Дзюбенко Б.В. Термодинамика

Учебное пособие для вузов. — М.: МАИ, 2006. — 273 с.: ил.В предлагаемом студентам учебном пособии по курсу «Термодинамика» излагаются законы термодинамики и методы термодинамического расчета применительно к различным термодинамическим процессам и системам (ТС) с идеальными и реальными газами, в том числе и при наличии протекания в системах химических реакций. Рассматриваемые в данном курсе термодинамические системы моделируют условия работы ракетных и авиационных двигателей и их отдельных элементов. При этом наряду с методом круговых процессов, в работе широко используется метод термодинамических потенциалов (характеристических функций) для анализа протекающих в элементах двигателей термодинамических процессов и определения выходных параметров двигателей с использованием предлагаемых методов термодинамического расчета.Данное учебное пособие представляет собой краткое изложение курса лекций, которые читаются в течение ряда лет в соответствии с утвержденной программой студентам факультета двигателей летательных аппаратов МАИ и призвано облегчить усвоение курса студентами. Пособие иллюстрировано расчетами и содержит справочный материал, необходимый для решения практических задач.Книга может представить также интерес для специалистов, работающих в области авиации, космоса, ракетостроения и энергетики.Основные понятия и определения термодинамики
Формы движения материи, виды энергии, работа и теплообмен
Термодинамическая система
Вещество. Фазы. Агрегатные состояния
Состояние термодинамической системы. Параметры и функции состояния
Термодинамические процессы и их классификация
Уравнения состояния вещества
Термические и калорические уравнения состояния
Термические уравнения состояния для идеального газа
Термические уравнения состояния для реальных газов
Смеси веществ
Способы задания состава смеси. Закон Амага
Соотношения для смесей идеальных газов. Закон Дальтона
Теплоемкость
Виды теплоемкости
Уравнение Майера
Теплоемкость химически реагирующей термодинамической системы
Первый закон термодинамики
Уравнение первого закона термодинамики для сложной открытой системы в общем виде
Уравнение 1-го закона термодинамики для проточной термодинамической системы
Второй закон термодинамики
Сущность второго закона термодинамики. Равновесные и неравновесные состояния, обратимые и необратимые процессы
Математическое выражение 2-го закона термодинамики. Три составляющие изменения энтропии термодинамической системы
Энтропия изолированной термодинамической системы
Объединенные выражения первого и второго законов термодинамики
Различные формы записи объединенных выражений
Характеристические функции и дифференциальные соотношения взаимности термодинамики
Максимальная и минимальная работы процесса
Термодинамические потенциалы
Условия равновесия термодинамической системы
Термодинамическое сродство
Связь между изобарной и изохорной теплоемкостями в общем виде
Расчетные выражения для скорости звука в общем виде
Максимальная и минимальная теплоты процесса
Термохимия
Формы записи уравнений химических реакций в общем виде
Понятие пробега химической реакции
Изохорный и изобарный тепловые эффекты химических реакций и связь между ними
Зависимость тепловых эффектов химических реакций от температуры. Формула Кирхгофа
Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Стандартное состояние вещества
Система отсчета энтальпий. Формулы для расчета энтальпий
Приведенная энергия Гиббса и связь ее с другими термодинамическими величинами
Представление термодинамических свойств индивидуальных веществ в справочной литературе
Расчет свободной энергии Гиббса и энтропии веществ при давлении, отличном от давления при стандартных условиях
Расчет свободной энергии Гиббса для реальных газов и растворов. Летучести и активности
Третий закон термодинамики
Отдельная химическая реакция
Химическое сродство. Направление протекания и условия равновесия химической реакции
Выражения для предельных значений пробега химической реакции
Закон действующих масс. Уравнения для расчета константы равновесия в общем случае и для газообразных и конденсированных систем
Константы равновесия Кр, Кх, Кс и связь между ними
