Основы тепловых двигателей внутреннего сгорания. Издание II

Изучение данной дисциплины позволит получить необходимые первоначальные знания и сведения в области тепловых двигателей, которые могут потребоваться в дальнейшем для разных целей и на практике.

Основные термодинамические параметры газов

Газы, которые встречаются повсеместно являются инертными, но рассматриваются как рабочие тела с помощью которых происходит превращение теплоты в механическую работу и они подчиняются основным законом теплотехники. Идеальным называют вооброжаемый газ, в котором молекулы рассматриваются как материальные точки (обладающие массой, но не имеющие обьема), между которыми отсутствуют силы взаимодействия.

Основными параметрами рабочего тела являются: давление (p),температура (Т),удельный обьем (отношение обьема газа к его плотности – v).

Удельной теплоемкостью называют:

    С = dq / d T,

где dq – теплота [Дж],

dT – приращение температуры, [K].

Она показывает, какое количество теплоты необходимо подвести к единице количества вещества для нагревания его на 1К.

.Различают теплоемкость: массовую [Дж/кгК],киломольную [Дж/кмольК],обьемную [Дж/м3К].Общая формулировка несколько иная:

С = dU/dT + p*dV/dT,

где dU – изменение внутренней энергии газа,

p*dV/dT – удельная работа.

Энтропией является величина:

dS = dq/T

изменение которой в элементарном процессе равно отношению количества теплоты dq, участвующей в этом процессе к постоянной температуре Т.

Энтальпией называют функцию :

    u + p*v = i,

– где U -внутренняя энергия системы.

Количество теплоты же тогда можно определить следующим образом:

dq = di + v*dp.

Кроме указанных термодинамических параметров важную роль играет уравнение состояния:

P*V = R*T,

где R – газовая постоянная, а для 1 Кмоля газа это уравнение имеет вид:

P*Vm = Ro*T,

где Ro=8,31*1000 [Дж/КмольК] – универсальная газовая постоянная, одинаковая для любого газа,

Vm=v*m=m/p – обьем, занимаемый 1 Кмолем газа при нормальных условиях.

Киломоль – это количество вещества в килограммах, численно равное его молекулярной массе.

Основные законы теплотехники и термодинамики

С помощью газов можно совершать положительную работу, т.е. их обычно используют для приводов тепловых двигателей различных типов или холодильных машин. Поэтому для оценки работы необходимо знать основные понятия о термодинамическом процессе.

Состояние системы газа может быть равновесным или неравновесным.