|
- Год выпуска: 2000
- Автор: Луканин В.Н., Шатров М.Г., Камфер Г.М. и др.
- Жанр: Учебник для вузов
- Издательство: М.: Высш. шк.
- ISBN: 5-06-003958-7
- Формат: DjVu
- Качество: Отсканированные страницы
- Количество страниц: 671
- Язык: Руский
Описание: Во втором издании (1-е, 1999) рассматриваются основные положения термодинамики, теории переноса теплоты и вещества, а также энергетические и экологические проблемы использования теплоты в автотранспортном комплексе. Приведены методы и примеры расчета термодинамических и тепломассообменных процессов в прикладных задачах различных областей современной техники и технологии.
Для студентов технических специальностей высших учебных заведений.
Теплотехника является общетехнической дисциплиной, которая занимает одно из центральных мест в инженерной подготовке специалистов. Это обусловлено тем, что процессы получения, использования и переноса теплоты имеют место практически во всех технических устройствах и технологических процессах современной техники. При расчете двигателей различных типов, холодильных и турбокомпрессорных установок, проектировании технологических процессов производства строительных материалов и дорожных одежд, восстановлении деталей и др. современный специалист должен уметь правильно формулировать и решать разнообразные прикладные задачи с использованием основных законов термодинамики и тепломассообмена.
Учебник включает три части: часть 1 "Термодинамика", часть 2 "Тепломассообмен", часть 3 "Энергетические и экологические проблемы использования теплоты".
Первая часть учебника (главы 1-5) посвящена изложению основных положений и законов термодинамики и их применению при анализе различных термодинамических процессов и циклов теплосиловых установок.
Во второй части учебника (главы 6-13) рассмотрены основные положения теории и различные прикладные задачи тепломассообмена.
В третьей части учебника (главы 14-16) изложены энергетические и экологические проблемы использования теплоты в автотранспортном комплексе, в том числе характеристики топлив для транспорта и промышленного использования, энергетическое обеспечение транспорта и дорожного строительства, вопросы «теплового» и токсичного загрязнения окружающей среды.
Рассмотренные в части 3 вопросы позволяют в определенной степени заполнить существующий разрыв между курсами термодинамики и тепломассообмена и специальными дисциплинами, читаемыми на старших курсах.
Учебник имеет прикладную направленность и, наряду с основными сведениями по технической и химической термодинамике и теории тепломассообмена, включает постановку и решение различных задач, представляющих практический интерес.
Авторы сделали попытку создать учебник, в котором современный уровень изложения теоретических и практических вопросов теплотехники сочетается с широким использованием вычислительной техники как активной формы обучения. При написании учебника авторы использовали опыт преподавания курсов теплотехнического цикла на кафедре теплотехники и автотракторных двигателей Московского государственного автомобильно-дорожного института (технического университета), а также опыт применения ЭВМ в учебном процессе, который реализован при создании Интегрированного обучающего комплекса «Двигатели внутреннего сгорания», состоящего из учебника «Двигатели внутреннего сгорания», три тома которого вышли в 1995 г. в издательстве «Высшая школа», и компьютерной части.
Учебник-комплекс «Теплотехника» включает типографскую и компьютерную части.
Компьютерная часть состоит из отдельных элементов, позволяющих выполнить трудоемкие теплотехнические расчеты, провести лабораторные работы и проконтролировать уровень освоения предмета. Она может быть использована как при аудиторных занятиях, так и при самостоятельной работе. Учебник- комплекс позволит повысить качество обучения, снизить материальные и временные затраты, сократить объем рутинных работ и высвободить время на более глубокую проработку изучаемого материала и его анализ.
Учебник предназначен для изучения курсов теплотехнического цикла по направлению 551400 "Наземные транспортные системы", специальностям 150100 "Автомобиле- и тракторостроение", 150200 "Автомобили и автомобильное хозяйство", 150400 "Машины инженерного вооружения"; по направлению 552700 "Энергомашиностроение", специальности 101200 "Двигатели внутреннего сгорания"; по направлению 551800 "Технологические машины и оборудование", специальности 170900 "Подъемно- транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование", по направлению 552100 "Эксплуатация транспортных средств", специальности 240400 "Организация дорожного движения"; по специальностям "Сервис и техническая эксплуатация транспортных и технологических машин и оборудования" (230101 автомобильный транспорт, 230102 строительное, дорожное и коммунальное машиностроение), по направлению 553500 "Защита окружающей среды", специальности 330200 "Инженерная защита окружающей среды (автотранспортный комплекс)".
Общее руководство работой коллектива авторов кафедры автотракторных двигателей МАДИ (ТУ) и научное редактирование рукописи осуществлено чл.-корр. РАН, д-ром техн. наук, проф. В.Н. Луканиным.
Отдельные разделы написаны: В.Н. Луканиным и М.Г. Шатровым совместно - введение; §§ 4.9, 14.1, 15.2, 15.3; гл. 16 - В.Н. Луканиным; §§ 8.1 - 8.3, гл. 11 - М.Г. Шатровым; §§ 2.4, 5.1, 8.4 - 8.6, главы 6, 7, 9, 10, 12, §§ 13.3, 14.2 - 14.4, приложение -Г.М. Камфером; гл. 1, §§ 2.1 - 2.3, 4.1, 4.2, 4.7, 5.2, 5.3 - С.Г. Нечаевым; гл. 3, §§ 4.3, 4.4, 4.5, п.п. 4.8.4. §§ 13.1, 13.2 - И.Е. Ивановым; § 4.6; п.п. 4.8.1 -4.8.3- Л.М. Матюхиным;§§ 15.1, 15.4-К. А. Морозовым.
Авторы выражают глубокую благодарность д-ру техн. наук, проф. А.А. Шейпаку и коллективу кафедры двигателей Военной академии бронетанковых войск (начальник кафедры д-р техн. наук, проф. П.И. Шанцев) за большой труд по рецензированию учебника и ценные замечания, которые способствовали улучшению его содержания.
Авторы признательны сотрудникам кафедры автотракторных двигателей МАДИ (ТУ) Л.В, Епифановой, Т.Ю. Кричевской, Л.Ф. Макаренко за большую помощь, оказанную при подготовке рукописи.
При подготовке второго издания были исправлены опечатки и ошибки, появившиеся в первом издании в результате компьютерного сбоя, а также сделан ряд других незначительных изменений.
Авторы будут благодарны читателям за все замечания по учебнику, которые просят присылать по адресу: 101430, Москва, ГСП- 4, Неглинная ул., д.29/14, издательство «Высшая школа».
Авторы
Оглавление
Список основных обозначений
Предисловие
Введение
ЧАСТЬ I. ТЕРМОДИНАМИКА
Глава 1. Основные понятия и законы термодинамики
1.1. Термодинамическая система и рабочее тело. Параметры и уравнения состояния
1.2. Смеси идеальных газов
1.3. Теплоемкость идеальных газов и их смесей
1.4. Понятие о термодинамическом процессе. Основные термодинамические функции
1.5. Основные законы (начала) термодинамики
1.5.1. Первый закон
1.5.2. Второй закон
1.5.3. Третий закон
Глава 2. Термодинамические процессы
2.1. Термодинамические процессы с идеальным газом
2.1.1. Политропный процесс
2.1.2. Изоэнтропный и изотермный процессы
2.1.3. Изобарный и изохорный процессы
2.1.4. Исследование политропных процессов
2.2. Термодинамические процессы с водяным паром
2.2.1. Исходные положения
2.2.2. Термодинамический анализ процессов производства водяного пара
2.2.3. Диаграмма для водяного пара. Основные процессы с водяным паром
2.3. Необратимые термодинамические процессы
2.4. Термодинамические процессы с внутренними источниками (стоками) теплоты
2.4.1. Исходные положения
2.4.2. Политропные процессы с источником теплоты
2.4.3. Изменение средней по цилиндру температуры заряда в дизеле
Глава 3. Термодинамика газовых потоков
3.1. Параметры газа в потоке и при его торможении
3.2. Уравнение первого закона термодинамики
3.3. Сопла и диффузоры
3.3.1. Скорость и массовый расход газа
3.3.2. Скорость звука
3.3.3. Критические параметры газового потока
3.3.4. Форма каналов сопл и диффузоров
3.3.5. Истечение газа через суживающееся сопло
3.3.6. Истечение газа через сопло Лаваля
3.3.7. Истечение газа с учетом трения
3.3.8. Истечение водяного пара
3.4. Дросселирование газов и паров
3.5. Эжектирование
Глава 4. Термодинамические циклы
4.1. Понятие о круговом процессе (цикле). Прямые и обратные циклы
4.2. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания
4.3. Циклы газотурбинных двигателей
4.3.1. Цикл ГТД с подводом теплоты при постоянном давлении
4.3.2. Цикл ГТД с подводом теплоты при постоянном объеме
4.3.3. Цикл ГТД с регенерацией теплоты
4.3.4. Приближение цикла ГТД к обобщенному циклу Карно
4.4. Циклы реактивных двигателей
4.4.1. Воздушно-реактивные двигатели
4.4.2. Ракетные двигатели
4.4.3. Тяга реактивных двигателей
4.5. Циклы паросиловых установок
