Введение. Методическое пособие по курсу «Теплотехника»

Методическое пособие по курсу «Теплотехника»

Ижевск 2010

УДК 621.1(07)

ББК 31.3р30

К 24

Печатается по решению учебно-методического совета ГОУВПО «Удмуртский государственный университет»

Рецензент: Кулагин А.В., к.т.н., доцент кафедры «Сопротивление материалов» ГОУВПО «Ижевский государственный технический университет»

К 24 Методическое пособие по курсу «Теплотехника». /сост. А.И. Карманчиков. Ижевск: Изд. «Удмуртский университет», 2010. 89 с.

В методическом пособии представлен лекционный материал и рассматриваются задачи по курсу «Теплотехника». Изучение курса позволяет овладеть основами технической термодинамики, теплопередачи и методами теплового расчета открытых и закрытых систем.

Представленные в пособии теоретический материал и задачи формируют навыки инженерных расчетов, и готовят студентов к изучению последующих курсов технических дисциплин, выполнению курсовых и дипломных работ. Для закрепления полученных теоретических знаний даны условия задач для самостоятельной работы и контрольных работ, со значениями необходимых исходных величин, в соответствии с вариантом работы.

Пособие предназначено для студентов, осваивающих технологию теплоэнергетических расчетов.

УДК 621.1(07)

ББК 31.3р30

© Издательство «Удмуртский университет», 2010

© Карманчиков А.И., 2010

Предисловие

В методическом пособии представлен лекционный материал по курсу «Теплотехника», имеющий отношение к практическим задачам, представленным в контрольной работе. Изучение курса позволяет овладеть основами технической термодинамики, теплопередачи и методами теплового расчета открытых и закрытых систем. Для закрепления полученных теоретических знаний проанализированы решения типовых задач, даны условия задач для самостоятельной работы и контрольных работ.

Альтернативой выполнения контрольной работы может быть патентоспособное техническое решение (устройство, технология), в основе которого лежат освоенные в курсе теплотехники законы, явления и процессы. Теплотехника уже послужила толчком для многих изобретений, хотя и плохое знание теплотехники может стать поводом к созданию работоспособных (или неработоспособных) конструкций и устройств. Многие изобретатели, вопреки известным законам термодинамики, продолжают создавать «вечный двигатель». Полученные знания открывают широчайшие возможности для создания многих и многих патентоспособных технических решений. Студенты, выбравшие вариант практического освоения материала (изобретательский путь), могут рассчитывать на помощь и поддержку в оформлении заявки на изобретение или полезную модель. Университет может оказать помощь в оплате соответствующих патентных пошлин. Найденное техническое решение может быть положено в основу курсового или дипломного проектирования. Выпускник вуза, являющийся автором изобретения или полезной модели, существенно повышает свою конкурентоспособность на рынке труда. Наличие объектов интеллектуальной собственности говорит о зрелости специалиста, о его творческом потенциале. Вашим девизом должна стать фраза: «Нет предела совершенству!».

Для закрепления полученных теоретических знаний даны условия задач для самостоятельной работы и контрольных работ, со значениями необходимых исходных величин, в соответствии с вариантом работы.

Введение

Зарождение теплотехники связывают с именем древнегреческого ученого Герона Александрийского (II в.н.э.), построившего с использованием принципа «движущейся силы огня» множество различных паровых машин-игрушек, вершиной которых был прообраз реактивно-турбинного двигателя Эолопил (Эол – бог ветра в греческой мифологии; тогда считали, что вода при нагревании превращается в воздух). Он представлял собой полый металлический шар с впаянными в его противоположные полушария открытыми трубками, загибающимися в разные стороны. При нагревании воды в шаре пар выбрасывался из трубок, создавая реактивные силы, под действием которых шар вращался в трубчатых опорах. Низкий уровень науки и техники и отсутствие потребности в новом двигателе у общества остановили его разработку почти 1700 лет.

В 1681 г. Французский физик Дени Папен (1647-1714) изобрел паровой котел, впервые дал правильное термодинамическое описание процессов в цилиндре своей машины. В 1763 г. Русский инженер И.И.Ползунов (1728-1766) предложил и к 1766 г. построил двигатель работающий на угле, холостой ход исключался благодаря наличию двух цилиндров, работающих на общий вал, парораспределение было автоматическим, однако машина оставалась пароатмосферной. Изобретатель умер до пуска машины, которая после небольшой поломки была остановлена и забыта.

Мировая слава создания первого универсального паропоршневого двигателя досталась английскому изобретателю Джеймсу Уатту (1736-1819).

Опубликование в 1824 г. работы французского инженера Никола Леонар Сади Карно (1796-1832) «Размышления о движущей силе огня и машинах, способных развивать эту силу» осталось почти незамеченным. Это был первый фундаментальный труд по теории теплотехники. Лишь через 10 лет, после «перевода» ее на математический язык в издании «Мемуара о движущей силе теплоты» Бенуа Клайперона (1799-1864), было раскрыто великое содержание этой работы. К середине XIX века труды Р.Майера, Д.Джоуля, Г.Гельмгольца, У.Томсона, Р.Клаузиуса, У.Ренкина и других ученых позволили окончательно сформулировать закон сохранения и превращения энергии, были введены понятия обратимых и необратимых процессов и энтропии. Так был заложен фундамент одного из разделов теплотехники – технической термодинамики.

Поиск по сайту: