Реферат на тему связь теплотехники со смежными науками

Обновлено: 05.07.2024

Понятие политропного процесса. Расчет количества тепла, необходимого для нагрева физических тел. Теплообменные процессы и установки в транспортно-технологических комплексах. Экологические аспекты использование топлива в металлургии и энергетике.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	29.01.2018
Размер файла	73,8 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Содержание

1. Место и роль теплотехники в современном производстве

2. Политропный процесс. Частные термодинамические процессы. Теплоемкость. Расчет количества тепла, необходимого для нагрева физических тел

3. Теплообменные процессы и установки в транспортно-технологических комплексах. Конвективный режим работы теплотехнических агрегатов. Сложный теплообмен в теплотехнических устройствах

4. Использование топлива в металлургии, энергетике, транспортно-технологических комплексах. Экологические аспекты горения топлива. Мероприятия, направленные на повышение эффективности сжигания топлива. Транспортно-технологические системы в структуре топливно-энергетического комплекса

Список использованной литературы

Введение

Теплотехника - наука, изучающая методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принципы действия и конструктивные особенности тепловых механизмов и машин, аппаратов и устройств. Теплота применяетса во всех областях деятельности человека. Для установления наиболее целесообразных способов его применения, анализа экономичности рабочих процессов тепловых установок и создания новых, наиболее совершенных типов тепловых агрегатов необходима создание теоретических основ теплотехники.

Разгранияют два различных направления использования теплоты - энергетическое и технологическое. В энергетическом использовании, теплота преобразуется в механическую работу, при помощью которой в генераторах образовываетса электрическая энергия, удобная для передачи на расстояние. Теплоту при этом получают при сжигание топлива в котельных установках или непосредственно в двигателях внутреннего сгорания. При технологическом - теплота применяетса для направленного изменения свойств разных тел (расплавления, затвердевания, изменения структуры, механических, физических, химических свойств).

тепло топливо металлургия энергетика

1. Место и роль теплотехники в современном производстве

Теплотехника - это область науки и техники, трудящимся над получением и использованием тепловой энергии в промышленных объемах .

История теплотехники начинается с момента изобретением парового в мире двигателя, в 19 веке. Паровой двигатель изабрел Уайт (1790-1820 гг.). 19 век прошел под эгидой улучшения парового двигателя и исследования свойств пара.

В 1905 Груи-Грумжимайло заложил основы металлургической теплотехники, в которой разработано гидравлическая теория печей. В настоящее время существует горная теплотехника, химическая теплотехника. Теплотехники строительного производства. Теплотехника сельского хозяйства.

Поиски новых конструкций возвращают изобретателей к турбинам, которые из-за отсутствия жаростойких , низкой точности обработки деталей и по другим причинам не разрабатывались до конца XIX в. В 1821 г. немецкий физик Т. Зеебек открывает термоэлектричество -- во прямого превращения тепловой энергии в электрическую при нагреве одного из двух спаев цепи, из двух спаянных концами разнородных проводнков. В 1834 г. французский Ж. Пельтье, пропуская через такую же цепь, как и Зеебек, обнаружил противоположный эффект -- в зависимости от направления тока из спаев нагревался, а другой охлаждался. Наконец, в 1896 г. Анри Беккерель открывает естественную ; начинаются интенсивные исследования атомных ядер, приведшие к техническому освоению энергии. В следствии этого в XIX в. закладываются основы теплоэнергетики XX в. - двигатели постепенно вытесняют все прочие в электроэнергетике. Их мощность и экономичность возрастают. В середине XX в. начинается быстрое развитие новой . В декабре 1942 г. в США под руководством итальянца Э. Ферми запущен первый ядерный реактор

Политропный процесс, политропический процесс -- термодинамический процесс, во время которого удельная темплоемкость газа остаётся .

Из определения политропного процесса следует, что основные термодинамические процессы -- изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный,-- если они протекают при постоянной удельной теплоемкости, являются частными случаями политропного процесса. Итак, политропный процесс проходит при постоянной теплоемкости.

Если теплоемкость зависит от температуры, то нужно найти среднюю теплоемкость, чтобы процесс стал политропным.

В соответствии с сущностью теплоёмкости , предельным частными явлениями политропного процесса являются процесс()и адиабатный процесс ().

В случае идеального газа, изобарный процесс и изохорный процесс являются политропными ( теплоёмкости идеального газа при постоянном объеме и постоянном давлении равны и и не меняются при термодинамических параметров).

Здесь -- теплоемкость газа в данном ,и -- теплоемкости того же газа, соответственно, при давлении и объеме.

В зависимости от вида процесса, определить значение n:

*Изотермический процесс: , так как , ,позакону Бойля -- Мариотта , и уравнение политропы выглядеть так: .

*Изобарный процесс: , так как , и уравнение политропы вынуждено выглядеть так: .

*Адиабатный процесс: (здесь -- адиабаты), это следует из уравнения Пуассона.

*Изохорный процесс: , так как , и в процессе , а из уравненияполитропы следует, что , то , что , то есть , а это возможно, если является бесконечным.

Различные значения показателя политропы

Значение показателя политропы

Хотя этот случаай не имеет практического для наиболее распространённых технических приложений, показатель политропы может принимать отрицательные значения в специальных случаях, рассматриваемых, например, в некоторых состояниях плазмы в астрофизике.[1]

Это изобарный процесс (протекающий при давлении)

Это изотермический процесс (протекающий при постоянной температуре)

Это квазидиабатические процессы, протекающие, например, в двигателях внутреннего сгорания время расширения газа

--- это показатель адиабаты, используемый при описании адиабатического процесса (происходит без теплообмена газа с средой)

Это изохорный процесс (протекающий при постоянном объеме)

Теплоёмкость -- физическая величина, определяемая как количество , которое необходимо подвести к телу в данном процессе, чтобы его температура возросла на один : Во многих важных случаях приращение температуры тела прямо пропорционально сообщённому ему количеству и теплоёмкостьтела является константой. В общем случае теплоёмкость тела может зависеть от состояния этого тела, например его температуры или объёма.

На практике неоднократно используют тепловые расчеты. Например, при строительстве необходимо принимать во внимание, какое количество теплоты должна отдавать зданию вся система отопления. Следует также знать, какое количество теплоты будет уходить в окружающее пространство через , стены, двери.

Приведем пояснение, как вести простейшие расчеты.

К примеру, необходимо , какое количество теплоты получила при нагревания медная деталь. Её масса 2 кг, а температура увеличивалась от 20 до 280 °С. Изначально по таблице 1 определим удельную теплоёмкость см = 400 Дж / кг * °С ). Это означает, что на нагревание детали из меди массой 1 кг на 1 °С 400 Дж. Для нагревания медной детали массой 2 кг на 1 °С необходимо в 2 раза большее количество теплоты -- 800 Дж. Температуру детали необходимо увеличить не на 1 °С, а на 260 °С, значит, потребуется в 260 раз большее количество теплоты, т. е. 800 Дж * 260 = 208 000 Дж.

При расчете количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении, следует удельную теплоёмкость умножить на массу тела и на разность между конечной и начальной температурами.

Если обозначить массу m, разность между конечной (t2) и начальной (t1) температурами -- t2 - t1 получим формулу для расчёта количества теплоты: Q = cm(t2 - t1).

Теплообмен это необратимый самопроизвольный процесс переноса теплоты от более нагретых тел (участков тел) к менее нагретым.

Под теплотой (количеством теплоты) понимают энергетическую характеристику, которая определяется количеством энергии, отдаваемой или получаемой телом в данном теплообменном процессе.

К теплообменным процессам относятся технологические процессы, скорость протекания которых определяется скоростью подвода или отвода тепловой энергии. К ним относятся нагревание, испарение (в том числе выпаривание), охлаждение и конденсация.

Главной функцией теплопередачи является определение кинетических характеристик теплового процесса -- средней разности температур и коэффициента теплопередач. Тепло при этом может распространяться различными способами: теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением.

