Műszaki hőtan

Tartalom

Bevezetés
1. A gázok termodinamikája 11
1.1. Termodinamikai állapotjelzők 14
1.2. Gáztörvények 19
1.3. A termodinamika 1. főtétele 25
1.4. Fajhő 26
1.5. Energiafüggvények 30
1.5.1. Belső energia 30
1.5.2. Entalpia 32
1.5.3. Térfogatváltozási munka 33
1.5.4. A technikai munka 35
1.6. Gázelegyek 37
1.6.1. A gázelegy sulyrésze, ill. tömegrésze 37
1.6.2. Gázelegy térfogatrésze 38
1.6.3. A tömegrészek kifejezése a térfogatrésszel 38
1.6.4. A térfogatrész kifejezése a tömegrésszel 39
1.6.5. A gázelegy látszólagos molekulatömege 40
1.6.6. Gázelegy gázállandója 41
1.6.7. Gázelegy fajhője és molhője 41
1.6.8. A komponensek parciális nyomása 41
2. Ideális gázok állapotváltozása 43
2. Izochor állapotváltozás /v=áll./ 43
2.2. Izobár állapotváltozás /p=áll./ 46
2.3. Izotermikus állapotváltozás /T=áll./ 49
2.4. Adiabatikus állapotváltozás /d=O/ 53
2.5. Politrópikus állapotváltozás 58
2.6. A politrópikus állapotváltozás általánosítása 63
3. Hő átalakítása mechanikai munkává 67
3.1. A termodinamika II. főtétele 67
3.2. A hő átalakítása mechanikai munkává körfolyamat utján 68
3.2.1. Tetszőleges körfolyamat 68
3.2.2. Cornot körfolyamat 72
3.3. Entrópia 76
3.4. Az állapotváltozások entrópiája, entrópia diagramok 78
3.4.1. Izochor állapotváltozás 79
3.4.2. Izobár állapotváltozás 80
3.4.3. Izotermikus állapotváltozás 81
3.4.4. Adiabatikus állapotváltozás 82
3.4.5. Politrópikus állapotváltozás 83
3.4.6. A politrópikus állapotváltozás általánosítása 85
3.4.7. A Cornat körfolyamat T-s diagramja - 86
3.5. Meg nem fordítható folyamatok 87
3.6. Fojtás 94
4. Technikai körfolyamatok 97
4.1. Belsőégésű motorok elméleti körfolyamata 98
4.1.1. Otto-körfolyamat 98
4.1.2. Klasszikus Diesel-körfolyamat 106
4.1.3. Ottó és Diesel körfolyamatok összehasonlítása termikus hatásfok szempontjából114
4.1.4. Vegyes körfolyamat 117
4.1.5. Kétütemű motorok elméleti körfolyamatai 123
4.2. Gázturbina folyamatok 124
4.3. Kompresszorok 129
4.3.1. Egyfokozatú dugattyús kompresszor ideális munkafolyamata 130
4.3.2. A valóságos kompresszor 134
4.3.3. Többfokozatú kompresszorok 137
5. Gőzök termodinamikája 140
5.1. Gőzök állapotjelzői 143
5.1.1. Folyadék állapot 144
5.1.2. Nedves gőz állapot 145
5.1.3. Száraz telitett gőz 146
5.1.4. Túlhevített gőz 147
5.2. Gőzdiagramok és gőztáblázatok 148
5.2.1. A vizgőz p-v diagramja 148
5.2.2. A vizgőz T-s diagramja 149
5.2.3. A vizgáz i-s diagramja 151
5.2.4. Vizgőz táblázatok 151
5.3. A vizgőz állapotváltozásai 153
5.3.1. Állandó nyomáson és hőmérsékleten történő állapotváltozás 153
5.3.2. Állandó térfogaton végbemenő állapotváltozás 153
5.3.3. Adiabatikus állapotváltozás 156
5.3.4. Fojtás 161
6. Gázok és gőzök kiömlésének termodinamikája 164
6.1. Kiáramlás egyszerű legömbölyített fúvókán 167
6.2. Laval-fuvóka méretezés 174
6.3. Gőzgépek eszményi munkafolyamata 178
7. Égés, hőfejlesztés 184
7.1. Tüzelőanyagok 184
7.1.1. Szilárd tüzelőanyagok 185
7.1.2. Folyékony halmazállapotú tüzelőanyagok 189
7.1.3. Gáznemű tüzelőanyagok 191
7.2. Az égés egyenletei 195
7.2.1. A tömegszerinti egyesülés egyenletei 196
7.2.2. A tömeg és térfogatszerinti-egyesülés egyenletei 198
7.2.3. Légfelesleg tényező 200
7.2.4. Égés léghiányban 205
7.2.5. Gáznemű tüzelőanyagok égése 206
7.2.6. Fűtőérték és égéshő 208
8. Hőátadás, hőközlés 210
8.1. Hővezetés 211
8.1.1. A hővezetés differenciál egyenlete 213
8.1.2. Állandósult hővezetés 215
8.1.2.1. Egyrétegű sik fal hővezetése 215
8.1.2.2. Többrétegű sikfal hővezetése 217
8.1.2.3. Hengeres hővezetése 218
8.1.2.4. Hővezetés belső hőforrás esetén 220
8.1.2.5. Gázátvezető falak hővezetése 221
8.1.3. Nem állandósult hővezetés 221
8.2. Hősugárzás 223
8.2.1. A hősugárzás törvényszerűségei 225
8.2.2. A sugárzással átadott hő szilárd testek között 230
8.2.3. A gázok és gőzök sugárzása 231
8.3. Hőszállitás 233
