1. CIEPŁO UKŁADU, ŚREDNIE I RZECZYWISTE CIEPŁO WŁAŚCIWE

Ciepło układu - całkowite ciepło Q_C1-2 pobrane przez ciało w zakresie temperatur od T₁ do T₂ jest sumą ciepła Q_1-2 doprowadzanego z zewnątrz i ciepła tarcia Q_f powstałego wewnątrz ciała : Q_C1-2 = Q_1-2+ Q_f.

Średnie ciepło właściwe - jest ilość ciepła potrzebna do ogrzania jednostki masy ciała o 1° w zakresie temperatur T₁ do T₂.


Rzeczywiste ciepło właściwe - ilość ciepła potrzebna do ogrzania jednostki masy ciała w zakresie T= ± ½ °

2. PRZEMIANY TERMODYNAMICZNE

1) odwracalne : - izotermiczna T = const.

- izobaryczna p = const.

- izochoryczna v = const.

- adiabatyczna q = const.

- politropowa C_n = const.

2) nieodwracalne : - dławienie gazów

- mieszanie gazów

Przemiana izotermiczna T = const.

Przemiana izobaryczna p = const.

Przemiana izochoryczna v = const.

Przemiana adiabatyczna q = const.

Przemiana politropowa C_n = const.

n - wykładnik politropy



3. WYJAŚNIĆ POJĘCIE ENTROPII

Jest to funkcja stanu, charakteryzuje odwracalność procesu. Jednostką główną entropii jest [J/K]

- proces

odwracalny

- nieodwracalny

- niemożliwy

Równanie (1) można stosować tylko w przemianach przebiegających bez tarcia. Jeżeli w przemianie występuje tarcie, należy to równanie uzupełnić dodając w liczniku ciepło tarcia.

4.WŁASNOŚCI PARY NASYCONEJ

Para nasycona jest to para będąca w równowadze termodynamicznej z cieczą.

Para nasycona sucha - para nasycona bez kropli cieczy, powstaje po całkowitym odparowaniu cieczy.

Para nasycona mokra - stanowi układ dwufazowy złożony z pary nasyconej suchej i cieczy w punkcie pęcherzyków

5. RÓWNANIE RÓŻNICZKOWE CIĄGŁOŚCI STRUGI

Dla przepływu medium w układzie izolowanym entalpia całkowita jako suma entalpii statycznej i entalpii dynamicznej jest wielkością stałą.

- różniczkowe równanie ciągłości strugi

6. PARAMETRY KRYTYCZNE PRZEPŁYWU

- przekrój krytyczny - przekrój w którym funkcja f(p) uzyskuje wartości maksymalne

- ciśnienie krytyczne p'=β ^. p, p₀ = p'

Wynika stąd, że ciśnienie w przekroju krytycznym zależeć będzie tylko od ciśnienia początkowego

- temperatura krytyczna : T₀ = T' , T ' = T ^. 2/(χ+1)

- prędkość krytyczna :

- natężenie przepływu


7. WENTYLATORY, CHARAKTERYSTYKI

Wentylatory zalicza się do wirnikowych maszyn roboczych, służących do przetłaczania gazów i par. W maszynach tych proces przekazywania energii odbywa się w sposób ciągły.

Charakterystyka wentylatora jest sporządzana na podstawie zależności przyrostu ciśnienia całkowitego Δp_c w zależności od wydajności. Przy stałej liczbie obrotów charakterystykę dzieli się na dwa zakresy : stateczny i niestateczny.

Użyteczny zakres pracy jest stateczny, gdy wraz ze zmniejszeniem się wydajności wentylatora wzrasta ciśnienie całkowite. Zakres pracy od wydajności v = 0 do odpowiadającej maksymalnemu przyrostowi ciśnienia Δp_max nazywa się niestatecznym.

Na wykresie charakterystyki nanoszone są jeszcze bardzo często dwie zależności : mocy pobieranej przez wentylator w zależności od wydajności N = f (V) oraz sprawności całkowitej w funkcji wydajności n _c = f (V)

8. WYMIANA CIEPŁA PRZEZ PRZEWODZENIE W RUCHU USTALONYM

Przewodzenie ciepła polega na przekazywaniu energii przez bezpośrednio stykające się drobiny i atomy lub przez dyfuzję swobodnych elektronów, występuje ono przede wszystkim w ciałach stałych.

Stan ustalony - temperatury w poszczególnych punktach rozpatrywanego układu nie zmieniają się w czasie.

Podstawowe prawo przewodzenia ciepła ustalił Fourier. Strumień ciepła przewodzonego przez pole F powierzchni wyodrębnionej wewnątrz ciała jest proporcjonalny do tego pola i do gradientu temperatury

w kierunku normalnym do powierzchni F :

Dla przegrody płaskiej :

χ - grubość przegrody

Dla przegrody cylindrycznej :
L - długość odcinka rury

9. KONWEKCJA SWOBODNA

Konwekcja polega na przenoszeniu energii głównie przez przepływ drobin i mieszania się strug w różnej temperaturze, czemu towarzyszy w niewielkim zakresie przewodzenie ciepła.

Konwekcja swobodna występuje jeżeli ruch płynu powstaje samoczynnie na wskutek działania sił wyporu - zachodzi pomiędzy medium a ścianą. Dla tej konwekcji α określa się empirycznie.

α = 9,77 +0,7 (t_śr - t₀) - dla ściany płaskiej

α = 9,42+0,052 (t_śr - t₀) - dla ściany cylindrycznej

10. PROMIENIOWANIE CIAŁ STAŁYCH - PRAWA

1) Prawo Plancka określa zależność pomiędzy energią wypromieniowaną przez dane ciało a jego temperaturą T i długością fali promieniowania λ.

- natężenie promieniowania

2) Prawo przesunięć Wiena

Wraz ze wzrostem temperatury maksimum promieniowania przesuwa się w kierunku krótszych fal.

Można tez powiedzieć, że ze wzrostem temperatury ciała długość fali odpowiadająca maksymalnej wartości widmowego natężenia promieniowania zmniejsza się.

3) Prawo Stefana Boltzmana

Całkowita energia wypromieniowana przez powierzchnię ciała doskonale czarnego jest proporcjonalna do 4 potęgi temp. bezwzględnej.

4) Prawo Kirchhoffa podaje zależność pomiędzy zdolnością emisji danego ciała a zdolnością absorbcji danego ciała.

Zdolność emisji i absorbcji danego ciała jest jednakowa,

czyli ciało szare w danej temperaturze emituje tyle energii ile energii zaabsorbowało przy wysyłaniu jej przez ciało czarne w tej samej temperaturze.

ε = A przy T = const.

5) Prawo Lamberta - określa ilość energii wysyłanej przez ciało w danym kierunku.

Energia wysyłana przez dane ciało we wszystkich kierunkach równa się : E = -π E _n

Wymiana ciepła pomiędzy ciałami stałymi w zależności od powierzchni emitowanej i absorbowanej ciepło :

- emisyjność zastępcza dla

powierzchni otwartej


- emisyjność zastępcza dla

powierzchni zamkniętej

p

v

1

2

2900

2500

1700

3300

A

Zakres

użyteczny

v

Δp_c

Δp_c max

Stateczny

Niestateczny

1300

300

v

p

p₁

p₂

v₁

v₂

v₁

v

p

p

200

dQ - ciepło doprowadzone do czynnika z zewn. źródła ciepła

T - temp. bezwzględna czynnika

Q

450

550

V [m³/h]

Δp_c [Pa]

η_c

N_n

Δp_c

0,8

0,7

0,75

0,85

0,9

η_C

0,2

0,25

0,35

0,4

N [kW]

- temp. w rozpatrywanym punkcie ciała

- pochodna w kierunku normalnej do

powierzchni F

- współczynnik przewodzenia ciepła W/(m ^. K)

---