Теплопроводностью (кондукцией) называют процесс распространения тепла между частицами тела, находящимися в соприкосновении; тепловая энергия передается внутри тела от одних частичек к другим вследствие их колебательного движения. Процесс теплопроводности происходит в твердых телах и в тонких слоях жидкостей или газов.

Конвективным теплообменом (конвекцией) называют процесс переноса тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости.

Д.У. Гиббс внес немалый вклад и в классическую термодинамику, разработав метод , установив правило фаз и др. Так был заложен фундамент термодинамичекого метода и началась разработка его приложений, прежде к теории тепловых машин.В конце XIX в. Ж.. Гюи и А. Стодола ввели понятие работоспособности, или максимальной технической , которую может совершить система, имеющая температуру, отличающуюся от атмосферной при обратимом переходе в сос равновесия с атмосферой.

Однако для этого потребовалось еще более 100 лет. И только ученые развили теорию теплообмена до законченной системы. Быстрый и мощный скачок в разработке поменял ее местами с практикой -- теория стала освещать путь практике, служить указателем и пределов совершенствования энерготехники.

На выработку в развитых странах расходуется порядка 30-35 % энергоресурсов, к 2000 г. эта цифра выросла до 40--50%. часть энергоресурсов идет на транспортные двигатели и на получение тепла для промышленности и отопления. При этом используются тепловая (около 75%), механическая (около 24%), электрическая и световая (в сумме 1%) энергии.

В нашей стране до революции энергетика была развита слабо. В 1913 г. мощность электростанций составляла порядка 1 млн. кВт, а выработка электроэнергии -- до 2 млрд. кВт/ч. Интересно отметить, что 70% своей в энергии Россия удовлетворяла за счет ветряных мельниц, перемалывая на них почти все свое зерно.

Тепловым излучением называется процесс распространения тепла в виде электромагнитных волн (инфракрасное излучение). В излучающем теле тепло превращается в энергию излучения, которая распространяется в пространстве. Встречая на своем пути какое-либо тело, лучистая энергия частично превращается в тепло, частично отражается от этого тела и частично проходит сквозь него.

Теплообменные процессы происходят в теплообменных аппаратах - устройствах, которые предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому.

В качестве теплоносителей в промышленности наибольшее распространение имеют насыщенный водяной пар, вода, дымовые газы, а в качестве хладагентов -- аммиак, фреоны, рассол хлорида кальция, воздух, азот. Выбор вида теплоносителя или хладагента определяется их назначением, температурами процесса и стоимостью.

Теплопередача между средами происходит в стационарных и нестационарных условиях. При стационарном (установившемся) процессе поле температур в аппарате не изменяется во времени. При нестационарном (неустановившемся) процессе температуры изменяются во времени. Установившиеся процессы происходят в аппаратах непрерывного действия, а неустановившиеся - в аппаратах периодического, а также при пуске и остановке аппаратов непрерывного действия или изменении режима их работы.

Экологический аспект

В процессе сгорания топлива образуется много вредных для окружающей среды соединений. Даже образующийся углекислый газ не так безвреден, как может показаться на первый взгляд.

В промышленных районах в воздух попадают и другие примеси, например, оксид серы(IV), оксиды азота и пыль. Для борьбы с загрязнителями воздуха на дымоходах устанавливают специальные фильтры - поглотители вредных газов, в городах культивируют зеленые насаждения.

Также эффективны мощные сооружения на заводах, в метро и т. д., которые не только очищают воздух от пыли, бактерий и вредных примесей, но и обогащают его кислородом.

Список литературы

1. Кривандии В. А. [и др.] -- Теплотехника металлургического производства; М.: Мисис; 2002.

2. Кривандии В.А. [и др.] -- Металлургическая теплотехника; М.: Металлургия 1986.

3. Гусовский В.Л. [и др.] -- Современные нагревательные и термические печи; М.: Теплотехник; 2001, 2007.

4. Лисиенко В.Г. [и др.] -- Хрестоматия энергосбережения; М.: Теплоэнергетик; 2003.

5. Телегин А.С. [и др.] -- Тепломассоперенос; М.: Академкнига; 2002.

