Termomechanika

Zkouška 2014/2015

Na zkoušku se přihlašuje pouze na základní verzi zkoušky. Kdo má v KOSu zapsanu A variantu bude automaticky přihlášen na A variantu zkoušky!!!!!!!

Anotace

Základní zákony termodynamiky. Stavové rovnice. Ideální plyn, vlastnosti. Vratné a typické nevratné stavové změny ideálního plynu. Reálné plyny a páry, řešení stavových změn. Směsi plynů. Oběhy typických tepelných motorů a strojů. Vlhký vzduch. Základní případy sdílení tepla. Stacionární vedení tepla. Sdílení tepla prouděním. Využití podobnosti, kriteriální rovnice. Sdílení tepla při skupenských změnách. Teplotní záření. Kombinované případy sdílení tepla. Tepelné výměníky. Proudění stlačitelných tekutin. Izentropické proudění. Kolmé rázové vlny. Průtok tryskami a difuzory. Základy chemické termodynamiky. Termodynamika chemických reakcí.

Sylabus

Základní zákony termodynamiky. Stavové rovnice. Ideální plyn, vlastnosti. Vratné a typické nevratné stavové změny ideálního plynu. Reálné plyny a páry, řešení stavových změn. Směsi plynů. Oběhy typických tepelných motorů a strojů. Vlhký vzduch. Základní případy sdílení tepla. Stacionární vedení tepla. Sdílení tepla prouděním. Využití podobnosti, kriteriální rovnice. Sdílení tepla při skupenských změnách. Teplotní záření. Kombinované případy sdílení tepla. Tepelné výměníky. Proudění stlačitelných tekutin. Izentropické proudění. Kolmé rázové vlny. Průtok tryskami a difuzory. Základy chemické termodynamiky. Termodynamika chemických reakcí.

Osnova

1.Základní pojmy a definice. Stavové veličiny. Teplo a práce.

2.Postuláty fenomenologické termodynamiky. První, druhá a třetí hlavní věta termodynamiky pro otevřené a uzavřené soustavy. Tepelné kapacity a Mayerův vztah.

3.Stavová změna a oběh, Carnotův oběh. Základní vratné a nevratné stavové změny.

4.Modely plynů a stavové rovnice, ideální plyn, plyn Van der Waalsův, plyn polodokonalý. Stavové změny ideálního plynu. Směs ideálních plynů.

5. Vodní pára. Znázornění v i – s diagramu. Řešení stavových změn ve vodní páře.

6. Oběhy tepelných motorů a strojů – kompresor, pístový motor, parní a plynová turbína. Oběhy chladicích strojů s plyny a parami.

7. Vlhký vzduch. Základní veličiny a jejich měření, vyjádření základních stavových veličin vlhkého vzduchu. Řešení dějů v i – x diagramu.

8.Základy sdílení tepla. Mechanismy sdílení tepla. Vedení tepla v tuhých látkách – 1D případy.

9. Sdílení tepla prouděním, přestup tepla. Řešení přestupu tepla s využitím teorie podobnosti.

10. Teplotní záření. Záření černého, šedého a reálného tělesa. Sdílení tepla zářením.

11. Základy řešení tepelných výměníků.

12. Stlačitelnost tekutiny a její projevy. Základní rovnice proudění stlačitelné tekutiny. Rychlost zvuku, Machovo číslo. Stavové chování stlačitelné tekutiny. Izoentropické proudění. Výtoková rychlost. Kritický stav.

13. Proudění tryskami a difusory, aerodynamické ucpání, kritický výtok, průtok se ztrátami.

14. Kolmá rázová vlna, tryska za nenávrhových podmínek.

Literatura

1. Nožička J., Termomechanika, Vydavatelství ČVUT, Praha 1998

Odvození ke zkoušce z termomechaniky – 2014/2015

1) Odvoďte vztah pro změnu měrné entropie ∆s = s2 – s1 při změně stavu ideálního plynu v závislosti na teplotě a tlaku v počátečním a koncovém stavu.

2) Odvoďte vztah pro změnu měrné entropie ∆s = s2 – s1 při změně stavu ideálního plynu v závislosti na teplotě a měrném objemu v počátečním a koncovém stavu.

3) Odvoďte vztah pro technickou práci při ději, který zahrnuje přívod a odvod pracovní látky.

4) Určete příkon kompresoru se škodlivým prostorem.

5) Odvoďte vztah pro měrnou polytropickou tepelnou kapacitu ideálního plynu cn = cn(n).

6) Určete práci zážehového motoru a jeho tepelnou účinnost v závislosti na kompresním a teplotním poměru.

7) Odvoďte vztah pro výpočet měrné vlhkosti vlhkého vzduchu x v závislosti na relativní

8) Z Fourierova zákona pro stacionární jednorozměrné vedení tepla odvoďte vztah pro tepelný tok složenou rovinnou silnostěnnou stěnou (přechodový odpor mezi jednotlivými vrstvami neuvažujte).

9) Z Fourierova zákona pro stacionární jednorozměrné vedení tepla odvoďte vztah pro tepelný tok složenou silnostěnnou trubkou (přechodový odpor mezi jednotlivými vrstvami neuvažujte).

10) Odvoďte vztah pro součinitele prostupu tepla krs složenou rovinnou stěnou.

11) Odvoďte vztah pro součinitele prostupu tepla krs složenou válcovou stěnou.

12) Pro souproudý výměník tepla odvoďte vztah pro výpočet středního logaritmického

13) Odvoďte vztah pro výtokovou rychlost c2 ideálního plynu v závislosti na klidové teplotě T0 , klidovém tlaku p0 v nádobě a vnějším tlaku p2 (Saint Vénant-Wantzelovu rovnici).

14) Odvoďte vztah pro maximální výtokovou rychlost cmax ideálního plynu v závislosti na klidové teplotě T0 a klidovém tlaku p0 v nádobě.

15) Odvoďte vztah pro kritickou hodnotu rychlosti při stacionárním izoentropickém proudění ideálního plynu c*.

16) Odvoďte vztah pro kritický tlakový poměr p*/p0 (jako funkci κ) při stacionárním izoentropickém proudění ideálního plynu.

17) Odvoďte Hugoniotovu větu pro adiabatické proudění ideálního plynu.