4.5.1. Цикл Карно
4.5.2. Цикл Ренкина
4.5.3. Регенеративный цикл
4.5.4. Теплофикационный цикл
4.6. Обратные циклы тепловых машин
4.7. Цикл Стирлинга
4.8. Компрессоры
4.8.1. Идеальный поршневой компрессор
4.8.2. Многоступенчатый поршневой компрессор
4.8.3. Работа реального поршневого компрессора
4.8.4. Лопаточные компрессоры
4.9. Утилизация теплоты
Глава 5. Элементы химической термодинамики
5.1. Термодинамическое равновесие
5.1.1. Равновесие в однородных системах
5.1.2. Равновесие в сложных системах
5.1.3. Равновесие в системе жидкость-пар
5.2. Химические реакции. Тепловые эффекты
5.3. Химическое равновесие
ЧАСТЬ II. ТЕПЛОМАССООБМЕН
Глава 6. Основные понятия и законы переноса теплоты и вещества
6.1. Виды теплообмена (общие сведения)
6.2. Основные законы переноса теплоты
6.2.1. Теплопроводность
6.2.2. Конвективный теплообмен
6.2.3. Тепловое излучение
6.3. Дифференциальные уравнения переноса теплоты
6.3.1. Уравнение сохранения энергии
6.3.2. Дифференциальные уравнения теплопроводности
6.4. Основные законы переноса вещества
6.4.1. Молекулярная диффузия
6.4.2. Диффузия в движущейся среде
6.4.3. Термодиффузия и диффузионный перенос теплоты
6.4.4. Дифференциальное уравнение диффузии
Глава 7. Основные положения теории конвективного переноса
7.1. Уравнения гидродинамики
7.1.1. Движение вязкой жидкости
7.1.2. Уравнение неразрывности
7.2. Особенности процессов переноса в турбулентном потоке
7.2.1. Характеристики турбулентного движения
7.2.2. Уравнения сохранения для турбулентного движения
7.3. Использование теории подобия для расчета процессов переноса теплоты и вещества
7.3.1. Основные положения теории подобия
7.3.2. Критериальные уравнения
7.4. Уравнения пограничного слоя
7.4.1. Гидродинамический пограничный слой
7.4.2. Тепловой пограничный слой
Глава 8. Стационарная теплопроводность и теплопередача в твердых телах
8.1. Тепловой поток и температурное поле в плоской стенке
8.1.1. Плоская стенка с граничными условиями I рода
8.1.2. Плоская стенка с граничными условиями III рода
8.2. Тепловой поток и температурное поле в полом цилиндре (цилиндрической стенке)
8.2.1. Цилиндрическая стенка с граничными условиями I рода
8.2.2. Цилиндрическая стенка с граничными условиями III рода
8.2.3. Критический диаметр цилиндрической стенки
8.3. Тепловой поток и температурное поле в шаровой стенке (полый шар)
8.3.1. Шаровая стенка с граничными условиями I рода
8.3.2. Шаровая стенка (полый шар) с граничными условиями III рода
8.4. Тепловой поток и температурное поле в телах со сложным термическим сопротивлением
8.4.1. Обобщенное выражение для плотности теплового потока
8.4.2. Поле температур и тепловой поток около источника теплоты в полуограниченном теле (массиве)
8.5. Тепловой поток и температурное поле в телах с внутренними источниками теплоты
8.5.1. Плоская стенка (пластина)
8.5.2. Цилиндрическая стенка (полый цилиндр)
8.5.3. Полый шар
8.6. Теплообмен через оребренные поверхности
8.6.1. Тепловой поток и температурное поле в тонком стержне (ребре)
8.6.2. Оребренная поверхность
Глава 9. Нестационарный теплообмен
9.1. Общие сведения
9.1.1. Метод разделения переменных
9.1.2. Метод источника
9.2. Нестационарное температурное поле в телах с конечной теплопроводностью
9.2.1. Полуограниченное тело
9.2.2. Неограниченная пластина
9.2.3. Неограниченный цилиндр и шар
9.2.4.Температурное поле в теле конечных размеров
9.2.5. Регулярный режим
9.3. Нагрев (охлаждение) тел с бесконечно большой теплопроводностью
9.3.1. Температура среды -постоянная величина
9.3.2. Температура среды - линейная функция времени
9.3.3. Температура среды – экспоненциальная функция времени
9.3.4. Температура среды - периодическая функция времени
9.4. Нестационарная теплопроводность при изменении агрегатного состояния вещества
9.4.1. Общие сведения
