Управление образования Мангистауской области
Учебно-методический кабинет технического и профессионального образования Мангистауской области
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим занятиям
по дисциплине «Теоретические основы теплотехники»
для студентов специальности
0906000-«Энергетические установки тепловых электрических станций»
Актау
2016
«Утверждено»
Протокол № ______
Методического совета
Мангистауского областного
учебно-методического кабинета
технического и профессионального
образования
«___» ___________________2016 г.
Тема: практические занятия по дисциплине «Теоретические основы теплотехники» для студентов специальности 0906000-«Энергетические установки тепловых электрических станций»
Составила: Тугерова Г.Б. — преподаватель специальных дисциплин, ГККП «Мангистауский энергетический колледж»
Рецензент: Ержанов К.Ш.- кандидат технических наук кафедры «Энергетика» Каспийского государственного университета технологий и инжиниринга им. Ш.Есенова
В методических указаниях по выполнению практических занятий по дисциплине «Теоретические основы теплотехники» для студентов специальности 0906000-«Энергетические установки тепловых электрических станций» рассмотрены 6 практических занятий. В каждой практической работе описаны краткая теоретическая часть по данной теме, формулы с пояснениями, задания для индивидуального выполнения, методические рекомендации по выполнению этих заданий, контрольные вопросы и литература.
Пособие рекомендовано для преподавателей колледжа.
«Рекомендовано»
Протокол №____
заседания методического объединения
ПРЕДИСЛОВИЕ
Методические указания по выполнению практических занятий по дисциплине «Теоретические основы теплотехники»для студентов специальности 090600-«Энергетические установки тепловых электрических станций»составлены в соответствии с типовой учебной программой дисциплины, соответствующей ГОСО и уровню подготовки.
Программа методических указаний предусматривает изучение основных свойств газов, законов газов, а также способы практического применения этих законов.
К выполнению практических заданий можно приступать только после изучения соответствующей темы и получения навыка решения задач. Все задачи и расчеты должны быть доведены до окончательного числового результата. Решение задач следует делить на пункты. Каждый пункт должен иметь подзаголовок с указанием, что и как определяется, по каким формулам, на основе каких теорем, законов и правил.
Методические указания содержат формулы, задачи и типовые расчеты по дисциплине «Техническая термодинамика и теплотехника». Все задачи снабжены ответами. Приложения к методическим указаниям включают справочный материал, достаточный для решения предлагаемых задач.
Многовариантные контрольные задачи могут быть использованы для самостоятельной работы студентов и выполнения домашних расчетно-графических работ.
Разделы методических указаний соответствуют основным разделам дисциплины и темам практических занятий, приведенным в рабочих программах дисциплины. Задачи распределены по разделам в порядке возрастания сложности.
В методических указаниях принята как основная Международная система единиц.
При решении задач необходимо:
- записать условие задачи и исходные данные;
- решение задач сопровождать кратким пояснительным текстом с обоснованием выбора расчетных уравнений;
- для используемых формул дать расшифровку буквенных обозначений в той последовательности, как они приведены в уравнении;
- вычисления производить в единицах СИ, после числового значения результата расчета обязательно проставлять обозначение единицы величины;
- при записи результатов расчета использовать правила округления чисел.
При выполнении контрольных задач исходные данные выбирают в зависимости от последней и предпоследней цифр шифра (номера зачетной книжки или номера варианта).
Практическая работа №1
Тема: Идеальные газы и газовые смеси. Теплоемкость газов
Цель: дать студентам понятие об идеальном газе и газовых смесей, а также теплоемкости газов.
Краткие теоретические сведения
При расчете идеальных газов и газовых смесей, а также теплоемкости газов необходимо знать и использовать следующие формулы:
Уравнения состояния идеальных газов:
– для 1 кг газа
, (1.1)
– для m кг газа
, (1.2)
– для 1 моль газа
, (1.3)
где – молярный объем, м3/моль; – универсальная (молярная) газовая постоянная, Дж/(моль К).
Универсальная газовая постоянная = 8,314 Дж/(моль.К).
Удельная газовая постоянная, Дж/(кг К),
, (1.4)
где – молярная масса, кг/моль
, (1.4а)
где – относительная молекулярная масса вещества.
Термодинамическая температура, К,
, (1.5)
где – температура в градусах Цельсия, 0С.
Принято приводить объем газа к так называемым нормальным условиям, при которых давление газа = 101,3 кПа, а температура = 0 0С.
Давление газовой смеси
, (1.6)
где – парциальное давление компонента.
Для газовой смеси
, (1.7)
где – масса компонента;
, (1.7а)
где – парциальный (приведенный) объем компонента, м3.
Плотность газовой смеси
, (1.8)
где – объемная доля компонента; — плотность данного компонента, кг/м3;
, (1.8а)
где — массовая доля компонента.
Кажущаяся молярная масса смеси идеальных газов
, (1.9)
где – молярная масса компонента;
. (1.9а)
Соотношение между массовыми и объемными долями
. (1.10)
Парциальное давление компонента
. (1.11)
Теплоемкость определяет количество теплоты, которое необходимо подвести к телу (к системе), чтобы повысить температуру на 1 0С (на 1 К).
Между указанными теплоемкостями существует функциональная связь
. (1.12)
Особое значение в тепловых расчетах имеют теплоемкости газа в процессах при постоянном давлении и постоянном объеме — соответственно изобарная и изохорная теплоемкости. Их связывает между собой уравнение Майера:
– для 1 кг газа
, (1.13)
где и – изобарная и изохорная удельные теплоемкости ;
– для 1-го моля газа , (1.13а)
где и – изобарная и изохорная молярные теплоемкости.
Отношение этих теплоемкостей называют показателем адиабаты. (1.14)
Среднюю теплоемкость в интервале температур от до принято рассчитывать как, (1.15)
где и – средние теплоемкости в интервалах температур от 0 до 0С и от 0 до 0С.
Теплоемкости смеси газов: – удельная , (1.16)
где – удельная теплоемкость компонента;