6. Лисиенко В.Г. [и др.] -- Топливо. Рациональное сжигание и технологическое использование; М.: Теплотехник; 2005.

7. Луканин В.В. -- Учебник; М.: Теплотехника; 2003.

8. Павловец В.М. -- Основы промышленной теплогенерации; Новокузнецк, СибГИУ; 2006.

9. Павловец В.М. -- Огнеупорные материалы; Новокузнецк, СибГИУ; 2010.

Подобные документы

Определение политропного процесса. Способы определения показателя политропы. Вычисление теплоемкости и количества теплоты процесса. Расчет термодинамических свойств смеси, удельных характеристик процесса. Проверка расчётов по первому закону термодинамики.

контрольная работа [170,2 K], добавлен 16.01.2013

Расчет горения топлива. Определение параметров нагрева металла и теплообмена в печи: в методической, сварочной зоне, время томления металла. Тепловой баланс: расход топлива и тепла, неучтенные потери тепла. Расчет рекуператора для подогрева воздуха.

курсовая работа [338,1 K], добавлен 14.05.2012

Расчет изменения внутренней энергии, работы расширения и тепла для адиабатного и политропного процессов. Расчет влагосодержания и энтальпию воздуха, поступающего в калорифер. Определение поверхности нагрева рекуперативного газо-воздушного теплообменника.

контрольная работа [4,8 M], добавлен 14.04.2013

Расчет горения топлива (смесь коксового и доменного газов). Определение теоретически необходимого и действительного количества воздуха, количества продуктов сгорания, их процентного состава и калориметрической температуры. Характеристика видов топлива.

контрольная работа [38,9 K], добавлен 28.04.2013

Расчет горения топлива. Объёмы компонентов продуктов сгорания, истинная энтальпия. Время нагрева металла в печи с плоскопламенными горелками. Расчет основных размеров печи. Определение расхода топлива. Выбор горелок для нагрева круглых труб в пакетах.

Файлы: 1 файл

Реферат №1.docx

Астраханский Государственный Университет

Реферат на тему:

Предмет теплотехники.Связь с другими отраслями знаний.Основные понятия и определения.

студент 3 курса

Аджигитов Р.М.

Теплотехника — общетехническая дисциплина, изучающая методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принцип действия и конструктивной особенности тепло- и парогенераторов тепловых машин, агрегатов и устройств. Теоретическими разделами теплотехники, в которых исследуются законы превращения и свойства тепловой энергии, а также процессы распространения теплоты являются техническая термодинамика и теория теплообмена . В развитии теплотехники и её теоретических основ большая заслуга принадлежит российским учёным. Д. И. Менделеев провёл фундаментальные работы по общей теории теплоёмкостей и установил существование для каждого вещества критической температуры. М. В. Ломоносов создал основы молекулярно-кинетической теории вещества и установил взаимосвязь между тепловой и механической энергией.

Теплотехника – наука, которая изучает методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принципы действия и конструктивные особенности тепловых машин, аппаратов и устройств. Теплота используется во всех областях деятельности человека. Для установления наиболее рациональных способов его использования, анализа экономичности рабочих процессов тепловых установок и создания новых, наиболее совершенных типов тепловых агрегатов необходима разработка теоретических основ теплотехники.

Различают два принципиально различных направления использования теплоты – энергетическое и технологическое. При энергетическом использовании, теплота преобразуется в механическую работу, с помощью которой в генераторах создается электрическая энергия, удобная для передачи на расстояние. Теплоту при этом получают сжиганием топлива в котельных установках или непосредственно в двигателях внутреннего сгорания.
При технологическом - теплота используется для направленного изменения свойств различных тел (расплавления, затвердевания, изменения структуры, механических, физических, химических свойств).
Такими теоретическими разделами являются техническая термодинамика и основы теории теплообмена, в которых исследуются законы превращения и свойства тепловой энергии и процессы распространения теплоты.

