Podstawowe Jednostki SI ( w Technice cieplnej):

-masy (m), kg

-liczność(n), kmol

-temp. (T), K

-wymiar liniowy (l), m

-czas (r-tał), s-sec.

Pochodne jednostki Ukł. SI:

-siła F=m*a ; kg*m/s2=N

-praca P=F*l ; N*m=J= W*s

-moc N=P/r-(tał) ; J/s=W

-ciśnienie p=F/A ; N/m2=Pa

Spójność (koherentność)- przy tworzeniu jednostek pochodnych układu SI w definicji występuje zawsze mnożnik równy 1.

Jednostki krotne (SI)- tworzymy mnożąc jednostki podstawowe i pochodne przez 10 z wykładnikami +_ 1,2,3,6,9,12(...).

-w ramach układu SI

J=N*m= W*s

Pa=N/m2

-między układem SI a układem technicznym:

kcal=4,187kJ = 1,163*10-3 kWh.

KWh= =360kcal=3600kJ

KG= 9,81N

Stałe fizyczne:

g=9,81m/s2

v-n=22,7 m3n/kmol- objętość w warunkach normalnych.

pn-=1000hPa Tn=273,15 K=O stop. C

R=(MR)=8315 J/kmol*K - uniwers. stał. gaz.

Układ termodynamiczny część przestrzeni ograniczona częścią materialną lub abstrakcyjną zwaną osłoną bilansową.

Otwarty gdy przez osłonę przepływa materia.

Zamknięty gdy ilość materii w układzie jest stała.

Układ termodynamiczny zamknięty( bilans ciepła):

m*c*t1+_=Q1-2=m*c*t2

Układ termodynamiczny otwarty:

m*c*T1=N+Q1-2+m*c*T2

Parametr termodynamiczny- to każda wielkość fizyczna zależna od stanu układu a nie jego historii T, p Delta Delta T= Delta p itp.

Wyrażenie Pfaffa- to wielkości zależna od historii np. praca, ciepło a ich zmiany tych wielkości przy zmianie tych parametrów od 1->2 ciepło przemiany zależy od historii.

l1->2 , kJ/kg q1-2

Klasyfikacja gazów-

Gaz doskonały- nie skrapla się, ma stałe ciepło właściwe, spełnia prawa gazowe c=const.

Gaz pół doskonały- nie skrapla się, nie ma stałego ciepła właściwego, spełnia prawa gazowe.(spaliny) c=/const.

Gaz rzeczywisty- nie spełnia żadnego wyżej podanego warunku, skrapla się nie ma stałego ciepła właściwego i nie spełnia prawa gazowego. (mgła)

P*v=R*T (1) v, m3/kg

Podciśnienie- niższe od otoczenia

Cisnienie nemometryczne to ciśnienie jest wyższe od otoczenia

Ciśnienie barometryczne jest takie same jak otoczenia.

Ciśnienie dynamiczne:

Rurka Prandtla

MIESZANINY:

Prawo Daltona- każdy składnik mieszaniny zachowuje się tak jakby sam zajmował całą przestrzeń a powstałe składniki nie istniały.

i-1,2,3... składniki mieszaniny

Mnemotechniczna reguła zapisu- jeżeli dana wielkość techniczna ma ilość substancji wyrażoną w jednostce masy to we wzorach stosujemy udziały masowe, gdy w jednostkach liczności materii (kmol) to udziały są molowe, gdy w jednostkach objętości udziały objętościowe;

Wykorzystanie przy opisie:

Spalin mieszaniny produktow spalania CO2, CO, SO2

Powietrza- mieszanina N2, O2 (Ar, He, ...) śladowe ilości

Powietrza wilgotnego (T, kg) + ( D, kg)

PRACA (1 Zas. Termod.)

L=F*s; dL= f*ds.; F=p*A;

DL=p*A*ds; dL=p*dV/ :m

DL= p*dv <- definicja pracy.

Rodzaje pracy:

-praca bezwzględna

dl= p*dv

-praca techniczna

dlt= -v*dp - związana jest z pracą wynikającą ze zmiany ciśnienia w stałej objętości ( turbiny, wentylatory)

-praca indykowana- wynikająca z działania rzeczywistych wartości ciśnienia na powierzchni (tłoka, łopatek wirnika) jest funkcją ciśnienia indykowanego

Li=f(pi) i-indykowana

-praca efektywna (użyteczna)- to praca nierówna na wale silnika, jest funkcją umownej wartości ciśnienia efektywnego.

