Реферат: Прямой цикл Карно и тепловая изоляция - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Прямой цикл Карно и тепловая изоляция

Банк рефератов / Технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 106 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

10 Днепропетровский Государственн ый Технический Университет Железнодорожного Транспорта. Кафедра : «Теплотехника» ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ На тему : « Прямой цикл Карно » , « Тепловая изоляция » Выполнил : студент 427 группы Астраханцев Дмитрий Принял : Доц . Арестов А.П. Днепропетровск 1998 Прямой цикл Карно. Как известно , все тепловые двигатели , превращающие тепловую энергию в механическую , работают по круговым циклам или термодинамическим циклам – идеальный цикл теплового двигателя (прямой цикл Карно ) и цикл холодильной машины (обратный цикл Карно ). Рассмотрим прямой цикл Карно . Для этой цели возьмем идеальную систему , состоящую из горячего источника тепла , рабочего тела и окружающей среды . Параметры источника тепла Тг , S г , температура окружающей среды Т 0 . Раб очее тело в конечном итоге не совершает работы за счет своей собственной энергии . До начала работы и после ее завершения все параметры рабочего тела и его полная энергия остаются в точности теми же самыми . Иначе говоря , рабочее тело изменяет свои параметр ы по какому-то циклу , возвращаясь каждый раз в первоначальное состояние . Суммарная работа окружающей среды над телом равна нулю ; никаких потерь работы нет ; энтропия системы остается неизменной ( я Sc =0); все процессы обратимые. При отдаче горячим источником р абочему телу тепла dQ 1 тело произведет суммарную работу dL и , для того чтобы вернутся в первоначальное состояние , отдаст окружающей среде тепло dQ 2. При этом энтропия горячего источника уменьшится на величину dS г = dQ 1 / T 1 , а энтропия холодного источника во зрастет на dSx = dQ 2 / T 0 . Поскольку согласно второму закону термодинамики энтропия рассматриваемой изолированной системы уменьшаться не может , то при dS г < 0 всегда будет dSx > 0, а следовательно , и dQ 2 > 0. Значит , совершая работу с помощью циклов , тепло должно не только подводится , но и обязательно отводиться. В идеальном случае , когда достигается максимальная работа , dS г + dSx = 0 и величина dQ 2 является минимальной . Таким образом, - dQ 1 / T г = dQ 2 min / T 0 , или dQ 2 min = T 0 dS г , где dS г берется по абсолютной величине (без отрицательного знака ), т.е . dS г = dQ 1 / T г. Согласно первому закону термодинамики , всегда dL = dQ 1 – dQ 2 , dL max = dQ 1 – dQ 2 min , или dL max = dQ 1 – T 0 dS г, т.е . максимальная работа цикла за счет тепла Q L max = Q 1 – T 0 (S г 2 – S г 1 ), где ( S г 2 – S г 1 ) – абсолютна величина уменьшения энтропии горячего источника , вызванная отдачей тепла Q 1 . Очевидно , что эта формула будет справедлива независимо от того , меняется или не меняется температура Тг горячего источника . Обязательными условиями ее справедливост и являются только постоянство температуры окружающей среды и обратимость всех процессов цикла . Максимальная полезная работа , которая может быть совершена в идеальном (обратимом ) тепловом двигателе , оказывается абсолютно одинаковой , будет ли этот двигатель работать по какому-либо обратимому циклу или в нем будут совершаться любые разомкнутые процессы. Максимальная доля тепла , которая может быть превращена в работу , обычно выражается через отношение L max / Q 1 , называемое термическим к . п . д . теплового двигателя : я t = L max /Q 1 = (Q 1 – Q 2min )/Q 1 . При постоянных температурах горячего Тг и холодного Т 0 источников , учитывая предыдущие формулы максимальный термический к . п . д . теплового двигателя : я t =1 – Т 0 /Тг. Можно доказать , что значение максимальной работы , а следовательно , и максимальный термический к . п . д . для случая источников тепла постоянной температуры достигается в обратимом прямом цикле Карно , состоящем из двух изотерм и двух адиабат : Условия построения прямого цикла Карно следующие : 1) Поскольку подвод тепла обратимый , то при Тг = const температура тела Т 1 на протяжении всего процесса подвода тепла должна быть рав ной Тг и оставаться постоянной : Т 1 = Тг = const ; 2) Так как и отвод тепла должен быть обязательно обратимым , то и температура Т 2 тела в процессе отвода тепла также должна быть равна Т 0 и оставаться постоянной : Т 2 = Т 0 = const ; 3) Поскольку в