Термодинамика — наука, изучающая внутреннее состояние макроскопических тел в равновесии. По другому определению, термодинамика — наука, занимающаяся изучением законов взаимопреобразования и передачи энергии.
Подчеркнём, что термодинамика — это феноменологическая (описательная) теория макроскопических тел. Термодинамика ничего не знает про атомы и молекулы. Поэтому в рамках термодинамического подхода выражение для энтропии ниоткуда не выводится и сама энтропия никак не истолковывается. Теория, опирающаяся на молекулярное строение вещества, называется статистическая физика. Она, действительно, дает более глубокое обоснование термодинамики некоторых систем. Однако термодинамический подход, сам по себе, есть нечто, совершенно не требующее статистической физики.

Термодинамическая система

Техническая термодинамика (т/д) рассматривает закономерности взаимного превращения теплоты в работу. Она устанавливает взаимосвязь между тепловыми, механическими и химическими процессами, которые совершаются в тепловых и холодильных машинах, изучает процессы, происходящие в газах и парах, а также свойства этих тел при различных физических условиях.
Термодинамика базируется на двух основных законах (началах) термодинамики:
I закон термодинамики - закон превращения и сохранения энергии;
II закон термодинамики – устанавливает условия протекания и направленность макроскопических процессов в системах, состоящих из большого количества частиц.
Техническая т/д, применяя основные законы к процессам превращения теплоты в механическую работу и обратно, дает возможность разрабатывать теории тепловых двигателей, исследовать процессы, протекающие в них и т.п.

Объектом исследования является термодинамическая система, которой могут быть группа тел, тело или часть тела. То что находится вне системы называется окружающей средой. Т/д система это совокупность макроскопических тел, обменивающиеся энергией друг с другом и окружающей средой.
Изолированная система - т/д система не взаимодействующая с окружающей средой.
Адиабатная (теплоизолированная) система – система имеет адиабатную оболочку, которая исключает обмен теплотой (теплообмен) с окружающей средой.
Однородная система – система, имеющая во всех своих частях одинаковый состав и физические свойства.
Гомогенная система – однородная система по составу и физическому строению, внутри которой нет поверхностей раздела (лед, вода, газы).
Гетерогенная система – система, состоящая из нескольких гомогенных частей (фаз) с различными физическими свойствами, отделенных одна от другой видимыми поверхностями раздела (лед и вода, вода и пар).
В тепловых машинах (двигателях) механическая работа совершается с помощью рабочих тел – газ, пар.

Параметры состояния

Величины, которые характеризуют физическое состояние тела называются термодинамическими параметрами состояния. Такими параметрами являются удельный объем, абсолютное давление, абсолютная температура, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, концентрация, теплоемкость и т.д. При отсутствии внешних силовых полей (гравитационного, электромагнитного и др.) термодинамическое состояние однофазного тела можно однозначно определить 3-мя параметрами – уд. объемом (?), температурой (Т), давлением (Р).
Параметры состояния - физические величины, однозначно характеризующие состояние термодинамической системы и не зависящие от предыстории системы.
Давление - физическая величина, характеризующая интенсивность нормальных сил, с которыми одно тело действуют на поверхность другого.
Давление подразделяется на абсолютное, атмосферное, избыточное и вакуум.
Температура пропорциональна кинетической энергии частиц рабочего тела. Чем ниже температура, тем меньше кинетическая энергия.
Рабочее тело — газообразное, жидкое или плазменное вещество, с помощью которого осуществляется преобразование какой-либо энергии при получении механической работы, холода, теплоты.

Состояние термодинамической системы может быть равновесным и неравновесным. Равновесное состояние изолированной термодинамической системы характеризуется постоянством по всему объему, занимаемому системой, таких параметров, как давление (механическое равновесие) и температура (термическое равновесие). В неизолированной системе равновесное состояние однозначно определяется внешними условиями, т. е. давлением и температурой внешней среды. В равновесных термодинамических системах отсутствуют стационарные потоки, например, теплоты и вещества. Всякая изолированная система с течением времени приходит в равновесное состояние, которое остается затем неизменным, пока система не будет выведена из него внешним воздействием.
Параметры системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, связаны между собой, причем число независимых параметров состояния системы всегда равно числу ее термодинамических степеней свободы.