Le=f(pe)

1 Zasada Termodynamiki: w formie bilansowej wyraża związki między pracą, ciepła zmianą energii lub entalpii, w postaci różniczkowej zapisujemy:

1. dq=dv+dl= cw*dT+pdv

Ciepło doprowadzone do czujnika termodynamicznego ilości może zwiększyć jego energię I wykonać pracę:

Wnioski:

-praca może być wykonana tylko kosztem doprowadzonego ciepła lub spadkiem energii wewnętrzne.

-nie można zbudować silnika, który w sposób ciągły może pracować bez dopływu ciepła zewnętrznego.

2. entalpia h=v+pv

dh=dv+pdv+vdp

dv=dh-pdv-vdp

dq=dh-pdv-vdp+pdv

(2.)

1 ZASADA TERMODYNAMIKI którą można wyrazić poprzez równanie różniczkowe dq=dv+dl nie określa warunków zmiany ciepła w prace, każdą prace można w całości zamienić w ciepło np. poprzez tarcie, ale uzyskanego w ten sposób ciepła, nie można spowrotem zamienić ( w calości) w prace.

Dq=dl gdzie du=0

Powyzsza sprzeczność rozwiązuje 2 ZASADA TERMODYNAMIKI:

-wg. Schmidta- tarcie jest przemianą nieodwrcalną. Pracę można tarciem zamienic w ciepło lecz z tego ciepła nie można uzyskać całej pracy.

-wg. Chausisa- ciepło nie może przejść samorzutnie od ciała o temperaturze nizszej do ciała o temperaturze wyższej. Możliwe to jest tylko po doprowadzeniu pracy z zewnątrz.

Z 2 ZASADY TERMODYNAMIKI: wynika następujący wniosek dla silników cieplnych: ciepła pobranego ze źródła górnego nie można zamienić w pracę bez odprowadzenia ciepła do źródła dolnego.

PODSTAWOWE PRZEMIANY GAZÓW DOSKONAŁYCH

-przemiana izobaryczna p=const

-przemiana izohoryczna v=const

-przemiana izotermiczna

t=const

-adiabatyczna (bez wymiany ciepła

-politropowa

Przemiana adiabatyczna odwracalna (bez żadnych strat) nazywana jest przemianą izentropową.

OBIEGI PRAWO I LEWO BIERZNE Silniki, chłodziarki, pompy ciepła każde z nich pracuje przy przepływie ciepła między dwoma źródłami; górnym i dolnym z jednoczesnym odprowadzeniem (silnik) lub doprowadzeniem (chłodziarka, pompa ciepła) pracy.

TG- temp. Żródła ciepła górnego

TD- ----||----- dolnego

To- temp.otoczenia

Qd- ciepl. Dopr

Qz- ciepl. Odpro.

Lob praca wlasciwa doprowadzona.

Sprawność

a.)w silniku kosztem ciepła spalania, odprowadzając część ciepła do źródła dolnego otrzymujemy pracę lob.

(qd)->(qz)->(lob)

b.)w chlodziarce

kosztem doprowadzonej lob pobieramy ilość źródła ciepła dolnego o temp. Niższej od temperatury otoczenia odprowadzając ciepło qz do źródła górnegoo temp. Tq>To

(lob)->(qd) (qz=qd+lob) TG>To

TD<To

c.)w pompie cieplnej kosztem doprowadzonej pracy lob ciepło pobierane z otoczenia w jakieś ilości qd odprowadzane jest do źródła górnego w ilości qz równe (qz=qd+lob).

Obieg silnikowy CARTONA

Jak każdy obieg

silnikowy , jest obiegiem prawobierznym, jest to obieg odwracalny, najbardziej ekonomiczny ze wszsytkich obiegów, składa się z dwóch przemian izentropowa oraz izotermicznego doprowadzenia i odprowadzenia ciepła.

Sprawność obiegu CARTONA i innych też zależy od temp. Źródła ciepła. Podwyższenie temperatury źródła gór. Tg powoduje wzrost sprawności w silnikach rzeczywistych poprawa na tej drodze sprawności ograniczone jest min. Właściwościami materiałów wykorzystywane do budowy silników.

Oieg OTTO:

Teoretyczny obieg

porównawczy w silniku zapłonu iskrowego składa się z 2 przemian adiabatycznych sprężania 1-2, i rozprężania 3-4

oraz izochorycznego doprowadzenia przemiana 2-3 i odprowadzenia przemiana 4-1 ciepła.

L. Oktanowa

To procentowa obj. Zawartośc izooktanu C8H18 przyjmowanego jako wzór paliwa całkowicie odpornego na spaliny detonacyjne w mieszaninie z heptanem C7H16 całkowicie nieodporne na spal. Detonacyjne- odpowiadająca odporności na spalanie detonacyjne danego paliwa.

Paliwo LO=95 paliwo o właściwoaściach przeciwstykowych-95% izooktan (C8H14)

-5% heptan (C7H16)

zakres zmieności paliw oktanowych:

0<(LO)<100

OBIEG PROSTY CZUŁA JOUL'A

Jest to teoretycznie obieg porównawczy turbin gazowych. Z zamkniętym obiegiem gazu

1Moc doprowadzona z paliwem (Qb) jest ona proporcjonalna za strumieniem pal.

2Moc obiegu porównawczego- teoretyczna silnika (Nt)

3Moc indykowana- sprawność indykowana z def. Spraw. Indykowanej będącej funkcją rzeczywistych zmian parametrów gazu w cylindrach silnika

Moc indykowana jako f. Śred. Ciśnienia indukowanego przy badaniu

Cisnienie efektywne

Moc efektywna moc użyteczna- sprawność mechaniczna

STANY PALIWA

Stałym- cehcuja się najbardziej złożonym precesem spalania z fazami suszenia, odgzowania i dopalania powstających gazów.

Ciekłe- przez spalaniem wymagają odparpowania, a spaleniu ulegają pary tych związków.

Gazowe-prosty przebieg procesu spalani, wyłącznie faza gazowa.

Para wodna- to gaz rzeczywisty otrzymany w wyniku przemiany wody z fazy ciekłej w fazę gazową.

Procesy parowania- powierzchniowy istotny dla suszenia

Para nasycona- to para w równowadze z cieczą z którą powstała.

Para nasyconamokra- to mieszanina pary nasyconej suchej z czasteczkami cieczy w stanie wrzenia.

Para nasycona sucha- to para o temp. Dużej bez fazy ciekłej.

Stopień suchości- Para

*

Entalpia wody

Entalpia wody wrzącej

Ciepło parowania(entalpia parowania) to ilość ciepła potzrebna do zamiany p=const kg wody wrzącej

WYMIANA CIEPŁA

Straty cieplne obiektu, konwekcyjne wymiany ciepła (przenikania).

-ustalona t=(x,y,z)gdy termostat utrzymuje temperature na stałym poziomie.

-nieustalona t=(x,y,z,r-tał)

Formy fizyczne przekazywania ciepła:

Przewodzenie

Konwekcji

Promieniowania

Przenikanie ciepła

To przepływ ciepła przez przegrody, w którym uwzględniamy konwekcyjne wnikanie ciepła oraz przewodzenie.

*Gęstość strumienia ciepła:

Przewodznie FOURIERA

*( dla jedno kierunkowego przepływu ciepła t=t(x)

Przewodzenie ciepł przewodami cylindrycznymi- rurociągi cechuje zmiana powierzchni na drodze wymiany ciepła

Prawo NEWTONA

Strumień ciepła wymieniamy między płynem a powierzchnią, jest proporcjonalny różny temp. I powierzchni oraz współczynnika wnikania ciepła.

Ciepło spalania

*

Definicja powietrza wilgotnego- mieszanina pory wodnej D,kg i gazu suchego G;kg.

Wymiennik współrzędowy

Spalanie zupełne- składniki utleniają się do postaci zawiązków końcowych.

Spalanie całkowite- gdy cała masa spalanej substancji ulegnie spaleniu.

Wymienić przemiany pary wodnej

-izobaryczne-

ogrzewanie oziębianie

-adiabatyczne-

rozpręża

-izentalpowe-

dławienie pary

N=m*c*(T1-T2)-Q1-2

dq=dh+dlt=cp*dT-vdp

---