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

«__»___________________2016г

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;