Уравнение состояния и термодинамический процесс

Основные т/д параметры состояния Р, ?, Т однородного тела зависят друг от друга и взаимно связанная между собой определенным математическим уравнением, который называется уравнением состояния.
Равновесным состоянием называется состояние тела, при котором во всех его точках объема Р, ? и Т и все другие физические свойства одинаковы.
Совокупность изменений состояния т/д системы при переходе из одного состояния в другое называется т/д процессом. Т/д процессы бывают равновесные и неравновесные. Если процесс проходит через равновесные состояния, то он называется равновесным. В реальных случаях все процессы являются неравновесными.
Если при любом т/д процессе изменение параметра состояния не зависит от вида процесса, а определяется начальным и конечным состоянием, то параметры состояния называются функцией состояния. Такими параметрами являются внутренняя энергия, энтальпия, энтропия и т.д.
Интенсивные параметры – это параметры не зависящие от массы системы (давление, температура).
Аддитивные (экстенсивные) параметры – параметры, значения которых пропорциональны массе системы (Объем, энергия, энтропия и т.д.).

Техническая термодинамика

Термодинамика опирается на фундаментальные законы, которые являются обобщением наблюдений над процессами, протекающими в природе независимо от конкретных свойств тел. Этим объясняется универсальность закономерностей и соотношений между физическими величинами, получаемых при термодинамических исследованиях. Первым началом термодинамики для изолированной системы является закон сохранения и превращения энергии; второе начало термодинамики характеризует направление процессов обмена энергией, протекающих в природе; и в качестве третьего начала термодинамики принимается принцип недостижимости абсолютного нуля.
Техническая термодинамика - раздел термодинамики, занимающийся приложениями законов термодинамики в теплотехники (занимается разработкой теории тепловых двигателей и установок) .
Термодинамика — наука о наиболее общих свойствах макроскопических физических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и о процессах перехода между этими состояниями.

ГОСТ

Теплотехникой принято называть науку, исследующую методы, с помощью которых получают, трансформируют, транспортируют и применяют теплоту. Занимается она принципами действия, конструкциями тепло и парогенераторов, тепловых машин и устройств.

Роль русских ученых в возникновении и развитии теплотехники

Русские ученые, инженеры и конструкторы внесли большой вклад в развитие теплотехники.

Еще в XVIII веке М.В. Ломоносов занимался теоретическими исследованиями и эмпирическими изысканиями в области теории теплоты.

заложил основы молекулярно-кинетической теории вещества;
установил связь между теплотой и механической энергией.

осуществил фундаментальные исследования в теории теплоемкостей;
научно обосновал подземной газификации топлива;
установил существование критических температур для веществ;

К.Э. Циолковский, К.В. Кирш, А.А. Радциг, В.И. Гриневский и ряд других ученых в конце XIX начале XX веков своими трудами, подготовили основы научного проектирования для множества тепловых агрегатов:

котлов;
тепловых двигателей;
ракет и др.

В первые годы Советской власти был разработан план ГОЭЛРО (Государственный план электрификации России), в соответствии с которым за 10-15 лет было необходимо построить 30 электростанций. К 1935 году этот план был перевыполнен.

Значение теплотехники как науки

Разработка теоретических основ теплотехники необходима для:

предложения самых рациональных способов использования теплоты;
проведения анализа экономичности процессов, текущих в тепловых установках;
создания комбинаций тепловых процессов для увеличения их эффективности;
создания и совершенствование тепловых агрегатов.

Без проработки теории было бы невозможно создание мощных паро- и газотурбинных установок с высокими начальными характеристиками пара и газа, реактивных двигателей, межконтинентальных баллистических ракет и множества других тепловых установок.

Готовые работы на аналогичную тему

Различают два разных направления применения теплоты:

При энергетическом применении теплота трансформируется в механическую работу.

При технологическом использовании теплоты, она служит для целенаправленного изменения свойств разных тел. Так, изменяя тепловое состояние тела можно его расплавить или добиться затвердевания, изменить структуру, механические и физические свойства и т.д.

