Библиотека криофизика
Соколов Е.Я., Бродянский В.М.
Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения
В книге с единых термодинамических позиций рассмотрены все виды трансформаторов тепла -
холодильные, криогенные и теплонасосные установки. Проведен анализ их энергетических показателей,
описаны схемы установок, даны исходные уравнения и примеры расчетов.
Для студентов энергетических вузов и факультетов, а также для инженеров-энергетиков, работающих в области
трансформации тепла, холодильной и криогенной техники.
ББК 31.31
УДК 621.59.01 (075.8)
Скачать в формате djvu (19 МБ):
Sokolov-Brodyanskiy_Transformaciya-tepla.djvu
Cкачать в формате pdf (графика - 47,4 МБ):
Sokolov-Brodyanskiy_Transformaciya-tepla.pdf
Оглавление
Предисловие
Введение
0.1. Назначение трансформаторов тепла
0.2. Область использования трансформаторов тепла
0.3. Классификация трансформаторов тепла
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ТРАНСФОРМАЦИИ ТЕПЛА
1.1. Циклические, квазициклические и нециклические процессы в трансформаторах тепла
1.2. Каскадные и регенеративные трансформаторы тепла
1.3. Эксергетический метод анализа систем трансформации тепла
1.4. Определение значения эксергии
1.5. Основные термодинамические зависимости
1.6. Характерные энергетические зоны в низкотемпературной области
1.7. Характер изменения удельных эксергетических затрат
1.8. Общая характеристика хладоагентов и хриоагентов
1 9. Хладоносители
ГЛАВА ВТОРАЯ
ПАРОЖИДКОСТНЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТЕПЛА (ХОЛОДИЛЬНЫЕ И ТЕПЛОНАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ)
2.1. Удельные энергозатраты и КПД компресснонных трансформаторов тепла
2.2. Энергетический и эксергетический балансы компрессионных трансформаторов тепла
2.3. Методика расчета одноступенчатых трансформаторов тепла
2.4. Регенеративный теплообмен на парожидкостных трансформаторах тепла
2.5. Многоступенчатые компрессионные трансформаторы тепла
2.6. Применение двухступенчатых теплюнасосных установок в системах теплоснабжения
2.7. Каскадные рефрижераторные установки
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ И РАСШИРИТЕЛЬНЫХ МАШИН ТРАНСФОРМАТОРОВ ТЕПЛА
3.1. Назначение и классификация нагнетательных и расширительных машин
3.2. Термогазодинамические основы процессов сжатия и расширения
3.3. Компрессоры объемного действия
3.4. Компрессоры кинетического действия (турбокомпрессоры)
3.5. Поршневые детандеры
3.6. Турбодетандеры
3.7. Насосы
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
РАБОТА ПАРОЖИДКОСТНЫХ КОМПРЕССИОННЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТЕПЛА В НЕРАСЧЕТНЫХ УСЛОВИЯХ
4.1. Оcновные методы регулирования компрессионных трансформаторов тепла
4.2. Условия установившегося режима
4.3. Характеристики основных элементов трансформатора тепла
4.4. Взаимосвязь параметров при работе компрессионного трансформатора тепла в нерасчетных условиях
ГЛАВА ПЯТАЯ
АБСОРБЦИОННЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТЕПЛА
5.1. Принцип действия идеальных абсорбционных установок и удельный расход
тепла в них
5.2. Схема и процесс работы реальных абсорбционных трансформаторов тепла
5.З. Методика расчета одноступенчатых абсорбционных трансформаторов тепла
5.4. Зависимость удельного расхода энергии в абсорбционных установках от параметров генерации, испарения и охлаждения
5.5. Работа абсорбционных холодильных установок в нерасчетных условиях
5.6. Двухступенчатые абсорбционные трансформаторы тепла
5.7. Абсорбционные трансформаторы тепла периодического действия
5.8. Абсорбционно-диффузионные холодильные установки
5.9. Энергетическое сравнение абсорбционных и комрессионных холодильных установок.
