Читать онлайн «Тепловые устройства и инновации на основе термодинамики: Учебное пособие»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» А. А. Черный ТЕПЛОВЫЕ УСТРОЙСТВА И ИННОВАЦИИ НА ОСНОВЕ ТЕРМОДИНАМИКИ Учебное пособие Пенза 2009  УДК 347 Черный А. А. Тепловые устройства и инновации на основе термоди- намики: Учеб. пособие. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2009. - 59 с. Рассмотрены тепловые устройства и инновации на основе термоди- намики. Приведены изобретения, контрольные вопросы. Учебное пособие подготовлено на кафедре «Машины и технология литейного производства» и в Научно-исследовательском институте плавки литейных сплавов при Пензенском государственном университете. Оно предназначено для студентов всех форм обучения по специальности «Маши- ны и технология литейного производства» и других инженерных специаль- ностей. Его можно использовать при выполнении творческих работ на уров- не изобретений, полезных моделей, промышленных образцов, авторских раз- работок. Рецензенты: Научный совет Пензенского научного центра; А. С. Белоусов, главный металлург ОАО «Пензадизельмаш» © А. А. Черный, 2009 2  ВВЕДЕНИЕ В технике широко используются устройства, в которых применяется теплота. Теплота – это такая форма передачи энергии, при которой осуществ- ляется обмен энергией между хаотически движущимися частицами взаимо- действующих тел. Процесс передачи внутренней энергии без совершения ра- боты называется теплообменом. Теплота, как и работа, являются не видом энергии, а формой ее передачи. Наиболее общие свойства системы описывают три начала термоди- намики. Первое начало термодинамики – это закон сохранения энергии. Вто- рое начало термодинамики гласит, что энтропия (хаос) в замкнутой системе стремится к увеличению. Третье начало утверждает, что по мере приближе- ния температуры к абсолютному нулю энтропия системы стремится к нулю. Теплообменные процессы являются неотъемлемой частью многих производственных процессов. Теплота передается теплопроводностью, кон- векцией, излучением. Происходят обратимые и необратимые процессы, кру- говые процессы (циклы). Широко применяются тепловые двигатели, в кото- рых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию. В литейном производстве используются шахтные плавильные печи – газовые вагранки, совершенствование которых на уровне изобретений продолжается. В учебном пособии приводятся сведения о двигателях внутреннего сгорания, газовых вагранках, изобретениях, разработанных с учетом законо- мерностей термодинамики, теплопередачи, процессов горения, теплообмена, физических и химических взаимодействий. Учебное пособие позволяет выявить новые направления по совер- шенствованию тепловых устройств, повышению эффективности тепловых процессов. 3  ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ Возникновение термодинамики начинается с работы С. Карно (тер- мин "термодинамика" введен Б. Томпсоном).