Учебник включает в себя основные понятия и законы технической термодинамики и теплопередачи, приложения этих законов к процессам и системам.
Учебник предназначен для студентов-электроэнергетиков.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 11
Часть первая. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ 13
Введение 15
Глава 1. Основные понятия и законы технической термодинамики 23
Контрольные вопросы 26
Глава 2. Развитие основных положений, понятий и законов технической термодинамики 27
2.1. Состояние рабочего тела, параметры состояния 27
2.2. Уравнение состояния рабочего тела; идеальный и реальный
газы, термодинамическая поверхность, термодинамические процессы 32
Контрольные вопросы 36
Глава 3. Термодинамическая поверхность идеального и реального газов; термодинамические диаграммы; водяной пар 37
Контрольные вопросы 44
Глава 4. Первый закон (начало) термодинамики 45
4.1. Теплоемкость, свойства теплоемкости 48
4.2. Соотношение между теплотой и работой. Внутренняя энергия 51
4.3. Первый закон термодинамики для изолированной (закрытой) термодинамической системы 52
4.4. Первый закон термодинамики для открытой термодинамической системы 53
4.5. Некоторые частные случаи открытых термодинамических систем 58
Контрольные вопросы 62
Глава 5. Исследование термодинамических процессов 63
5.1. Политропные термодинамические процессы 63
5.2. Частные термодинамические процессы 67
Контрольные вопросы 76
Глава 6. Смеси идеальных газов. Влажный воздух 77
6.1. Следствия из закона Дальтона 77
6.2. Способы задания газовой смеси 79
6.3. Влажный воздух 81
6.4. hd-диаграмма влажного воздуха 85
Контрольные вопросы 88
Глава 7. Термодинамические диаграммы водяного пара 89
7.1. ts-диаграмма водяного пара 91
7.2. hs-диаграмма водяного пара 92
Контрольные вопросы 94
Глава 8. Второй закон (начало) термодинамики 95
8.1. Общие свойства циклов 95
8.2. Анализ циклов Клаузиуса 100
8.3. Цикл Карно 102
8.4. Энтропия как параметр состояния рабочего тела 104
8.5. Изменение энтропии изолированной термодинамической
системы при необратимой теплопередаче; потеря работоспособности 105
8.6. Интеграл Клаузиуса 107
8.7. Формулировки второго закона термодинамики 109
Контрольные вопросы 109
Глава 9. Максимальная и теряемая работа. Эксергия 111
9.1. Максимальная работа, свободная энергия и свободная энтальпия 111
9.2. Эксергия и потеря работы 113
Контрольные вопросы 116
Глава 10. Циклы пароэнергетических установок 117
10.1. Цикл Ренкина на сухом насыщенном паре 117
10.2. Эквивалентный цикл Карно 119
10.3. Цикл Ренкина на перегретом паре 120
10.4. Влияние начального давления на эффективность цикла Ренкина 122
10.5. Цикл ПТУ на сверхкритических параметрах пара 124
10.6. Регенеративный цикл ПТУ 126
10.7. Теплофикационный цикл ПТУ 129
10.8. Энергетическая эффективность пароэнергетических установок 131
Контрольные вопросы 132
Глава 11. Циклы тепловых двигателей, холодильных установок и термотрансформаторов 133
11.1. Обобщенный теоретический цикл тепловых газовых двигателей 134
11.2. Цикл ДВС со сжиганием топлива при 135
11.3. Цикл ДВС со сжиганием топлива при 137
11.4. Цикл со смешанным подводом теплоты (Тринклера) 138
11.5. Теоретические циклы газотурбинных установок (ГТУ) 139
11.6. Комбинированная парогазовая установка (ПГУ) 146
11.7. Циклы холодильных установок и термотрансформаторов 147
Контрольные вопросы 154
Часть вторая. ОСНОВЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ 155
Введение 157
Глава 1. Теплопроводность 159
1.1. Температурное поле 159
1.2. Градиент температуры 160
1.3. Тепловой поток. Закон Фурье 161
1.4. Дифференциальное уравнение теплопроводности 162
1.5. Условия однозначности 166
1.6. Теплопроводность через однослойную плоскую стенку 168
1.7. Теплопроводность через трехслойную плоскую стенку 171
1.8. Теплопроводность через однослойную цилиндрическую стенку 174
1.9. Теплопроводность через трехслойную цилиндрическую стенку 177
1.10. Теплопроводность через сферическую стенку 179
1.11. Теплопроводность в однородной пластине при наличии внутренних источников теплоты 181
1.12. Теплопроводность в однородном цилиндре 185
1.13. Тепловая изоляция, критический диаметр изоляции 187
1.14. Теплопроводность в стержне (ребре) постоянного поперечного сечения 190
1.15. Нестационарная теплопроводность 195
Контрольные вопросы 214
Глава 2. Конвективный теплообмен 215
2.1. Физические свойства жидкостей 215
2.2. Гидродинамический пограничный слой 217
2.3. Математическое описание конвективной теплоотдачи 219
2.4. Уравнения подобия 232
2.5. Три теоремы подобия физических явлений 233
2.6. Методы моделирования 235
2.7. Обработка и обобщение экспериментальных данных 236
2.8. Вынужденная конвекция в трубах и каналах 239
2.9. Теплообмен при поперечном обтекании труб и трубных пучков 245
2.10. Теплообмен при свободной конвекции 252
Контрольные вопросы 255
Глава 3. Теплообмен при фазовых превращениях 257
3.1. Теплообмен при кипении жидкостей 257
3.2. Теплообмен при конденсации чистых паров 266
Контрольные вопросы 270
Глава 4. Теплообмен излучением 271
4.1. Основные понятия и определения 271
4.2. Основные законы лучистого теплообмена 274
4.3. Лучистый теплообмен между параллельными поверхностями 278
4.4. Особенности лучистого теплообмена в газах 282
Контрольные вопросы 288
Глава 5. Теплообменные аппараты 289
5.1. Основные понятия и определения 289
5.2. Теплопередача через плоские стенки 290
5.3. Теплопередача через цилиндрические стенки 291
5.4. Теплопередача через сферическую стенку 293
5.5. Интенсификация теплопередачи 295
5.6. Теплообменные аппараты 298
5.7. Гидравлический расчет теплообменников 308
5.8. Теплоносители 310
Контрольные вопросы 312
Библиографический список к частям 1 и 2 313
Часть третья. ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ 315
Глава 1. Запасы, производство и потребление топливно-энергетических ресурсов в мире и России 317
1.1. Классификация топливно-энергетических ресурсов.