В настоящее время энергетика в основном занимается трансформацией теплоты в механическую работу. Механическая работа при помощи генератора превращается в электрическую энергию, которая удобна в транспортировке на расстояние. Требующуюся для этих целей теплоту получают, сжигая топливо в топках паровых котлов или в двигателях внутреннего сгорания.

В структуру теории теплотехники входят:

техническая термодинамика;
теория теплообмена.

Техническая термодинамика

Термодинамикой можно назвать науку, которая исследует энергию и ее свойства. Основой термодинамики служат два эмпирических закона: первое и второе начала термодинамики. Эта наука стала интенсивно развиваться тогда, когда были сформулированы данные законы.

Первое начало термодинамики – это приложение закона сохранения энергии к тепловым явлениям.

$\Delta Q=\Delta U+A\, \left( 1 \right)$,

где $\Delta Q$ – количество теплоты, подводимое к системе, $\Delta U$ – изменение внутренней энергии системы; $A$ – работа термодинамической системы.

Второе начало термодинамики определяет направление тепловых процессов, идущих в природе:

$\Delta S\ge 0\left( 2 \right)$.

Энтропия ($S$) в замкнутой термодинамической системе не может убывать. Развитие процессов происходит в направлении увеличения энтропии.

Круг вопросов, подверженных рассмотрению и цели исследований делят термодинамику на:

физическую (общую);
химическую;
техническую.

Физическая термодинамика дает представление об общих теоретических основах термодинамики и законах превращения энергии при разнообразных физических явлениях.

Химическая термодинамика исследует тепловые эффекты разных химических реакций, определяются условия химического равновесия и т.д.

Техническая термодинамика рассматривает применение законов термодинамики к процессам трансформации тепла и работы. Получив исчерпывающую информацию о механизме реального термодинамического процесса, можно создать его схему течения для осуществления его полного термодинамического анализа. Смысл составления такой схемы в том, что из системы всех принимающих участие в процессе тел, выделяют рабочее тело (при его помощи реализуется процесс), остальные тела рассматривают в качестве источников (или поглотителей) тепла.

Главным содержанием прикладной термодинамики является определение полезной работы процесса и количества переданной теплоты в нем.

Для глубины понимания физического смысла исследуемых процессов прикладная термодинамика совместно с методами термодинамики использует молекулярные и статистические исследования.

Теория теплообмена

Теория теплообмена – это наука, исследующая законы распространения и передачи теплоты между телами.

Выделяют три варианта теплообмена:

теплопроводность (кондукция),
конвекция,
тепловое излучение.

Теплопроводность – перенос тепла, который появляется при непосредственном контакте тел.

В жидкостях совместно с процессом теплопроводности теплота может распространяться при перемещении и перемешивании более и менее нагретых частей жидкости. Данный вид переноса теплоты называют конвекцией.

Конвективным теплообменом (теплоотдачей) называют явление теплопередачи при соприкосновении стенки с жидкостью в результате теплопроводности и далее распространение теплоты в жидкости в результате конвекции. Теплоотдачей называют и процесс, текущий в обратном направлении.

Лучеиспусканием (тепловым излучением) называют перенос энергии электромагнитными волнами между двумя излучающими поверхностями.

При тепловом излучении идет двойной переход энергии:

тепловая энергия переходит в лучистую энергию на поверхности тела, которое излучает тепло;
лучистая энергия переходит в тепло на поверхности тела, которое поглощает тепло.

Процессы теплопроводности, конвекции и лучеиспускания часто идут одновременно.

Теплоэнергетика – отрасль теплотехники, занимающаяся преобразованием теплоты в другие виды энергии, главным образом в механическую и электрическую. Механическая энергия генерируется в теплосиловых установках, а используется для привода каких-либо рабочих машин или электромеханических генераторов, с помощью которых вырабатывается электроэнергия. Для прямого преобразования теплоты в электроэнергию служат термоэлектрические генераторы, термоэмиссионные преобразователи; перспективны быстро совершенствуемые магнитогидродинамические генераторы.

Актуальность темы в том, что развитие теплоэнергетики всегда играло одну из ведущих ролей в процессах становления народного хозяйства во многих странах мира.

