Составители:
Рубрика:
4 5
В настоящее время примерно 80% электроэнергии вырабатывается на
тепловых электростанциях, использующих органическое топливо, запасы ко-
торого быстро истощаются. В силу этого значение термодинамики как науки
об эффективном преобразовании энергии возрастает с каждым годом. В XXI в.
значительно увеличится доля электроэнергии, вырабатываемой на атомных и
парогазовых электростанциях, как наиболее экономичных (коэффициент по-
лезного действия парогазовых турбин достигает 58%).
Перспективно использование возобновляемых источников энергии, та-
ких как солнечная энергия, энергия ветра и геотермальных вод, приливов
и отливов морей и океанов, прирост биомассы растений и биогаз отходов
животноводства.
Важным инструментом экономии энергии и топлива являются тепло-
вые насосы, которые позволяют использовать огромные запасы низкопотен-
циальной энергии тел природы (солнца, воды, земли, жидкостей, воздуха
и газов) для тепло- и хладоснабжения, кондиционирования воздуха, нагрева-
ния и охлаждения окружающей среды.
Глава 1. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
1.1. Предмет технической термодинамики
Термодинамика – наука об энергии и закономерностях перехода одной
формы энергии в другую. Техническая термодинамика изучает вопросы вза-
имного превращения только теплоты и работы. Основой технической термо-
динамики являются первый и второй законы термодинамики.
Первый закон термодинамики является частным случаем закона сохра-
нения энергии в отношении взаимного преобразования теплоты и работы.
Второй закон термодинамики устанавливает направление процессов,
протекающих в тепловых системах и двигателях.
Использование двух законов термодинамики с применением математи-
ческого аппарата позволяет анализировать как энергетические процессы, так
и термодинамические свойства тех веществ, которые участвуют в этих про-
цессах.
Преобразование теплоты в работу в тепловом двигателе осуществляет-
ся посредством рабочего тела (пара или газа). В этом случае пар и газ можно
рассматривать в качестве примера термодинамической системы, под которой
понимается совокупность тел, участвующих в энергетическом взаимодействии
с окружающей (внешней) средой.
1.2. Параметры состояния рабочего тела
Параметрами состояния газа или пара называются величины, характе-
ризующие газ в данном состоянии. К основным параметрам состояния, с по-
мощью которых могут быть описаны процессы взаимного преобразования
теплоты и работы, относятся давление, температура и удельный объем.
Давление. Сила, приходящаяся на единицу поверхности, называется
удельным давлением, или просто давлением.
Абсолютное давление, обозначаемое буквой p, есть полное давление,
производимое газом или паром. Если абсолютное давление больше давления
внешней среды – барометрического давления p
б
, то
б
из
ppp
+
=
,
где
из
p
– избыточное (над атмосферным) давление, измеряемое маномет-
ром.
Если абсолютное давление газа меньше атмосферного, то
вак
б
ppp
-
=
,