других про цессах тепло не должно подводиться и отводиться , то замыкание цикла может осуществляться только процессами с постоянной энтропией ( S = const ), следовательно , должно быть : Sa = Sb и Sc = Sd . В изображенном на рисунке цикле изоэнтропа ab – процесс адиа батического сжатия рабочего тела ; изотерма bc – процесс подвода тепла Q 1; изоэнтропа cd – процесс адиабатического расширения рабочего тела ; изотерма da – процесс отвода тепла Q 2 к холодному источнику (окружающей среде ). Одновременно изотермы bc и da - соответственно процессы отвода тепла от горячего источника и подвода тепла к холодному источнику . В этом , как и в любом другом , обратимом цикле значения изменения энтропии горячего и холодного источников равны между собой по абсолютной величине и имеют о б ратные знаки , т.е . я яя S г = яя Sx Конечное изменение энтропии я S т рабочего тела , совершающего замкнутый процесс , будет равен нулю . Приращение энтропии системы , равное алгебраической сумме энтропии всех тел рассматриваемой системы (обеих источников тепла и рабочего тела ), также равно нулю : я Sc = яя S i = я S г + я Sx + я S т = 0. Этим подтверждается , что цикл Карно действительно дает максимальную работу. Из рисунка находим : Q 1 = T г я S г = Т 1 я S г ; Q 2 = T 0 я Sx = T 2 я S г, Отсюда L ц = Q 1 – Q 2 = ( T 1 – T 2 ) я S г. С учето м того , что S г = Q 1 / T 1 , получим L ц = Q [( T 1 - T 2 )/ T 1 ]. Термический к . п . д . этого цикла я t = L ц / Q 1 = 1 – T 2/ T 1 = я t мах С помощью прямого цикла Карно можно доказать , что отводимое к холодному источнику тепло Q 2 min не является потерей энергии , а предс тавляет собой тот «балласт» , ту непревратимую часть энергии , которая в любой момент , без затраты какой-либо дополнительной работы , может быть отнята от холодного источника и возвращена горячему. Здесь следует заметить , что осуществляя обратный цикл Карно , можно , затратив работу L ц , получить и отдать горячему источнику тепла Q 1 ровно столько , сколько было от него получено в прямом цикле , а от холодного источника будет отобрано в точности такое же количества тепла Q 2 min , сколько ему было отдано в прямом цик ле. ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ. Теплоизоляция – это защита зданий , промышленных установок (или отдельных их узлов ) от нежелательного теплового обмена с окружающей средой . Так , например , в строительстве и теплоэнергетике теплоизоляция необходима для уменьшения т епловых потерь в окружающую среду , в холодильной и криогенной технике – для защиты аппаратуры от притока тепла извне. Теплоизоляция обеспечивается устройством специальных заграждений , выполняемых из теплоизоляционных материалов (в виде оболочек , покрытий и т.п .) и затрудняющих теплопередачу ; сами эти теплозащитные средства также называются теплоизоляцией. При преимущественно конвективном теплообмене для теплоизоляции используются ограждения , содержащие слои материала , непроницаемого для воздуха ; при лучисто м теплообмене – конструкции из материалов , отражающих тепловое излучение (например из фольги , металлизированной лавсановой пленки ); при теплопроводности (основной механизм переноса тепла ) – материалы с развитой пористой структурой. Эффективность теплоизоля ции при переносе тепла теплопроводностью определяется термическим сопротивлением ( R ) изолирующей конструкции R = яя / я , где я - толщина слоя изолирующего материала , я - его коэффициент теплопроводности. Повышение эффективности теплопроводности достигает ся применением высокопористых материалов и устройством многослойных конструкций с воздушными прослойками. В тепловых промышленных установках теплоизоляция обеспечивает значительную экономию топлива , способствует увеличению мощности тепловых агрегатов и пов ышению их КПД , интенсификации технологических процессов , снижению расходов основных материалов . Экономическая эффективность теплоизоляции в промышленности часто оценивается коэффициентом сбережения тепла Где Q 1 – потери тепла без теплоизоляции , а Q 2 – с теплоизоляцией. Задача теплоизоляции зданий – снизить потери тепла в холодный период года и обеспечить постоянство температуры в поме щениях в течении суток при колебаниях температуры наружного воздуха . Применяя для теплоизоляции эффективные теплоизоляционные материалы , можно существенно уменьшить толщину и снизить массу ограждающих конструкций и , т.о . сократить расход основных строймат е риалов. Теплоизоляция – необходимый элемент конструкции транспортных средств (судов , ж.д . вагонов , самолетов и т.д .), в которых роль теплозащиты определяется их назначением : для средств пассажирского транспорта – требованием поддержания комфортных микрокл иматических условий в салонах ; для грузового – обеспечение заданной температуры при минимальных энергетических затратах . К эффективности теплоизоляции на транспорте предъявляются повышенные требования в связи с ограничением массы и объема ограждающих конс т рукций транспортных средств. Материалы и изделия , применяемые для теплоизоляции называются теплоизоляционными . Теплоизоляционные материалы характеризуются низкой теплопроводностью (коэффициент теплопроводности не более 0.2 Вт /м *К ), высокой пористостью , нез начительной объемной массой и прочностью (предел прочности при сжатии 0.05-2.5 МН /м 2 ). Основной показатель качества теплоизоляторов – коэффициент теплопроводности . Он является физическим параметром вещества и в общем случае зависит от температуры , давления и рода вещества . В большинстве случаев коэффициент теплопроводности определяется экспериментально с помощью различных методов . На рисунке показаны примерные значения коэффициента теплопроводности для различных веществ : Так как тела могут иметь различную температуру , а при наличии теплообмена и в самом деле температура будет распределена неравномерно , то в первую очередь важно знать зависимость коэффициента теплопроводности от температуры . Опыты показывают , что для многих материалов с достаточной для практики точностью зависимость коэффициента теплопроводности от температуры можно принять линейной : я = я 0 [1+ b ( t - t 0 )], где я 0 – значение коэффициента теплопроводности при температуре t 0 ; b – постоянная , определяемая опытным путем. Коэффициент теплопроводности газов . Согласно кинетической теории перенос тепла в газах при обычных давлении и температуре определяется переносом кинетической эн ергии молекулярного движения в результате хаотического движения и столкновения отдельных молекул газа . При этом коэффициент теплопроводности определяется соотношением : я = w l C v я /3, где w – средняя скорость перемещения молекул газа , l – средняя длина свободно го пробега молекул при соударении , я - плотность газа. С увеличением давления в равной мере увеличивается плотность , уменьшается длина пробега и произведение я l сохраняется постоянным . Поэтому коэффициент теплопроводности газов мало меняется с изменением давления . Исключения составляют очень малые (меньше 2,66*10 3 Па ) и очень большие (2*10 9 Па ) давления . Коэффициент теплопроводности газов лежит в пределах от 0,0006 до 0,6 Вт /(м *К ). Поэтому воздух обладает свойствами хорошего теплоизолятора. Коэффициент те плопроводности жидкостей описывается уравнением : где Ср – теплоемкость жидкости при постоянном давлении , яя - плотность жидкости , я я - ее молекулярная масса . Коэффициент А пропорционален скорости распространения упругих волн в жидкости , не зависит от природы жидкости , но при этом А *Ср = const . Механизм распространения теплоты в капельных жидкостях можно представить как перенос энергии путем нестройных упругих колебаний . Коэффициет теплопроводности жидкостей лежит в пределах от 0,07 до 0,7 Вт /(м *К ). Но жидкости , как правило , не используются в теплозащитной технике. Коэффициент теплопроводности твердых тел . Определяется опытным путем или на основе эмпирических формул . В металлах основным передатчиком являются свободные электроны , которые можно уподобить идеальному одноатомному газу . Передача теплоты при помощи колебательных движений или в виде упругих звуковых волн не исключается , но ее д оля незначительна по сравнению с переносом энергии электронным газом . При наличии разного рода примесей коэффициент теплопроводности металлов резко убывает . Это можно объяснить увеличением структурных неоднородностей , которое приводит к рассеиванию электр о нов . Так , например , для чистой меди я =396 Вт /(м *К ), для той же меди со следами мышьяка я =142 Вт /(м *К ). Как видно металлы не могут быть хорошими теплоизоляторами от обычной теплопроводности , хотя они хорошо справляются с отражением ИК - и других излучений в лучистом переносе энергии. В диэлектриках с повышением температуры коэффициент теплопроводности увеличивается . Как правило , для материалов с большей плотностью коэффициент теплопроводности имеет более высокое значение. Т еплопроводность зависит от структуры материала , его пористости и влажности . Зависимость теплопроводности материала от объемной влажности может быть выражена эмпирической формулой : я = яя с.м + яя w , где я с.м - коэффициент теплопроводности материала в воздуш но-сухом состоянии ; яяя - приращение коэффициента теплопроводности на каждый процент увеличения объемной влажности ; w – объемная влажность , %. Величину яяяя органических материалов при положительных температурах принимают равной 3.5*10 -3 , а при отрицательных температурах 4*10 -3 Вт /(м *К ); неорганических материалов – соответственно 2,3*10 -3 и 3,5*10 -3 Вт /(м *К ). Теплоизоляционные материалы должны отвечать следующим нормам : они должны быть температуро - и морозостойкими , негорючими или обладать возможно меньшей г орючестью , химически инертными . Они недолжны иметь запаха или воспринимать запахи , обладать достаточной механической прочностью , виброустойчивыми , должны легко обрабатываться и резаться , должны удовлетворять определенным экономическим показателям. Материал ов , обладающих в равной и полной степени всеми перечисленными свойствами , пока не существует . Из всех существующих теплоизоляторов можно выделить высокоэффективные материалы (с я =0,045 Вт /(м *К ) в сухом состоянии и с объемной массой до 100 кг /м 3 ) : 1) Орг анические естественные материалы . К ним относятся различные породы растительных волосков или растительного пуха , находившие ранее применение , но теперь редко используемые. 2) Органические исскуственные материалы . Очень перспективными материалами этой подг руппы являются пенопласты , получаемые путем вспенивания синтетических смол . Пенопласты имеют мелкие замкнутые поры и этим отличаются от поропластов – тоже вспененных пластмасс , но имеющих соединяющиеся поры и поэтому не используемые в качестве теплоизоляц и онных материалов . В зависимости от рецептуры и характера технологического процесса изготовления пенопласты могут быть жесткими , полужесткими и эластичными с порами необходимого размера ; изделиям могут быть приданы желаемые свойства (например , уменьшена го р ючесть ). Пенопласты делятся на термопластичные , или термообратимые , размягчающиеся при повторных нагреваниях , и термонепластичные (термонеобратимые ), отвердевающие при первом цикле нагревания и не размягчающиеся при повторных нагреваниях ; к первым относятс я пенополистиролы (ПС ) и пенополивинилхлориды (ПВХ ), ко вторым – пенополиуретаны (ПУ ), а также материалы на основе фенолоформальдегидных (ФФ ), эпоксидных (Э ), кремнийорганических (К ) смол. Коэффициент теплопроводности у пенопластов колеблется в пределах 0,03 – 0,045 Вт /(м *К ). 3) Неорганические материалы . Представителем этой подгруппы является алюминиевая фольга (альфоль ). Она применяется в виде гофрированных листов , уложенных с образованием воздушных прослоек . Достоинством этого материала является высок ая отражательная способность , уменьшающая лучистый теплообмен , что особенно заметно при высоких температурах . Другими представителями подгруппы неорганических материалов являются исскуственные волокна : минеральная , шлаковая и стеклянная вата . Средняя тол щ ина минеральной ваты 6-7 мкм , средний коэффициент теплопроводности я =0,045 Вт /(м *К ). Эти материалы не горючи , не проходимы для грызунов . Они имеют малую гигроскопичность (не более 2%), но большое водопоглощение (до 600%). Таким образом , имеется большое кол ичество теплоизоляционных материалов , из которых может осуществлятся выбор в зависимости от параметров и условий эксплуатации различных установок , нуждающихся в теплозащите. Список литературы : · А.И . Андрющенко «Основы технической термодинамики реальн ых процессов» М ., «Высш . школа» , 1975. · И.В . Савельев «Курс общей физики» Издательство «Наука» , М ., 1973. · «Теплопередача» В.П . Исаченко , В.А . Осипова , А.С . Сукомел . Москва Энергоиздат , 1981. · Р.П . Грушман «Что нужно знать теплоизолировщику» . Ленингр ад Стройиздат , 1987. · Большая сов . энциклопедия . Москва «сов . энцикл.» , 1976. · Справочник по производству теплоизоляционных и акустических материалов . Китайцев В.А ., М ., 1964. · Холодильные установки . Е.С . Курылев , Н.А.Герасимов . Ленинград Машинострое ние , 1980. 09.11.1998
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Искусственная ёлка была так похожа на натуральную, что через неделю осыпалась.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru