Тепловые машины и установки железнодорожного транспорта. Георгий Федорович Болховитинов, Сергей Николаевич Григорьев. Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта. Москва, «Транспорт», 1976.
В книге изложены элементы теоретических основ теплотехники, характеристики топлив и процессы их сгорания. Описаны принципы устройства и работы тепловых машин и установок, используемых на железнодорожном транспорте. Рассмотрены факторы, влияющие на технико-экономические показатели паросиловых и компрессорных установок, паровых и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания. Указаны некоторые эксплуатационные особенности теплоэнергетических устройств железнодорожного транспорта.
Утверждена Главным управлением учебными заведениями МПС в качестве учебного пособия для студентов механических и эксплуатационной специальностей высших учебных заведений железнодорожного транспорта.
Раздел первый
ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
Глава I
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
§ 1-1. Предмет технической термодинамики
Существуют различные виды энергии (механическая, тепловая, химическая и т. п.). При определенных условиях один вид энергии способен преобразовываться в другой или одновременно в несколько других видов. Термодинамика изучает закономерности, лежащие в основе этих преобразований, и в зависимости от области науки, в которой она применяется, получает соответствующее узкое название: технической термодинамики, химической и др.
Техническая термодинамика, изучающая процессы перехода теплоты в механическую работу и механической работы в теплоту, является научной основой устройства тепловых и холодильных машин, а также различных нагревательных установок.
Рабочее тело, используемое в тепловом двигателе для преобразования теплоты в механическую работу, может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии. Газообразные тела обладают наибольшей степенью увеличения своего объема под воздействием тепловых процессов и с меньшими потерями энергии перемещаются в элементах теплового двигателя. Поэтому в тепловых машинах в качестве рабочих тел используются только тела, находящиеся в газообразном состоянии. Такими телами в реальных условиях являются пары жидкостей или продукты сгорания топлива.
§ 1-2. Параметры состояния газа и единицы их измерения
В паровых турбинах и машинах используется пар. В двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах рабочим телом является газ, представляющий собой продукты сгорания жидкого топлива в среде атмосферного воздуха. Пар и продукты сгорания являются реальными газами. Однако такие реальные газы, как азот, кислород, окись углерода, углекислота и др., в теплосиловых установках находятся вдали от состояния перехода в жидкость, поэтому при решении практических задач рассматриваются как идеальные газы.
Под идеальным понимается однородный газ, не имеющий между молекулярных сил, объем его молекул пренебрежимо мал. Закономерность процессов, происходящих в этих газах, подчиняется уравнениям молекулярно-кинетической теории газов.
Для определения параметров и количества энергии различных форм (теплота, работа и др.) применяются разные единицы физических величин, предпочтительней система СИ, но широко используется и система МКГСС. В частности, в этой системе градуированы приборы, употребляющиеся для теплотехнических измерений. Поэтому в последующем даны соотношения между единицами измерения величин в системе СИ и в единицах системы МКГСС.
Термодинамическое состояние газа как рабочего тела определяется давлением, объемом и температурой. Эти величины называются основными параметрами газа.