Переработка нефти дает около 39% от мирового потребления электроэнергии, угля – примерно 27%, газ – до 24%. Получается, что на долю теплоэнергетики приходится 90% от суммарно выработанного объема электростанций мира. В России используется комбинированное производство, и треть мощности тепловых электростанций приходится на теплоэлектроцентрали, обеспечивающие не только производство электроэнергии, но и участвующие в системах централизованного теплоснабжения. При этом тепловые электростанции составляют основу нашей электроэнергетики, вырабатывая до 70% электроэнергетики

Степень изученности. В разработке данной темы были использованы работы таких авторов как: Андреев Р. Н., Бессонов Л. А., Городов О. А., Крылов Ю. А., Сазанов Б. В., Щербаков Е. Ф. и др.

Целью данной работы является изучение теплоэнергетики и теплотехники, исходя из поставленной цели, были определены следующие задачи:

рассмотреть задачи и проблемы теплоэнергетики;
исследовать устройство и функционирование ТЭС;
охарактеризовать теплотехнику как науку;
проанализировать профессию теплотехник.

Фрагмент работы для ознакомления

1 Задачи и проблемы теплоэнергетики

Теплоэнергетика – это отрасль энергетики, в центре внимания которой находятся процессы преобразования тепла в другие виды энергии. Современные теплоэнергетики, основываясь на теории горения и теплообмена, занимаются изучением и усовершенствованием существующих энергоустановок, исследуют теплофизические свойства теплоносителей и стремятся минимизировать вредное экологическое воздействие от работы тепловых электростанций.

Тепловая энергетика немыслима без теплоэлектростанций. Тепловые энергоустановки функционируют по следующей схеме. Сначала топливо органического происхождения подаётся в топку, где оно сжигается и нагревает, проходящую по трубам воду. Вода, нагреваясь, преобразуется в пар, который заставляет вращаться турбину. А благодаря вращению турбины активизируется электрогенератор, благодаря которому генерируется электрический ток. В качестве топлива в тепловых электростанциях используется нефть, уголь и другие невозобновляемые источники энергии.

2 Устройство и функционирование ТЭС

Тепловая энергетика производит свыше 2/3 электроэнергии страны.

Тепловой электростанцией называется комплекс оборудования и устройств, преобразующих энергию топлива в электрическую и тепловую энергию. Они характеризуются большим разнообразием и их можно классифицировать по различным признакам:

3 Теплотехника как наука

Теплота широко используется во всех областях хозяйственной деятельности человека и его нормального жизнеобеспечения. Разработка теоретических основ теплотехники необходима для установления наиболее рациональных способов использования тепловой энергии, анализа экономичности рабочих процессов тепловых установок и создания новых, наиболее совершенных типов тепловых.

4 Профессия теплотехник

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, теплоэнергетика теплоэнергетика отрасль энергетики, основанная на преобразовании теплоты в другие виды энергии, гл. обр. в механическую и электрическую. Механическая энергия генерируется в теплосиловых установках и используется для привода в действие каких-либо рабочих машин или электромеханических генераторов, с помощью которых вырабатывается электроэнергия. Для прямого преобразования теплоты в электроэнергию служат термоэлектрические генераторы, термоэмиссионные преобразователи.

Перспективны быстро совершенствуемые магнитогидродинамические генераторы.

Список литературы [ всего 11]

Андреев, Р. Н. Теория электрической связи. Курс лекций. Учебное пособие / Р. Н. Андреев, Р.П. Краснов, М. Ю. Чепелев. - Москва: РГГУ, 2014. - 230 c.
Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. Учебник / Л.А. Бессонов. - М.: Юрайт, 2016. - 702 c.
Брюханов, О. Н. Тепломассообмен / О.Н. Брюханов, С. Н. Шевченко. - Москва: Машиностроение, 2012. - 464 c.
Городов, О. А. Введение в энергетическое право. Учебник / О. А. Городов. - M.: Проспект, 2015. - 224 c.
Конституционные основы энергетического права. Учебное пособие / В. В. Комарова и др. - М.: КноРус, 2016. - 180 c.
.

Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.

* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.

Читайте также: