С. А. Радченко, А. Н. Сергеев

 

ТЕПЛОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Учебное пособие

 

Тула – 2015

 

Рецензенты:

доктор педагогических наук, профессор С. Н. Вольхин

(Тульский институт управления и бизнеса им. Н.Д. Демидова);

кандидат технических наук А. В. Монахин

(ООО «Экспертно-консультационный центр в строительстве»)

Радченко, С. А. Теплотехника и энергетические машины: Учебное пособие / С.А. Рад­ченко, А.Н. Сергеев – Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. – 625 с.

В учебном пособии изложены основы технической термоди­намики и тепло- и массообмена, приведены сведения о топливе, теории горения, топках и котельных установках, тепловых двига­телях и теплосиловых ус­тановках, холодильных установках, раз­личном энергетическом оборудо­вании для жилищно-коммуналь­ного хозяйства и других объектов, методах энергосбережения и возобновляемых энергетичес­ких ресурсах и т. д. Пособие предназначено для студентов, преподавателей и спе­циалистов и имеет цель помочь им получить информацию, необ­ходимую для изучения теплотехники и теплового оборудования зданий, а также для эффективного применения современных дос­тижений в быту и на работе.

Учебное издание

РАДЧЕНКО Сергей Анатольевич,

СЕРГЕЕВ Александр Николаевич

ТЕПЛОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Учебное пособие

 

ВВЕДЕНИЕ

Знания теплотехники, принципов действия и устройства различных видов энергетического оборудования, особенно инженерных систем зданий и сооружений и методов их правильного подбора и использования, а также методов и средств для энергосбережения и современных теплоизоляционных материалов очень важны для будущих учителей технологии и автодела, а также специалистов, которым придется заниматься сервисным обслуживанием автотранспорта и объектов недвижимости, прежде всего различных зданий и сооружений. Причем после изучения дисциплины «Теплотехника и энергетические машины» они должны не только получить знания, практические навыки и умения, необходимые для их будущей профессиональной деятельности с учетом современных требований и реалий рыночной экономики, но и быть готовы помогать другим в их практическом использовании.

Поэтому материал в пособии изложен в виде 5 частей и 13 тем.

В первой части «Техническая термодинамика» описаны основные понятия и определения, первый и второй законы термодинамики, процессы изменения состояния идеальных газов и термодинамические процессы и идеальные термодинамические циклы для поршневых двигателей внутреннего сгорания, газовых турбин и холодильных установок. Применение в технической термодинамике идеальных газов вызвано трудностями описания процессов для реальных газов и необходимостью определить максимальную эффективность таких циклов.

Во второй части учебного пособия «Основы теории тепло- и массобмена. Процессы горения» рассмотрены основные виды теплообмена (теплопроводность, конвекция, тепловое излучение и теплопередача), способы уменьшения и увеличения теплообмена и конструкции теплообменников, а также процессы горения твердого, жидкого и газообразного топлива и конструкции и принципы действия используемых для этого устройств (различных топок, горелок бытовых газовых плит и газовых колонок, а также форсунок и горелок, используемых для сжигания различного топлива). Кроме того, рассмотрено влияние нижнего и верхнего пределов взрываемости (воспламеняемости) горючих газов на процессы горения и на их безопасность. Понимание студентами этого материала понадобится им в быту и при их будущей работе, чтобы эффективнее и безопаснее использовать топливно-энергетические ресурсы и правильно выбирать и использовать разные виды оборудования для решения различных задач с учетом их технических характеристик и особенностей процессов горения топлива.

В третьей части учебного пособия «Энергетические машины» рассматриваются различные виды энергетического оборудования, их принципы действия, особенности конструкция и области применения с использованием многочисленных фотографий, схем и чертежей. В теме 6 рассматриваются котельные установки, в теме 7 - двигатели внутреннего сгорания, компрессоры, холодильные установки и тепловые насосы, а в теме 8 - тепловые электростанции, атомные электростанции, гидроэлектростанции и прямые способы получения электроэнергии, в том числе магнитогидродинамические генераторы (МГД-генерато-ры),  термоэлектрическиегенераторы, термоэмиссионные методы преобразования теплоты в электрическую энергию и топливные элементы различного принципа действия, в том числе применяемые в автотранспортных средствах. В связи с большим разнообразием конструкций каждого из указанных видов оборудования при их изучении рекомендуется выделять и запоминать их важнейшие элементы и принципы работы каждого устройства, что сильно облегчит изучение материала.

В четвертой части учебного пособия «Инженерные системы и тепловое оборудование зданий» рассматриваются устройство, принципы действия, преимущества и недостатки, правила подбора и применения основных видов теплотехнического оборудования различных зданий.

В теме 9 описаны различные системы отопления и их основные элементы, в теме 10 - системы горячего водоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха, а в теме 11 – системы теплоснабжения и тепловые сети с использованием большого количества иллюстраций, помогающих понять их устройство, принципы действия и основные особенности, а также обеспечивать их правильный подбор, эксплуатацию и сервисное обслуживание с учетом специфики объектов и стоящих задач. Поэтому приведенная подробная информация будет полезна для студентов, преподавателей и специалистов на работе и в быту.

В пятой части учебного пособия «Энергосбережение. Возобновляемые источники энергии» (темы 12 и 13) дается анализ основных методов и средств для энергосбережения, а также альтернативных (возобновляемых) источников энергоснабжения и эффективности их использования в различных условиях. Приведенное в темах 12 и 13 большое количество иллюстраций позволяет лучше понять принципы действия каждого из описанных методов и средств и использовать их.

Данное учебное пособие, включающее очень много иллюстраций из Интернета (фотографий, схем, графиков и т. д.), предназначено для использования на лекциях, лабораторных и практических занятиях по дисциплине «Теплотехника и энергетические машины» с мультимедийной презентацией материала и самостоятельной работы студентов.  

ЧАСТЬ 1. ТЕХНИЧЕСКАЯ

ТЕРМОДИНАМИКА  

ТЕМА 1. Предмет теплотехники. Связь с другими отраслями знаний. Основные понятия и определения