Основные понятия и определения 317
1.2. Общая характеристика запасов и география распределения ископаемых видов топлива 320
1.3. Возобновляемые энергоресурсы 322
1.4. Вторичные энергетические ресурсы 323
1.5. Произведенные энергетические ресурсы 325
Контрольные вопросы 330
Глава 2. Электроэнергетика – базовая отрасль экономики 331
2.1. Роль электроэнергии в развитии общества 331
2.2. Место российской электроэнергетики в мире 337
2.3. Негативное воздействие электроэнергетики на окружающую среду 341
2.4. Необходимость энергосбережения и повышения энергоэффективности в электроэнергетике России 348
Контрольные вопросы 356
Глава 3. Показатели эффективности использования энергии 357
3.1. Общие положения 357
3.2. Энергетические показатели эффективности 358
Контрольные вопросы 370
Глава 4. Международная и российская практика в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности 371
4.1. Краткий исторический обзор 371
4.2. Современные тенденции 373
4.3. Ключевые направления государственной политики 375
4.4. Общая характеристика текущего состояния энергосбережения в России 381
Контрольные вопросы 388
Глава 5. Энергосбережение при производстве электроэнергии и теплоты 389
5.1. Виды теплоснабжения 389
5.2. Источники тепловой энергии централизованного теплоснабжения 391
5.3. Источники децентрализованного электро- и теплоснабжения 397
5.4. Энергосбережение в топливных котельных 402
5.5. Энергосбережение на ТЭС 409
Контрольные вопросы 414
Глава 6. Энергосбережение при транспортировке и распределении тепловой энергии 415
6.1. Общие сведения о теплоснабжении 415
6.2. Потери в тепловых сетях 418
6.3. Меры по сокращению потерь в тепловых сетях 426
6.4. Снижение потерь при передаче электроэнергии 428
6.5. Энергосбережение при электропотреблении 431
Контрольные вопросы 435
Глава. 7. Использование низкопотенциальной теплоты с помощью теплонасосных установок 437
7.1. Общие сведения 437
7.2. Тепловые насосы парокомпрессионного типа 440
7.3. Абсорбционные термотрансформаторы 458
7.4. Сравнительная эффективность выработки тепловой энергии 462
7.5. Актуальные направления развития теплоснабжающих теплосистем с тепловыми насосами 466
Контрольные вопросы 468
Глава 8. Основы современного энергоаудита 469
8.1. Общие положения. Добровольное и обязательное обследования 470
8.2. Приборный (инструментальный) энергоаудит 475
8.3. Порядок проведения энергоаудита (энергетического обследования) 480
8.4. Оценка потенциала энергосбережения 482
8.5. Энергетический паспорт предприятия 491
8.6. Технико-экономическая оценка энергосберегающих мероприятий 493
Контрольные вопросы 496
Глава 9. Информационное обеспечение энергосбережения 497
9.1. Каталог типовых энергосберегающих проектов 497
9.2. Каталог энергосберегающих технологий 499
9.3. Типовые мероприятия энергосбережения 500
Контрольные вопросы 518
Глава 10. Метод эксергетического анализа эффективности энергетических технологий 519
10.1. Общие положения 519
10.2. Теплоэксергия. Температурная теплоэксергетическая
функция 521
10.3. Химическая эксергия различных видов топлива 524
10.4. Значение принципа неэквивалентности эксергии и эксергетических потерь для энергосбережения 528
10.5. Анализ эффективности работы теплотехнических установок на основе эксергетического метода 530
10.6. Сравнительная эффективность использования химической эксергии топлива для теплоснабжения 541
Контрольные вопросы 544
Библиографический список к части 3 545
