Műszaki hő- és áramlástan I/1-2.

Tartalom

Előszó 3
Mértékrendszer 11
Bevezetés 13
1. kinetikai gázelmélet 15
1.1 Szemlélet és módszer 15
1.2 A hőmérséklet értelmezése 17
1.3 A nyomás értelmezése 19
1.4 A sűrűség értelmezése 23
1.5 Az általános gáztörvény levezetése a kinetikai gázelmélet alapján 24
1.6 Avogadro törvénye 28
1.7 Az ideális gáz molekulájának közepes kinetikai energiája 31
1.8 A molekulák négyzetes középsebessége és sebesség-eloszlása 34
1.9 A közepes szabad úthossz 40
1.10 Molekuláris transzportjelenségek gázokban 43
1.11 A belső súrlódás jelensége 46
1.12 A valóságos gáz, ideális folyadék és valóságos folyadék jellemzői 49
2. ALAPFOGALMAK 51
3. KONTINUUMOK KINEMATIKÁJA 63
3.1 Lagrange és Euler féle tárgyalásmód 63
3.2 Fizikai terek matematikai megadása 65
3.3 A sebességtér megadása és szemléltetése 67
3.31 Általános sebességtér 67
3.32 Speciális sebességterek 71
3.4 Mozgó vonatkoztatási rendszer 74
3.5 Szubsztanciális, lokális és konvektív változás 76
3.6 A transzportegyenlet integrál-alakja 78
3.7 Az áramló kontinuum mozgásformái 84
3.71 Elhatárolt kontinuum elem mozgása 84
3.72 Vektoranalitikus igazolás 87
3.73 A térfogatváltozás (dilatáció) sebessége 91
3.74 A szögtorzulás (disztorzió) sebessége 94
3.75 A sebességtér rotációja 96
3.8 A kontinuum gyorsulása
3.9 Potenciálos (örvénymentes) áramlások 101
3.91 A sebességi potenciál és a cirkuláció 102
3.92 Stokes tétele 106
3.93 Hengerszimmetrikus áramlás 109
4. KÖLCSÖNHATÁSOK A RENDSZER ÉS A KÖRNYEZETE KÖZÖTT 112
4.1 Állapotjelzők, termikus állapotegyenlet 112
4.2 A rendszer egyensúlyi állapota 118
4.21 A termodinamikai egyensúly 119
4.22 Termikus egyensúly, hőmérséklet, a termodinamika nulladik főtétele 121
4.3 Erőhatások 123
4.31 Felületi erők, a feszültségtenzor 123
4.32 Térfogati erők, az erőtér 129
4.33 Kapilláris erő 134
4.4 A kontinuum feszültségi állapota 136
4.5 A munka 143
4.6 A hő 150
4.61 A hő fogalma, alapvető tulajdonságai 150
4.62 A hő mennyiségi meghatározása, a fajhő 151
4.63 A hő terjedésének alapvető formái 158
5. A FIZIKA MEGMARADÁSI ELVEI 161
5.1 Az anyag megmaradásának elve 161
5.11 A folytonosság törvényének integrál alakja 162
5.12 A folytonosság törvényének differenciális alakja 171
5.13 Forrásos áramlások 173
5.14 Az áramfüggvény 175
5.2 Az impulzus megmaradásának elve 179
5.21 Az áramlástan impulzus-tétele stacionárius áramlásra 180
5.22 A kontinuum-mozgás dinamikai alapegyenlete (Navier-Stokes) 184
5.23 Súrlódásmentes kontinuum mozgásegyenlete (Euler) 188
5.24 A hidrostatika alapegyenlete 191
5.3 Az impulzusnyomaték megmaradásának elve 192
5.4 Az energia megmaradásának elve 194
5.41 Az energia fajtái 194
5.42 Az erőtér potenciálja 197
5.43 Munkavégzés zárt rendszeren 202
5.44 Zárt rendszer és környezet termikus kölcsönhatása 215
5.45 Az energiamegmaradás zárt rendszerben 216
5.46 Az energiaegyenlet speciális formái 226
5.47 A termodinamika első főtétele 231
5.48 Belső energia, entalpia, térfogatváltozási és technikai munka 236
5.49 Az energiamegmaradás tétele nyitott rendszerben 249
6. A TERMODINAMIKA MÁSODIK FŐTÉTELE, ENTRÓPIA ÉS MEGFORDÍTHATÓSÁG 256
6.1 A második főtétel jelentősége 256
6.2 Reverzibilis és irreverzibilis folyamatok 257
6.3 Körfolyamatok 262
6.4 A Carnot körfolyamat 263
6.5 A körfolyamatok gazdaságosságának megítélése 267
6.6 A Carnot körfolyamat termikus hatásfoka 268
6. 7 A termodinamika második főtételének megfogalmazásai 270
6.8 Reverzibilis és irreverzibilis körfolyamatok sajátosságai 271
6.9 Az entrópia 276
6.10 Entrópiaváltozás és irreverzibilitás 279
