Теплофизика

Курс «Тепломассообмен» является базовой дисциплиной для ряда инженерных и прежде всего теплотехнических и энергетических специальностей. В связи с быстрым развитием теории теплообмена из года в год видоизменяется и совершенствуется учебный курс тепломассообмена, читаемый студентам высших учебных заведений. В учебном пособии рассмотрены теоретические положения одного из способов распространения теплоты – теплопроводности, приведены сведения по методам и алгоритмам расчета стационарных и нестационарных температурных полей.

Курс «Термодинамика и теплопередача» является базовой дисциплиной для ряда инженерных специальностей, и прежде всего энергетического и авиационного направлений. Учебное пособие построено по принципу от простого к сложному. В первой части излагаются основные разделы термодинамики, вводится понятийный аппарат, основные физические величины, даются формулировки законов сохранения, их физические и математические представления в интегральной и дифференциальной форме. Процессы теплопередачи во второй части пособия строятся на более сложном аппарате дифференциальных уравнений в частных производных, которые, как показано, являются следствием локального применения тех же законов сохранения. Термодинамика и теплопередача, как науки, развиваются на протяжении двух столетий, однако только в последние десятилетия ученые получили инструменты (экспериментальные и численные методы, вычислительные ресурсы), позволяющие проводить исследования без существенных упрощений, что стало мотивацией расширенного изложения в пособии дифференциальных уравнений термодинамики и теплопередачи – основы последующих специализированных курсов, читаемых студентам высших учебных заведений.

В учебнике рассмотрены основные законы, процессы и уравнения термодинамики и теплопередачи, имеющие место в современной технике, где неразрывна связь с трансформацией тепловой энергии или её передачей. Учитывая необходимость повышения общего уровня преподавания дисциплины, автор счел целесообразным изложить в возможно более простой и ясной форме сущность сложных процессов, протекающих в двигателях внутреннего сгорания, в газотурбинных и паротурбинных установках, в компрессорах, показать связь процессов с принципом действия этих установок и методы оценки их эффективности. Объем изучаемого материала определен рабочей программой подготовки специалистов и требованиями Министерства науки и высшего образования РФ. В приложениях содержатся необходимые справочные сведения по теплофизическим свойствам теплоносителей и применяемым в теплотехнике материалам, а в конце каждой главы для лучшего усвоения изучаемых тем сформулированы контрольные вопросы самопроверки и приведены примеры решения характерных задач.

В учебнике рассмотрены основные законы, процессы и уравнения термодинамики и теплопередачи, имеющие место в современной технике, где неразрывна связь с трансформацией тепловой энергии или её передачей. Учитывая необходимость повышения общего уровня преподавания дисциплины, автор счел целесообразным изложить в возможно более простой и ясной форме сущность сложных процессов, протекающих в двигателях внутреннего сгорания, в газотурбинных и паротурбинных установках, в компрессорах, показать связь процессов с принципом действия этих установок и методы оценки их эффективности. В Приложениях содержатся необходимые справочные сведения по теплофизическим свойствам теплоносителей и применяемым в теплотехнике материалам, а в конце каждой главы для лучшего усвоения изучаемых тем сформулированы контрольные вопросы самопроверки и приведены примеры решения характерных задач. Соответствует современным требованиям Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования и профессиональным квалификационным требованиям. Учебник предназначен для студентов средних специальных учебных заведений.

Учебное пособие «Теплофизика зданий» к курсу «Теплогазоснабжение и вентиляция» рассчитано на студентов квалификации – бакалавр строительных вузов, обучающихся по направлению подготовки 270800 «Строительство» и может быть полезно инженерам, занимающимся теплотехническим проектированием или теплотехнической оценкой запроектированных ограждающих конструкций здания. Сведения, приведенные в учебном пособии, основываются на фундаментальной базе процессов, лежащих в основе теплотехнического проектирования элементов здания, и на действующих нормативах в этой области.

В книге рассмотрена современная ситуация с нормированием теплозащиты, оценкой энергоэффективности и реализацией энергосберегающих мероприятий для гражданских зданий в РФ и за рубежом. Дан анализ основных ошибок в действующих в РФ нормативных документах по теплозащите и предложена новая методика комплексной оценки энергоэффективности зданий и технико-экономического обоснования используемой совокупности энергосберегающих мероприятий в условиях рыночной экономики на этапе принятия основных инженерных решений. Рассмотрены особенности теплопереноса в критических элементах наружных ограждений с повышенной теплозащитой и предложены рекомендации по оценке их теплотехнической безопасности в соответствии с Законом РФ «О техническом регулировании». Исследованы особенности реализации отдельных энергосберегающих мероприятий в гражданских зданиях и выявлены оптимальная глубина и наиболее целесообразные сочетания решений по снижению энергопотребления в зависимости от конструкции и назначения здания и технико-экономических факторов. Изложение проиллюстрировано значительным количеством графического и табличного материала, а также имеющимися результатами экспериментальных исследований, подтверждающих выводы автора. Книга рассчитана на широкий круг специалистов и научно-педагогических работников в области энергосбережения, строительной теплофизики, теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также аспирантов, обучающихся по специальностям 05.23.03 и 05.23.01. Издание может быть также полезным для экономистов, энергетиков и других специалистов, работающих в сфере жилищно-коммунального хозяйства.

Приведены основы термометрии, последовательность подготовки к измерению температуры на практике, а также рекомендации к определению и коррекции погрешности измерений. Предназначено для формирования у обучающихся системных знаний по проведению измерений температуры и обработке полученных данных. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям 16.03.03, 16.04.03 «Холодильная, криогенная техника и системы жизнеобеспечения», 16.05.01 «Специальные системы жизнеобеспечения», изучающих курсы «Приборы и техника измерений», «Приборы и техника измерений специальных систем жизнеобеспечения», «Приборы и техника эксперимента», «Приборы и техника эксперимента систем жизнеобеспечения», «Техника низкотемпературного эксперимента», «Средства измерения параметров низкотемпературных систем», а также для широкого круга читателей, стремящихся повысить свою квалификацию по вопросам проведения измерений температуры.

Представлены описания абсорбционных холодильных машин. Рассмотрены области применения холодильных машин и их основные параметры, а также типы и конструктивные схемы холодильных машин, конструкции их основных аппаратов. Изложены методики расчета циклов холодильных машин и их основных аппаратов. Приведены описания выполнения домашних заданий, посвященных указанным расчетам. Для студентов, изучающих дисциплину «Нетрадиционные холодильные установки».

В учебном пособии излагаются методика определения теплопотре-бления жилого района по укрупненным показателям, вопросы расчета теплового и гидравлического режимов закрытой двухтрубной водяной системы теплоснабжения с индивидуальными тепловыми пунктами. Даются указания по расчету основных элементов трубопроводов и строительных конструкций тепловых сетей, оборудования тепловых сетей и абонентских вводов, тепловой изоляции; рассмотрены методы регулирования тепловой нагрузки в осенне-весенний период; приведена методика расчёта экономической эффективности регулирования тепловой энергии в системах отопления. Соответствует современным требованиям Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования и профессиональным квалификационным требованиям. Учебное пособие предназначено для учащихся средних специальных учебных заведений, обучающихся по специальностям «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений», «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование».

Предлагается краткий обзор современного состояния огромного и сложного хозяйства тепловых сетей – важнейшей составляющей систем теплоснабжения. Рассмотрены вопросы энергетической эффективности, надёжности, перспективы развития и порядок обслуживания. Для студентов, изучающих теплоэнергетические установки. Может быть полезно слушателям института повышения квалификации – специалистам и работникам теплоснабжающих организаций и инженерно-техническому персоналу тепловых электростанций.

Освещаются основные положения теории теплопроводности, тепловые и холодильные процессы, термодинамические процессы и циклы. Уделено внимание практическим приложениям и решениям тепловых задач по теплопроводности и теплопередаче через многослойные стенки, теплоотдаче жидкости или газа при разных режимах и условиях течения, излучению между бесконечными пластинами, в замкнутом пространстве и др. Рассмотрены показатели энергоэффективности тепловых процессов и оборудования. Для студентов, обучающихся по направлению 15.03.02 «Технологические машины и оборудование», профили «Инжиниринг высокотехнологического оборудования», «Инженер-экономист».

Изложены основные сведения о тепловых двигателях – паровых турбинах, газотурбинных установках, двигателях внутреннего сгорания, а также основные положения о принципах действия, устройстве, методах выбора типа и регулирования разных типов нагнетателей. Рассмотрены методы классификации, тепловые схемы и диаграммы двигателей; преимущества и недостатки разных видов тепловых двигателей и нагнетателей, что позволяет обоснованно выбрать необходимый тип как двигателя, так и нагнетателя для различных условий их эксплуатации в составе теплоэнергетического оборудования ТЭЦ, промышленных и муниципальных котельных; блочных, стационарных и передвижных энергоисточников, других силовых агрегатов и систем. Для студентов направления «Теплоэнергетика и теплотехника», других теплоэнергетических специальностей и направлений. Может быть использовано для разных видов и форм обучения: очной, заочной и дистанционной.