Три способа расчета констант равновесия химической реакции
Зависимость константы равновесия от температуры. Уравнение изобары химической реакции. Аппроксимация константы равновесия по температуре
Производные констант равновесия Кх и Кс по температуре и давлению
Закон действующих масс для реальных газов и растворов
Равновесие между конденсатом и паром. Закон Рауля
Методы расчета термодинамических свойств химически реагирующих систем
Постановка задачи и порядок ее решения
Структура и список уравнений, входящих в систему уравнений химического равновесия
Балансные уравнения для решения различных задач
Расчет давления, температуры и состава для систем с одной химической реакцией
Графоаналитический метод решения СУХР для камеры сгорания ЖРД
Расчет СУХР для заданного сечения сопла
Задание состава топлива. Коэффициент избытка окислителя
Термодинамический расчет ракетного двигателя с учетом одной ХР графоаналитическим методом
Решение СУХР для систем с одной химической реакцией методом Ньютона
Расчет производных от состава
Расчет давления, температуры и состава для термодинамических систем с произвольным числом химических реакций
Расчет состава диссоциированного газа. Понятие о степени диссоциации газа
Расчет состава ионизированного газа
Термодинамические политропные процессы с идеальными газами
Вывод уравнения политропного процесса в р-V координатах
Расчет теплоты, работы, изменений внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Уравнение политропных процессов в Т-S координатах
Частные случаи политропных процессов (изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный)
Исследование политропных процессов
Тепловые машины и компрессоры
Классификация тепловых машин. Циклы замкнутые и разомкнутые, прямые и обратные
Термические коэффициенты, характеризующие работу тепловой машины. Термические коэффициенты машин, работающих по циклу Карно
Тепловой двигатель
Холодильная установка
Тепловой насос
Регенеративные циклы
Необратимый цикл Карно
Газовые циклы поршневых двигателей
Цикл Отто
Цикл Дизеля
Цикл Тринклера
Газовые циклы реактивных двигателей и газотурбинных установок
Цикл Брайтона
Цикл Гемфри
Цикл жидкостного ракетного двигателя
Методы сравнения эффективности различных циклов
Газовые поршневые компрессоры. Расчет работы сжатия. Характеристики одно- и многоступенчатых компрессоров. Потери на сжатие
Термодинамика потоков жидкости и газа
Модель течения и основные допущения, уравнения энергии, Бернулли, неразрывности и состояния для одномерного стационарного потока
Уравнение обращения воздействия. Сопла и диффузоры
Параметры торможения
Расчет располагаемой работы, скорости истечения и расхода газа
Особенности истечения газа через суживающиеся сопла
Истечение газа из сопла Лаваля. Расчетные и нерасчетные режимы работы
Адиабатное дросселирование газа и пара
Эффект Джоуля-Томсона
Водяные пары
Основные понятия и определения
Фазовая диаграмма р-Т для однокомпонентной равновесной термодинамической системы
Паровая диаграмма р-V. Расчет количества теплоты, затраченной на процесс парообразования
Уравнение Клапейрона-Клаузиуса для фазового перехода «жидкость-пар»
Изображение графиков различных процессов на р-V-диаграмме
Паровая диаграмма T-S
Паровая диаграмма H-S. Расчет теплоты, работы, изменений внутренней энергии и энтальпии с помощью этой диаграммы
Термодинамические циклы паросиловых установок, работающих по циклу Ренкина и циклу Карно
Основы эксергетического метода термодинамического анализа
Функция работоспособности рабочего тела в проточной термодинамической системе. Понятие эксергии
Функция работоспособности теплоты
Функция работоспособности рабочего тела в непроточной системе
Выражение для расчета максимальной полезной работы. Закон Гюи-Стодолы. Эксергетический КПД
Применение методов эксергетического анализа
Адиабатное расширение рабочего тела
Газотурбинная установка
Список литературы
Некоторые типичные задачи по курсу «Термодинамика» и их решение
Таблицы термодинамических свойств некоторых индивидуальных веществЦифровое издание отличного качества с копируемым текстом.Термодинамика, физическая и коллоидная химия, смежные вопросы: аннотированный список литературы