный двигатель самолета и т. д.), получив теплоту в количестве Ql, превращает часть ее в работу Ь, а оставшуюся часть Q2=Q — отдает в окружающую среду. Именно этот результат работы теплового двигателя — отдача [c.39]

Таким образом, в отопительной системе по варианту II в помещение поступает в 7 с лишним раз больше теплоты, чем получается при сгорании топлива. Нет ли здесь нарушения первого закона термодинамики — закона сохранения энергии Предлагаем читателю дать обоснованный ответ на этот вопрос. [c.96]

Принципиальная схема. простой газотурбинной установки (ГТУ) изображена на рис. 10.8.а, а цикл, совершаемый рабочим телом, этой установки, в Т, s-диаграмме дан на рис. 10.8,6. Воздух из окружающей среды поступает в компрессор Ку где происходит необратимое адиабатное сжатие (процесс 1—2д). В камере сгорания КС в результате подвода теплоты температура рабочего тела повышается до Гз. Хотя давление в КС немного уменьшается, в настоящей работе так же, как и во всех курсах термодинамики, процесс 2—3 будем считать изобарным. В газовой турбине Т газ расширяется адиабатно необратимо (процесс 3—4д) и выбрасывается в окружающую среду. Давление за турбиной принимаем равным начальному давлению p4=pi. Часть мощности турбины расходуется на привод компрессора, а остальная часть преобразуется в электроэнергию в генераторе Г. [c.254]

Для теплотехнических расчетов вполне допустимо считать идеальными все газы, с которыми в теплотехнике приходится иметь дело. Из этого правила составляет исключение только водяной пар. Последний в теплотехнике встречается либо как составная часть газовых смесей, образующихся в результате сгорания топлива в топках паровых котлов или цилиндрах тепловых двигателей, либо как ])абочее тело в паровых двигателях и теплоноситель в теплообменных аппаратах. В первом случае водяной пар имеет большую температуру и очень малое давление, т. е. находится в таком состоянии, когда его можно считать идеальным газом. По тем же соображениям идеальным газом часто считают водяной пар, содержащийся в атмосферном воздухе. Во втором случае водяной пар находится в состояниях, достаточно близких к состоянию жидкости, и поэтому к нему нельзя применять те законы и зависимости, которые применимы к идеальным газам. Вот почему изучение водяного пара в состояниях, о которых только что шла речь, в термодинамике обычно ведется отдельно ог изучения идеальных газов. [c.18]

В курсе технической термодинамики и в теории двигателей внутреннего сгорания принято рассматривать еще идеальный цикл с изобарным подводом теплоты. [c.232]

Техническая термодинамика занимается разработкой теории тепловых двигателей и установок таких, как двигатели внутреннего сгорания, паровые и [c.6]

В зависимости от задач исследования рассматривают техническую или химическую термодинамику, термодинамику биологических систем и т. д. В рамках химической термодинамики изучаются физикохимические превращения вещества, определяются тепловые эффекты реакций, рассчитывается химическое равновесие систем. Техническая термодинамика изучает закономерности взаимного превращения тепловой и механической энергии и является (вместе с теорией теплообмена) теоретическим фундаментом теплотехники. На ее основе осуществляют расчет и проектирование всех тепловых двигателей — паровых и газовых турбин, реактивных и ракетных двигателей, двигателей внутреннего сгорания, а также всевозможного технологического оборудования — компрессорных мащин, сушильных и холодильных установок и т. д. [c.6]

В учебнике изложены основы технической термодинамики, теории передачи тепла, даны сведения о топливе и процессах его сгорания, топочных устройствах и котельных установках, приведены принципы действия и конструкции различных теплосиловых установок, используемых на нефтебазах, нефтеперекачивающих и компрессорных станциях магистральных трубопроводов, а также элементы их расчета. [c.2]

Одной из важнейших дисциплин, изучаемых в техникумах, является теплотехника. Настоящий учебник Основы теплотехники, тепловые двигатели и паросиловое хозяйство нефтебаз и перекачивающих станций написан в соответствии с учебной программой для средних специальных учебных заведений по специальности Транспорт и хранение нефти и газа . Учебник состоит из шести разделов основы технической термодинамики основы теплопередачи топливо, топки, котельные установки двигатели внутреннего сгорания газовые турбины паросиловое хозяйство 1 3 [c.3]

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива, не может быть полностью превращено в полезную работу, так как, согласно второму закону термодинамики, даже в теоретической тепловой машине часть введенного тепла должна быть передана холодному источнику. В реальном двигателе тепловые потери, естественно, увеличиваются. [c.181]

В 1824 г. основоположник термодинамики С. Карно предсказал теоретический рабочий цикл четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (ДВС), соответствующий четырем ходам поршня I — всасывание воздуха [c.95]

Изучение технической термодинамики студентами теплотехнических специальностей вузов предусматривает проведение определенного количества лабораторных работ. Настоящая книга и является прежде всего пособием для выполнения этих работ. Большая часть описываемых в книге работ посвящена исследованию термодинамических свойств веществ, а несколько работ — изучению процессов (дросселирование, истечение). К сожалению, строгое ограничение объема книги не позволило привести описания работ по исследованию циклов и рабочих диаграмм машин (компрессор, двигатель внутреннего сгорания, холодильная машина). [c.3]

Техническая термодинамика, изложению которой посвящена настоящая книга, дает теоретические основы для последующего изучения ряда специальных дисциплин теплотехники, как-то котельных установок, паровых машин, паровых турбин, двигателей внутреннего сгорания, теплосиловых установок, холодильных установок и т. д. [c.9]

Всякое отопительное устройство такого рода есть нерациональный с точки зрения термодинамики термо-трансформатор, превращающий ценное тепло высокого потенциала, получаемое при сгорании, в равное количество менее ценного тепла более низкого потенциала. [c.187]

Эффективный к. п. д. оценивает эффективность, т. е. термодинамическое совершенство ГТД как тепловой машины он учитывает все потери, связанные с преобразованием тепла в кинетическую энергию газа (потери тепла с отходящими газами, обусловленные действием второго закона термодинамики, а также наличием трения во всех элементах ГТД, потери тепла вследствие механической и химической неполноты сгорания). [c.206]

Изложены o iioBEii технической термодинамики и теории тепло-и массообмена. Приведены основные сведения по процессам горения, конструкциям топок и котельных агрегатов. Рассмотрены принципы работы тепловых двигателей, паровых и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания и компрессоров. Описаны компоновки и технологическое оборудование тепловых электрических станций, а также оборудование промышленных теплоэнергетических установок. Первое издание вышло в 1982 г. Второе издание дополнено материалами для самостоятельной работы студентов. [c.2]

Работу ракетного двигателя можно представить в виде последовательности квазиравновесных процессов, таких как нагревание топлива, его горение, расширение продуктов сгорания до давления истечения из сопла. Особенность их состоит в зависимости химического состава продуктов сгорания от условий проведения процесса. Термодинамика позволяет рассчитать равновесный молекулярный состав газов на каждом из этапов работы двигателя, если известны необходимые свойства исходных веществ и продуктов сгорания. В итоге удается отделить термодинамические задачи от газодинамических и оценить удельную тягу двигателя при заданном топливе или, не прибегая к прямому эксперименту, подобрать горючее и окислитель, обеспечивающие необходимые характеристики двигателя. Другой пример — расчет электропроводности низкотемпературной газовой плазмы, являющейся рабочим телом в устройствах для магнитно-гидродинамического преобразования теплоты в работу. Электропроводность относится к числу важнейших характеристик плазмы она пропорциональна концентрации заряженных частиц, в основном электронов, и их подвижности. Концентрация частиц может сложным образом зависеть от ис- ходного элементного состава газа, температуры, давления и свойств компонентов, но для равновесной плазмы она строго рассчитывается методами термодинамики. Что касается подвижности частиц, то для ее нахождения надо использовать другие, нетермодипамические методы. Сочетание обоих подходов позволяет теоретически определить, какие легкоионизирующиеся вещества и в каких количествах следует добавить в плазму, чтобы обеспечить ее требуемую электропроводность. [c.167]

Расчет процессов горения весьма усложнился, когда в практике стали использоваться значительно более высокие температуры горения (3000—4000° К), которые, например, встречаются в ракетных двигателях. Возникла необходимость более тщательных и точных расчетов преобразования химической энергии топлива (горючее + + окислитель) в теплоту продуктов сгорания, вследствие чего энергетикам потребовалось основательное изучение новой области термодинамики, а именно хилгаческой термодинамики, в которой основные законы термодинамики применяются к процессам, происходящим при превращении химической энергии исходных веществ (топлива) в теплоту (продуктов горения). [c.8]

После Великой Октябрьской социалистической революции в нашей стране широкое развитие колучили исследования в области термодинамики м других теоретических основ теплотехники. Особо следует отметить большие работы таких научных учреждений, как Всесоюзный теплотехнический институт им. Ф. Э. Дзержинского, Центральный котлотурбинный институт им. И. И. Ползунова, Энергетический институт им. Г. М. Кржижановского АН СССР, Московский энергетический институт. Центральный аэрогидродина-мический институт и ряддругих. Были проведены экспериментально обоснованные расчеты рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания, газовых течений и разработаны теории расчета газотурбинных и ракетных двигателей. Проводились обширные исследования теплофизических свойств большого количества рабочих тел (вода, ртуть, холодильные агенты, жидкие горючие и окислители). Водяной пар, имеющий широкое применение в теплоэнергетике, исследовался весьма тщательно в больших диапазонах давлений и температур. Здесь следует выделить работы М. П. Вукаловича, [c.8]

В термодинамике степень совершенства цикла определяется значением его термического КПД, поэтому желательно, чтобы работа двигателей внутреннего сгорания осуществлялась по циклу Карно как имеЕОщему наибольший термический КПД. Однако практически осуществить цикл Карно оказалось невозможным, поэтому две работают по другим, менее экономичным циклам. Термодинамическая эффективность этих циклов зависит от конкретных условий их осуществления. В одних условиях экономически выгоден один цикл, в других условиях — другой. Сравнение идеальных циклов Отто, Дизеля и Тринклера показывает [c.180]

Цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты. С точки зрения термодинамики подвод теплоты при V = onst более выгоден, чем при р = = onst, так как средняя температура при этом выше. Одйако при изобарном сгораиии наблюдается большая степень сжатия, что приводит к повышению КПД. Поэтому целесообразнее применять цикл со смешанным подводом теплоты, в котором реализуются преимущества как цикла с подводом теплоты при постоянном объеме, так и цикла с подводом теплоты при р = onst. [c.526]

С позиций термодинамики двигатель внутреннего сгорания, как и любой тепловой двигатель, должен был бы работать по циклу Карно, имеющему самый высокий термический к. п. д. в заданном интервале температур Тщах.--Ттт- Однако из-за конструктивных трудностей двигатель внутреннего сгорания, в котором подвод и отвод теплоты происходили бы по изотермам, построить не удается. [c.111]

Передача теплоты при конечной разности температуры является необратимым процессом и согласно уравнению (1.79) связана с уве-личгнием энтропии и потерей части максимально возможной работы. Так, с позиции первого закона термодинамики (баланса энергии) к. п. д. современного котлоагрегата достигает 95 % и более. Если рассмотреть лишь необратимый процесс теплообмена в топке котла между продуктами сгорания (/ л 1927 °С) и рабочим телом (насыщенный пар с п 310°С), то в соответствии с уравнением (1.79) потеря работоспособности теплового устройства составит П = Т(,Д5 = (Q/Ta — Q/Ti) = 373 (28 000/583 — [c.142]

Энтальпию I (i) продуктов сгорания используют при тепловых расчетах определения количества переданной (воспринятой) тенлоты Q. Согласно первому закону термодинамики [c.34]

В учебнике рассмотрены основы термодинамики и теории теплообмена, топливо и его горение, схемы и элементы расчета котлов, промышленных печей, паро- и газотурбинных установок, двигателей внутреннего сгорания, реактивных двигателей и др. Приведены расчеты систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, даны основы энерготехнологии. [c.2]

В период 1901 —1908 гг. В. И. Гриневецкий опубликовал ряд работ, в которых изложил термодинамический расчет паровых котлов, анализ рабочего процесса паровых машин (с применением энтропийной диаграммы), исследования общих уравнений термодинамики применительно к водяному пару. В 1908 г. им был опубликован капитальный труд Теп.лово1 расчет рабочего процесса . Профессор А. С. Ястржембский так характеризует этот труд Этой глубокой работой, построенной на общих положениях термодинамики. Гриневецкий заложил начало научно обоснованной теории двигателей внутреннего сгорания и теплового расчета их рабочего процесса. Эта работа Гриневецкого оказала огромное взшянне на развитие отечественного двига-телестроеиия . [c.7]

Объектом изучения в технической термодинамике весьма часто является какое-либо вещество, выполняющее главную функцию в тепловой машине пар, продукты сгорания топлива, сжатый газ и т. п. Такое вещество также является термодинамической сягстемой и называется рабочим телом машины или термодинамической системы. [c.15]

ТЕПЛОЕМКОСТЬ (решеточная — теплоемкость, связанная с поглощением теплоты кристаллической решеткой удельная— тепловая характеристика вещества, определяемая отношением теплоемкости тела к его массе электронная — теплоемкость металлов, связанная с поглощением теплоты электронным газом) ТЕПЛООБМЕН (излучением осущесгв-ляется телами вследствие испускания и поглощения ими электромагнитного излучения конвективный происходит в жидкостях, газах или сыпучих средах путем переноса теплоты потоками вещества и его теплопроводности теплопровод-ноетью проходит путем направленного переноса теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящего к выравниванию их температуры) ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ (решеточная осуществляется кристаллической решеткой стационарная характеризуется неизменностью температуры различных частей тела во времени электронная — теплопроводность металлов, осуществляемая электронами проводимости) ТЕПЛОТА (иенарения поглощается жидкостью в процессе ее испарения при данной температуре конденсации выделяется насыщенным паром при его конденсации образования — тепловой эффект химического соединения из простых веществ в их стандартных состояниях плавления поглощается твердым телом в процессе его плавления при данной температуре сгорания — отношение теплоты, выделяющейся при сгорании топлива, к объему или массе сгоревшего топлива удельная — отношение теплоты фазового перехода к массе вещества фазового перехода — теплота, поглощаемая или выделяемая при фазовом переходе первого рода) ТЕРМОДЕСОРБЦИЯ — удаление путем нагревания тела атомов и молекул, адсорбированных поверхностью тела ТЕРМОДИНАМИКА — раздел физики, изучающий свойства макроскопических физических систем на основе анализа превращений без обращения к атомно-молекулярному строению вещества [c.286]

Количество введенной в камеру воды в зависимости от поставленной задачи может быть различно. В. А. Зысин [2] анализировал этот вопрос с позиции термодинамики, причем не только применительно к жидкому, но и к другим видам топлива. Автор пришел к выводу, что в газотурбинном варианте при максимальном вводе воды в камеры сгорания относительное снижение к.п.д. установки составляет 25—30% против оптимального, но в то же время мощность турбины повышается в 2—3 раза. С этой точки зрения вводом воды можно легко покрыть пиковые нагрузки. В ряде случаев вода (или пар) периодически вводится для удаления мине-ра.льных отложений с лопаток газовых турбин (фирмы Зультцер , Бро-ун-Бовери [6]). Но в таком случае, по-видимому, целесообразно некоторое количество воды вводить постоянно. Наконец, в парогазовой установке по схеме С. А. Христиановича весь пар, а в дальнейшем, возможно. [c.11]

Таким образом, техническая термодинамика рассматривает лишь такие процессы и наивыгоднейшее их комбинирование, при которых должен был бы работать двигатель внутреннего сгорания в идеальных условиях, чтобы дать наибольший рабочий эффект. При иссдеЖ Ва-НИИ циклш.во всех случаях принимается, что цикл осуществляется с 1 кг газа, и процессы горения топлива, осуществляемые в машинах, Б ициклах рассматриваются как процессы подвода к газу тождественного количества тепла. [c.108]

В книге рассматриваются приюгадные вопросы теллотехнйки. В состав ее входят следующие разделы котельные установки, паровые машины, паровые турбины, двигатели внутреннего сгорания и тепловые Электр ост а ции. Теоретические основы те1Плотехнию) (термодинамика и теплопередача) освещаются в отдельной книге. [c.8]

При указанном применении энтропии обнаруживается, что классическая оценка работоспособности тепла по энтропии не согласуется с оценкой работоспособности теила по температурному перепаду, также принятой в классической термодинамике. Например, такие несогласованности можно установить при анализе процесса генерации газа в манометрической бомбе (при сгорании твердого топлива) и процесса генерации пара в паровом котле. При одном и том же подводе тепла к некоторому постоянному количеству рабочего вещества, т. е. при одной и той же конечной (верхней) температуре рабочего вещества для конечного (верхнего) давления можно получить в принципе любые давления, применяя различные объемы рабочей полости. Переходя к малым объемам рабочей полости при неизменном количестве рабочего вещества, будем получать все возрастающие значения верхнего давления. В результате при таких переходах без привлечения каких-либо внешних энергетических воздействий должны констатировать уменьшение энтропии рабочего вещества при неизменном значении его температуры, вместо обычного положения об уменьшении энтропии при повышении температуры. В данном случае уменьшение энтропии рабочего вещества при росте верхнего давления имеет некоторую качественную согласованность с приведенной выше зависимостью для технической работоспособности тепла. [c.73]

Исторически термодинамика сложилась в процессе изучения сравйительио узкого круга вопросов, связанных с работой тепловых двигателей, т. е. устройств, в которых за счет тепла, выделяющегося при сгорании топлива, получается механическая энергия. Отсюда и первоначальное название этой науки — механическая теория теплоты. [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...