Учебное пособие написано в соответствии с требованиями ГОС ВПО подготовки выпускников по направлениям и специальностям подготовки групп «Машиностроение», «Химические технологии», «Промышленная экология и биотехнологии», «Техносферная безопасность и природообустройство». Приведены основные расчетные зависимости и последовательность выполнения теплового, конструктивного и гидравлического расчетов рекуперативных теплообменных аппаратов различных отраслей промышленности, правила и примеры выполнения курсовых проектов.

Описаны практически все известные взрывные технологии, имеющие промышленное значение: упрочнение, сварка, штамповка, прессование с помощью энергии взрыва и динамический синтез сверхтвердых материалов, а также рассмотрены технологии разделения на фрагменты стальных конструкций с помощью как удлиненных кумулятивных зарядов, так и ударных волн. Изложены основные представления об экологически безопасных взрывных методах разборки и уничтожения боеприпасов. Рассмотрены способы защиты от действия взрыва, а также приведены простые инженерные методики расчета конструктивных характеристик взрывных устройств, реализующих соответствующие взрывные технологии, и расчета взрывных камер на прочность. В последней части учебника рассказывается о применении мирных ядерных взрывов с целью решения научных и промышленных задач. Учебник написан на основе материалов лекций по учебным дисциплинам, объединенным под общим названием «Взрывные технологии», которые авторы в течение многих лет читают студентам МГТУ им. Н. Э. Баумана и Саровского государственного физико-технического института. Для студентов технических университетов и машиностроительных вузов. Может быть полезен аспирантам втузов и инженерно-техническим работникам, занимающимся разработкой и применением взрывных технологий.

Предназначено для формирования у студентов системных знаний по основополагающим для принятия решений вопросам при проведении анализа и проектировании парокомпрессионных холодильных машин. Содержит подробное описание современных холодильных агентов и принципов их выбора. Описаны типовые одноступенчатые циклы и особенности их анализа. Представлены наиболее используемые многоступенчатые циклы холодильных машин и принципы сравнения их энергетической эффективности. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки 16.03.03, 16.04.03 «Холодильная, криогенная техника и системы жизнеобеспечения», 16.05.01 «Специальные системы жизнеобеспечения», изучающих курсы «Теоретические основы холодильной техники» и «Холодильная техника».

Предназначено для самостоятельной проработки студентами дисциплины «Тепломассообмен». Рассмотрены физические принципы работы и конструктивные особенности современных испарительно-конденсационных теплообменников, обладающих высокой теплопередающей способностью. Такие устройства используются в энергетических установках для управления тепловыми потоками, термостабилизации объектов различного назначения. Акцентировано внимание на построении новых принципиальных схем испарительно-конденсационных теплообменников, использующих: эксергетические ресурсы парового потока для интенсификации теплопереноса; влияние электромагнитных полей; массовых и центростремительных сил для достижения максимального теплопереноса. Для студентов, обучающихся по образовательной программе бакалавриата по направлению подготовки 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника».

Учебно-методическое пособие знакомит с нормативной и справочной литературой, содержащей исходную климатическую и техническую информацию. Задачи состоят в применении изучаемых методик к проектированию тепловой защиты зданий, приобретении навыков учета линейных и точечных неоднородностей наружных ограждающих конструкций, характерных для современного строительства, и в оценке влияния тепловой защиты зданий на комфортность пребывания людей в здании. Для обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 Строительство.

В монографии приведены аналитические решения и результаты численных расчетов температурных полей различной геометрической формы. Изложены особенности утилизации теплоты вытяжного воздуха с промежуточным теплоносителем, показан алгоритм и результаты расчета энтальпийной эффективности утилизатора при конденсации влаги из вытяжного воздуха. Рассмотрены вероятностно-статистические методы в расчете систем утилизации теплоты вытяжного воздуха на нужды горячего водоснабжения. Представлено моделирование нестационарного теплового режима кондиционируемого помещения при автоматизации климатических систем. Для научных и научно-педагогических работников, аспирантов и магистрантов технических специальностей.

Учебно-методическое пособие содержит краткий теоретический материал, пояснения, примеры домашнего задания, вопросы для самоподготовки к промежуточной аттестации и справочно-методический материал по дисциплинам «Термодинамика и теплопередача» и «Теплотехника». Для обучающихся бакалавриата всех форм обучения по направлениям подготовки 27.03.04 Управление в технических системах, 15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств.

На примерах наиболее часто встречающихся теплотехнических процессов (теплопроводность, конвективный и сложный теплообмен) проиллюстрированы возможности математического моделирования прикладных задач и доступные инженерные методы их решения. Рассмотрена сущность теории подобия и ее место при создании математических моделей. Приведены примеры составления вычислительных программ и полученных результатов. Предназначено для студентов направления 13.04.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» (программа подготовки 13.04.01.01 «Энергетика теплотехнологий»).