8.3.1. A határréteg és a fluidum mozgásállapota 236
8.3.2. A konvektiv hőátvitel differenciál egyenlete 238
8.3.3. Hasonlósági elmélet, a transzport folyamatok hasonlósága 241
8.3.3.1. A konvektiv áramlások hasonlósága, hidraulikai hasonlóság 244
8.3.3.2. Termodinamikai hasonlóság 247
8.3.3.3. Kritériumos egyenletek 251
8.3.4. A hőátadás kényszeritett áramlás esetén 252
8.3.4.1. Lamináris áramlás simafalu egyenes csőben 252
8.3.4.2. Turbulens áramlás körkeresztmetszetü, simafalu, egyenes csőben 257
8.3.4.3. A hőszállitási tényező tetszőleges keresztmetszetű csőben 260
8.3.4.4. A hőszállitási tényező hajlitott cső esetén 260
8.3.4.5. A hőszállitási tényező értéke mechanikusan kevert folyadék esetén 261
8.3.4.6. A hőátadás csőre merőleges áramlásnál 261
8.2.3.7. A hőszállitási tényező keresztirányú kényszeráramlás mellett csőkötegek esetén 267
8.3.5. A hőszállitási tényező szabad konvekció esetén 271
8.4. Hőátszármaztatás 274
8.5. Hőcserélők 276
8.5.1. A felületi hőcserélők termodinamikai számitása 277
8.5.1.1. Az egyenáramú hőátvitel vizsgálata 278
8.5.1.2. Az ellenáramú hőátvitel vizsgálata 283
1 8.5.1.3. A keresztáramu és vegyesáramu hőátvitel vizsgálata 285
36 8.5.2. A falak hőmérséklete 287
8.5.3. A környező közegbe átadott hőmennyiség és a hőközlés hatásfoka 288
8.5.4. A hőcserélők hidraulikai méretezése 290
9. Gáz- és gőzelegyek, szárítás, kllmatizálás 292
9.1. A nedves levegő jellemzői 292
9.1.1. A nedves levegő nyomása és a komponensek parciális 293
9.1.2. A nedves levegő fajtérfogata és sűrűsége 294
9.1.3. Abszolút nedvességtartalom 295
9.1.4. Nedvességtartalom 295
9.1.5. Relativ nedvességtartalom 297
9.1.6. Viszonylagos telítettség 298
9.1.7. Nedves levegő fajhője 298
9.1.8. A nedves levegő entalpiája 299
9.2. A nedves levegő i-x diagramja 200
9.3. A nedves levegő x-t diagramja 306
9.4. A nedves levegő állapotváltozásai i-x diagramban 309
9.5. A levegő nedvességtartalmának megváltoztatása 311
9.5.1. A levegő nedvességtartalmának csökkentése hűtéssel 312
9.5.2. Különböző állapotú levegőmennyiségek keverése 313
9.5.3. Különböző állapotú levegőmennyiségek keverése közbenső melegítéssel 317
9.5.4. A levegő nedvességtartalmának növelése viz elpárologtatással vagy vizgőz hozzávezetéssel 318
9.6. Szabad folyadékfelület párolgása 320
9.6.1. A párolgás egyidejű hő- és anyagtranszport folyamata 322
9.6.2. A transzport folyamatok vizsgálata és leírása 324
9.6.3. A transzport folyamatok hasonlósága 327
9.6.4. Az átadási tényezők kapcsolata és számítása 331
9.6.5. A párolgó folyadékfelület hőmérséklete 337
9.7. Szárítás 340
9.7.1. A száritókamra anyag- és hőmérlege 341
9.7.2. A száritás folyamata i-x diagramban 347
9.7.3. Szárítás közbenső melegítéssel 351
9.7.4. Száritás a használt levegő részleges visszavezetésével 353
9.7.5. Száritás füstgáz-levegő keverékével 355
9.8. A száradó anyag tulajdonságai 359
9.9. A konvekciós száritás folyamatának vizsgálata 363
10. A hűtés 370
10.1. Gőznemű közvetítő közeggel üzemelő dugattyús hűtőgép 372
10.1.1. Egyfokozatú kompresszió és expanzió henger alkalmazása 372
10.1.2. A hűtési folyamat energetikai jellemzőinek számítása 378
10.1.3. Hütőfolyamat fojtószelep alkalmazásával 380
10.1.4. A fajlagos hűtőteljesítmény növelését szolgáló főbb működési elvek 383
10.1.4.1. ütóhütés és tulhevités alkalmazása 383
10.1.4.2. Többfokozatú kompresszió alkalmazása a kompresszió munka csökkentésére
10.1.4.3. Kétfokozatú hütőkörfolyamat 389
10.1.5. Valóságos körfolyamat 393
10.2. Hűtőközegek 397
10.2.1. Ammónia 397
10.2.2. Freon hűtőközegek 398
10.3. A hőszivattyú 400
10.4. Gáznemű /levegő/ hűtőközeggel dolgozó dugattyus hűtőgépek 403
10.5. Abszorbciós hűtőgépek 407
10.5.1. Az abszorbciós hűtőgépekben lejátszódó folyamatok 407
10.5.2. Gázelegyek fázisátmenete 410
10.5.3. A kazánban és az oldóba lejátszódó folyamatok hőtani vizsgálata 411

Témakörök