9.4.2. Баланс теплоты на границе раздела фаз
9.4.3. Температурное поле
9.5. Тепловые волны
9.5.1. Температура поверхности – гармоническая функция времени
9.5.2. Тепловой поток
Глава 10. Конвективный теплообмен
10.1. Теплообмен при внешнем обтекании тел
10.1.1 Теплообмен при обтекании плоской поверхности
10.1.2. Теплообмен при поперечном обтекании одиночного цилиндра
10.1.3. Обтекание пучка труб
10.1.4. Теплообмен при обтекании шара
10.2. Теплообмен при внутреннем течении в трубах и каналах
10.2.1. Теплообмен при ламинарном течении
10.2.2. Теплообмен при турбулентном течении
10.3. Теплообмен при свободной конвекции
10.4. Теплообмен при течении жидкости через пористую стенку
10.4.1. Тепловой поток и температурное поле в жидкости, движущейся через пористую стенку
10.4.2. Тепловой поток и температурное поле в жидкости, движущейся между двумя пористыми поверхностями
10.5. Теплообмен при кипении
10.5.1. Физические процессы при кипении
10.5.2. Теплообмен при пузырьковом кипении
10.5.3. Теплообмен при пленочном кипении
10.6. Теплообмен при конденсации
Глава 11. Теплообмен излучением
11.1. Основные положения
11.1.1. Основные определения
11.1.2. Степень черноты
11.2. Основные законы теплового излучения
11.2.1. Закон Планка
11.2.2. Закон смещения Вина
11.2.3. Закона Стефана-Больцмана
11.2.4. Закон Ламберта
11.2.5. Закон Кирхгофа
11.2.6. Определение температуры излучающих тел
11.3. Лучистый теплообмен между твердыми телами
11.3.1. Лучистый теплообмен между телами, образующими замкнутую систему
11.3.2. Экранирование тел
11.4. Лучистый теплообмен в газовых средах
11.4.1. Особенности излучения газов
11.4.2. Теплообмен между газом и оболочкой
11.5. Сложный теплообмен
Глава 12. Массообмен
12.1. Диффузия с поверхности
12.1.1. Вывод исходных соотношений
12.1.2. Диффузионный поток теплоты
12.1.3. Температура поверхности при испарении
12.2. Испарение воды в воздух
12.2.1. Влажный воздух
12.2.2. Испарение воды
12.3. Стационарное испарение капли
12.3.1. Испарение неподвижной капли
12.3.2. Испарение капли при вынужденной конвекции
Глава 13. Теплообменные аппараты
13.1. Типы теплообменных аппаратов
13.2. Теплопередача в рекуперативных теплообменниках
13.2.1. Изменение температуры теплоносителей. Температурный напор
13.2.2. Определение среднего температурного напора
13.2.3. Определение коэффициента теплопередачи
13.2.4. Тепловая эффективность теплообменных аппаратов
13.2.5. Метод расчета теплообменных аппаратов по заданной тепловой эффективности
13.2.6. Гидравлический расчет теплообменных аппаратов
13.3. Теплопередача в регенеративных теплообменниках
13.3.1. Общие сведения
13.3.2. Приближенный расчет вращающегося регенератора
ЧАСТЬ III. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ
Глава 14. Энергетические топлива
14.1. Общая характеристика топлив
14.1.1. Твердые топлива
14.1.2. Жидкие топлива
14.1.3. Газовые топлива
14.2. Моторные топлива для поршневых ДВС
14.2.1. Эксплуатационные характеристики моторных топлив
14.2.2. Теплофизические и термодинамические свойства топлив
14.3. Реакции и продукты сгорания топлив
14.3.1. Элементный состав топлив
14.3.2. Реакции окисления углеводородного топлива
14.4. Рабочее тело поршневых ДВС
14.4.1. Топливовоздушная смесь
14.4.2. Расчет состава топливовоздушной смеси
14.4.3. Рабочая смесь
Глава 15. Экологические проблемы использования теплоты
15.1. Токсичность продуктов сгорания
15.2. Воздействие токсичных выбросов на человека и окружающую среду
15.3. Теплообмен в атмосфере и на поверхности Земли при солнечном излучении
15.4. Парниковый эффект и его последствия
Глава 16. Энергетическое обеспечение технологических процессов на автомобильном транспорте и в дорожном строительстве
16.1. Энергопотребление на автомобильном транспорте
16.2. Затраты энергии при дорожном строительстве
Приложение
Литература
| 