ГЛАВА ШЕСТАЯ
СТРУЙНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТЕПЛА
6.1. Типы струйных трансформаторов тепла
6.2. Газодинамические функции
6.3. Принципиальная схема и КПД струйного компрессора
6.4. Определение коэффициента инжекции и давления сжатия струйного компрессора
6.5. Зависимость достижимых параметров от температур и критических скоростей взаимодействующих потоков
6.6. Расчет геометрических размеров струйных компрессоров
6.7. Характеристики струйного компрессора
6.8. Предельные режимы работы струйных компрессоров
6.9. Определение коэффициента инфекции, давления сжатия и основных размеров струйного эжектора
6.10. Принципиальная схема и КПД пароэжекторных холодильных установок
6.11. Работа пароэжекторных холодильных установок в нерасчетных условиях
6.12. Принципиальная схема вихревой трубы и процесс ее работы
6.13. Характеристика вихревой трубы
6.14. Оптимальные режимы работы вихревой трубы
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
ГАЗОЖИДКОСТНЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТЕПЛА
7.1. Особенности газожидкостных трансформаторов тепла
7.2. Криорефрижераторы с дроссельной СОО
7.3. Криорефрижераторы с дроссельно-эжекторной СОО
7.4. Криорефрижераторы с дроссельной СОО и СПО с внешним отводом тепла
7.5. Криорефрижераторы с детандерной СОО
7.6. Криорефрижераторы растворения
7.7. Низкотемпературная тепловая изоляция
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
ОЖИЖЕНИЕ И ЗАМОРАЖИВАНИЕ ГАЗОВ, НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
8.1. Особенности системы ожижения, замораживания и низкотемпературного разделения
8.2. Идеальные процессы ожижения и замораживания (консервирования) газов
8.3. Технические процессы ожижения и замораживания газов
8.4. Свойства газовых смесей и характеристика методов их разделения
8.5. Идеальные процессы разделения газовых смесей
8.6. Технические процессы низкотемпературного разделения газовых смесей
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ
ГАЗОВЫЕ (ВОЗДУШНЫЕ) КОМПРЕССИОННЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТЕПЛА
9.1. Особенности процессов в газовых трансформаторах тепла
9.2. Идеальные газовые циклы со стационарными процессами
9.3. Реальные газовые циклы и квазициклы со стационарными процессами
9.4. Газовые циклы и установки с нестационарнымн процессами
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ
ТРАНСФОРМАТОРЫ ТЕПЛА, ОСНОВАННЫЕ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
10.1. Особенности и классификация электрических и магнитных трансформаторов тепла
10.2. Физические основы работы термоэлектрических и термомагннтных трансформаторов тепла
10.3. Термоэлектрические н термомагнитоэлектрические трансформаторы тепла
10.4. Термодинамические основы получения низких температур магнитокалорическим и электрокалорическим методами
10.5. Магнитокалорические (МК) и электрокалорические (ЭК) трансформаторы тепла
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. График газодинамических функций λ = f (τ, Π, ε, q)
Приложение 2. Диаграмма Т, s для аммиака
Приложение 3. Диаграмма е, i для аммиака
Приложение 4. Диаграмма i, s для водяного пара в области низких температур
Приложение 5. Диаграмма Т, s для фреона Ф-12
Прнложение 6. Диаграмма Т, s для двуокиси углерода СО2
Приложение 7. Диаграмма i, ξ для раствора вода — аммиак (H2O+NH3)
Приложение 8. Диаграмма i, ξ для раствора вода — бромистый литий (H2O+LiBr)
Приложение 9. Диаграмма Т, s для воздуха
Приложение 10. Диаграмма е, i для воздуха
Приложение 11. Диаграмма е, ξ для смеси азот — кислород (N2+O2)
Приложение 12. Некоторые термины и определения, используемые в книге
Предметный указатель
Предисловие
При подготовке и повышении квалификации инженеров — промышленных теплоэнергетиков и специалистов по низкотемпературной (холодильной и криогенной) технике необходимо обеспечить прочную связь между курсом технической термодинамики и специальными инженерными дисциплинами.
Практика показала, что лучший путь для решения этой задачи - введение курса «Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения». Он, с одной стороны, призван конкретизировать, «заземлить» теоретические положения термодинамики, а с другой — дать достаточно общую, но имеющую четкую инженерную ориентацию основу для подробного изучения ряда специальных курсов.
К таким спецкурсам относятся все те, в которых рассматриваются технические объекты, связанные с системами преобразовании энергии, относящимися к трансформаторам тепла (или термотрансформаторам).
Основное назначение трансформаторов тепла — отвод его от теплоотдатчика на относительно низком температурном уровне и повод к теплоприемнику на более высоком температурном уровне. Во всех таких системах, в отличие от теплосиловых, осуществляются не прямые, а обратные циклы (или другие, аналогичные по назначению сочетания процессов). Соответственно, важную роль в них играют различные процессы охлаждения.