6.11 Az irreverzibilis folyamatok hatása a hőszigetelt rendszer munkavégző-képességére 284
6.12 Az entrópia és a termodinamikai állapotvalószínűség 286
6.13 A "hőhalál"-elmélet és kritikája 291
7. A TERMODINAMIKAI ÁLLAPOTOK ÉS VÁLTOZÁSAI 297
IDEÁLIS GÁZOKBAN
7.1 Ideális gázok állapotai 297
7.2 Az ideális gáz állapotának megváltozása 300
7.3 Az állapotváltozások ábrázolása 302
7.4 Izotermikus állapotváltozás 302
7.5 Példák izotermikus állapotváltozásra 311
7.6 Izobár állapotváltozás 315
7. 7 Az egyesített gáztörvény, Avogadro törvénye 325
7.8 Az áttolási munka 328
7.9. Példák izobár állapotváltozásra 332
7.10 Izochor állapotváltozás 336
7.11 Példák izochor állapotváltozásra 344
7.12 Ideális adiabatikus állapotváltozás, izentropikus állapotváltozás 347
7.13 Példák adiabatikus állapotváltozásra 358
7.14 Politropikus állapotváltozás 361
7.15 Példák politropikus állapotváltozásra 375
5.46 Az energiaegyenlet speciális formai 226
5.47 A termodinamika első főtétele 231
5.48 Belső energia, entalpia, térfogatváltozási és technikai munka 236
5.49 Az energiamegmaradás tétele nyitott rendszerben 249
6. A TERMODINAMIKA MÁSODIK FŐTÉTELE, ENTRÓPIA ÉS MEGFORDÍTHATÓSÁG 256
6.1 A második főtétel jelentősége 256
6.2 Reverzibilis és irreverzibilis folyamatok 257
6.3 Körfolyamatok 262
6.4 A Carnot körfolyamat 263
6. 5 A körfolyamatok gazdaságosságának megítélése 267
6.6 A Carnot körfolyamat termikus hatásfoka 268
6. 7 A termodinamika második főtételének megfogalmazásai 270
6.8 Reverzibilis és irreverzibilis körfolyamatok sajátosságai 271
6.9 Az entrópia 276
6.10 Entrópiaváltozás és irreverzibilitás 279
6.11 Az irreverzibilis folyamatok hatása a hőszigetelt rendszer munkavégző-képességére 284
6.12 Az entrópia és a termodinamikai állapotvalószínűség 286
6.13 A "hőhalál"-elmélet és kritikája 291
7. A TERMODINAMIKAI ÁLLAPOTOK ÉS VÁLTOZÁSAI 297
IDEÁLIS GÁZOKBAN
7.1 Ideális gázok állapotai 297
7.2 Az ideális gáz állapotának megváltozása 300
7.3 Az állapotváltozások ábrázolása 302
7.4 Izotermikus állapotváltozás 302
7.5 Féldák izotermikus állapotváltozásra 311
7.6 Izobár állapotváltozás 315
7. 7 Az egyesített gáztörvény, Avogadro törvénye 325
7.8 Az áttolási munka 328
7.9. Példák izobár állapotváltozásra 332
7.10 Izochor állapotváltozás 336
7.11 Példák izochor állapotváltozásra 344
7.12 Ideális adiabatikus állapotváltozás, izentropikus állapot változás 347
7.13 Példák adiabatikus állapotváltozásra 358
7.14 Politropikus állapotváltozás 361
7.15 Példák politropikus állapotváltozásra 375
8. A RENDSZER MECHANIKAI EGYENSÚLY 379
8.1 Hidrostatika 379
8.11 Áttekintés 379
8.12 Nyugvó közeg egyensúlya általános erőtérben 381
8.13 Súlytalan folyadék egyensúlya 385
8.14 Súlyos folyadék egyensúlya nehézségi erőtérben 388
8.15 Folyadéknyomásból származó erők a határoló felületeken 393
8.16 Súlyos folyadék egyensúlya összetett erőtérben 395
8.17 Felületi feszültség a folyadék felszínén 402
8.18 Több folyadék érintkezési felülete 405
8.2 Súlyos folyadék és szilárd test egyensúlya 408
8.21 Sztatikus felhajtóerő, úszás 408
8.22 Lebegő és úszó testek stabilitása 411
8.23 A léghajó egyensúlya 416
8.3 Aerostatika 420
8.31 Az atmoszféra szerkezete 420
8.32 Az atmoszféra állapotjelzőinek számítása 422
8.33 Az atmoszféra stabilitása 427
8.34 A politropikus atmoszféra 430
9. VALÓSÁGOS (VESZTESÉGES) ÁLLAPOTVÁLTOZÁSOK 434
9.1 Fojtás 434
9.1 Veszteséges adiabatikus kompresszió és expanzió 440
10. Gázkörfolyamatok 449
10.1 Ideális gázkörfolyamatok 449
10.11 A körfolyamatok és az azokat megvalósító hőerőgépek jellemzése 449
10.12 Ottó körfolyamat 451
10.13 Sabathé körfolyamat 457
10.14 Diesel körfolyamat 461
10.15 Humprey körfolyamat 462
10.2 Valóságos gázkörfolyamatok 474
10.21 A valóságos gázkörfolyamatokban keletkező veszteségek jellemzése 474
10.22 Valóságos Humprey körfolyamat 475
11. ÖSSZETETT RENDSZEREK TERMODINAMIKÁJA 481
11.1 Gázkeverékek 481
11.11 Dalton törvénye 481
11.12 Gázkeverékek összetételének megadási módjai 483
11.13 A térfogat és a tömegrészek (súlyrészek) közötti összefüggés 485
11.14 A gázkeverék közepes vagy látszólagos gázállandója 486
11.15 A gázkeverék közepes vagy látszólagos molsúlya 487
11.16 A gázkeverék sűrűsége, fajsúlya és fajtérfogata 487
11.17 A gázkeverék fajhője, belső energiája és entalpiája 489
11.18 A gázkeverék hőmérséklete és nyomása 491
11.2 Valóságos gázok és gőzök 493
11.21 Valóságos gázok jellemző vonásai 493
11.22 A gőzök termodinamikája 499
11.23 Gőzkörfolyamatok 536
11.24 A gőzkörfolyamatok termikus hatásfokának növelési lehetőségei 542
11.3 Hűtőgépek és körfolyamatok 548
11.31 Az ideális hűtőgép 550
11.32 Gáznemű munkaközeggel működő hűtőgépek 551
11.33 Gőznemű munkaközeggel működő hűtőgépek 553
11.34 Hőszivattyú 566
11.35 Hűtőközegek 567
11.4 A nedves levegő és a légkondicionálás alapjai 569
11.41 A nedves levegő jellemzői 569
11.42 A nedves hőmérséklet fogalma 574
11.43 A nedves levegő i-x diagramja 576
11.44 A légkondicionálás alapjai 577
12. KÍSÉRLETI VIZSGÁLATOK MÓDSZEREI 593
12.1 Modellezés, modellkísérletek 593
12.2 A hasonlósági módszer alapfogalmai 594
12.3 A dimenzióanalízis módszerei 599
13. SÚRLÓDÁSMENTES KÖZEGEK ÁRAMLÁSA 606
13.1 Összenyomhatatlan közegek áramlása 606
13.11 Bernoulli egyenlet 606
13.12 A Bernoulli egyenlet néhány speciális alakja 608
13.13 Példák a Bernoulli egyenlet alkalmazására 617
13.14 Az impulzustétel alkalmazása 635
13.2 Összenyomható közegek áramlása 663
13.21 A gázdinamika alapjai 663
13.22 A gázok egyméretű, izentropikus áramlása 677
13.23 A gázok nem izentropikus áramlása csatornában 702
13.24 Fúvókák, kiömlőnyílások méretezése 708
14. SÚRLÓDÁSOS KONTINUUM ÁRAMLÁSA 713
14.1 A kontinuumsurlódás alapjelenségei 713
14.2 Áramlás sík felület mentén 718
14.21 A határréteg szerkezete sík felület mentén 718
14.22 Sik felület súrlódási ellenállása laminárius áramlásban 720
14.23 A Reynolds-féle feszültségek 721
14.24 A hidrodinamikailag sima sík felület ellenállása turbulens áramlásban 726
14.25 Sik felület súrlódási ellenállása vegyes határréteg esetén 727
14.26 Érdes sík felület súrlódási ellenállása 729
14.3 Határréteg az áramlás irányában változó nyomás esetén 731
14.31 Határréteg görbült felületek mentén. Alakellenállás 733
14.32 Gömb alakú test ellenállása 735
14.4 Testek ellenállása szabad folyadékfelszín közelében 737
14.5 Áramlás csővezetékben 739
14.51 A csővezeték nyomás vesztesége 739
14.52 Lamináris áramlás kör keresztmetszetű csőben 741
14.53 Turbulens áramlás kör keresztmetszetű csőben 746
14.54 Hidraulikailag sima csövek súrlódási tényezője 751
14.55 Érdes falu csövek nyomásvesztesége 757
14.56 Nem kör keresztmetszetű csövek 758
14. 57 Áramlás nyitott csatornában 760
14.6 Áramlás csőidomban 762
14.61 Szűkülő csőszakasz (konfuzor) 762
14.62 Bővülő csőszakasz (diffuzor) 764
14.63 Iránytörés 769
14.64 Egyéb leválási lehetőségek 770
14.65 Kavitációból származó veszteségek 770
14.66 Áramlás ívdarabban 771
14.67 Csőzárószerkezetek vesztesége 774
14.68 A veszteségtényező kísérleti felvétele 777
14.7 Csővezeték jelleggörbéje 780
Irodalomjegyzék 787

Témakörök