Таким образом, трансформаторы тепла представляют собой устройства для осуществления функций, в термодинамическом плане обратных тем, для которых предназначены теплосиловые установки: они не вырабатывают энергию, а потребляет ее для получения определенного технологического или другого полезного эффекта.
К трансформаторам тепла относятся три группы установок: холодильные, криогенные и теплонасосные. Холодильные установки определяют развитие многих ведущих отраслей народного хозяйства, в особенности связанных с хранением, переработкой и транспортированием пищевых и биологических продуктов.
Криогенные установки оказывают существенное влияние на развитие электроники, радиотехники и электротехники. Сочетание криогенных установок с устройствами для ожижения, замораживания газов и разделения газовых смесей позволяет получать в промышленном масштабе в газообразном и жидком виде кислород, азот, водород, а также гелий и другие инертные газы.
Тепловые насосы при наличии источников дешевого низкопотенциального тепла, могут обеспечить в ряде случаев экономичное теплоснабжение как промышленных объектов, так и жилых, и общественных зданий.
В соответствии с этим перечнем специальные дисциплины, опирающиеся на курс «Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения», относятся в основном к специальностям 0308 (промышленная теплоэнергетика), 0529 (холодильные н компрессорные машины и установки) и 0579 (криогенная техника).
Использование трансформаторов тепла в промышленности, транспорте, сельском хозяйстве, научных исследованиях и в быту непрерывно возрастает.
Известно, что топливно-энергетический баланс страны зависит не только от экономичности выработки энергии, но и от технического уровня ее использования. Поскольку трансформаторы тепла всех трех перечисленных групп становятся все большими энергопотребителями, работа по их усовершенствованию играет все более существенную роль в экономии энергетических ресурсов. Авторы постоянно стремились в максимальной степени учитывать эту важную народнохозяйственную задачу.
Цель, которую поставили перед собой авторы при подготовке второго издания книги «Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения», осталась прежней: изложить с общих термодинамических позиций основы теории трансформаторов тепла. Для этого необходимо преодолеть традицию разного подхода к отдельным группам трансформаторов тепла и развить методику, разработанную в первом издании книги.
Время, прошедшее с выхода в свет первого издания (1968 г.), показало, что такой системный подход себя оправдал: он способствует лучшему пониманию как общих принципов, так и специфических особенностей каждой группы трансформаторов тепла.
С 1968 г. техника трансформации тепла, в особенности криогенная, значительно продвинулась вперед, усовершенствовались и термодинамические методы. Это потребовало серьезной переработки всех глав книги. Задача облегчалась тем, что за прошедшее время вышел ряд учебников и монографий и по технической термодинамике, и по трансформаторам тепла. К работам в области термодинамики относятся курсы технической термодинамики В. А. Кириллина, В. В. Сычева, Л. Г. Шейндлина и Г.Д. Бэра, а также монографии В. М. Бродянского «Эксергетическнй метод термодинамического анализа» и В. Л. Кириллина, Л. Е. Шейндлина, Э. Э. Шпильрайна «Термодинамика растворов».
Непосредственно трансформаторам тепла посвящены недавно вышедшая книга В. С. Мартыновского «Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов» и второе издание монографии Е. Я. Соколова и Н. М. Зингера «Струйные препараты».
С 1968 г накопился опыт преподавания курса «Основы трансформации тепла» в ряде политехнических и энергетических вузов страны. Было выпущено несколько учебных пособий по этой дисциплине, в том числе в МЭИ задачник A. Б. Чартынова по курсу «Основы трансформации тепла и процессов охлаждения».
Все это потребовало не только существенной переработки содержания глав книги, но и некоторого изменения порядка их расположения.
Главы 2, 4-6 написаны Е.Я. Соколовым, гл. 7-10 В.М. Бродянским; введение и гл. 1 — Е. Я. Соколовым и В. М. Бродянским: гл. 3-11. Н.В. Калининым, за исключением параграфа 3.3, составленного совместно с Л.Е. Медоваром и Е. Я. Соколовым.
Книга может быть использована не только как учебное пособие для студентов энергетических и политехнических вузов, но и для повышения. квалификации инженеров, желающих расширить свои знания в области энергетических основ низкотемпературной и теплонасосной техники.
Авторы выражают глубокую благодарность доктору техн. наук. проф. В. В. Сычеву за ценную помощь и советы при рецензировании рукописи.
Авторы
Публикуется по изданию:
Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения: Учеб.пособие для вузов. - 2-е изд, перераб. - М., Энергоиздат, 1981.- 320 с., илл.
Следующая страница: Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник
| 
