Програма Теоретски основи на термотехничка техника; Енергетска номенклатура со специјалитети на ЦНАА
Основни поими за термодинамика. Термодинамички систем, околина, интеракција меѓу нив. Состојбата на рамнотежа. Параметри на основната состојба. Внатрешна енергија. Термодинамички процеси. Реверзибилни и неповратни процеси.
Првиот принцип на термодинамика квантитативно изразување на законот за зачувување и трансформација на енергијата. Форми на енергија и начини на трансформација. Работа на механичка деформација. Топлината како форма на размена на енергија. Изразување на механичка работа и топлина во реверзибилни процеси преку системски параметри и нивна меѓусебна трансформација во бесконечно мали и конечни процеси. Механичка работа и топлина како процес функционираат. Термодинамички координати и потенцијали на интеракција. Ентропија - термодинамичка состојба координата. Основна термодинамичка еднаквост на реверзибилните процеси. Равенката на првиот принцип на термодинамика за проток на флуид. Енталпија, работа со механичко поместување, техничка работа, вкупна работа.
Равенката на состојбата на термодинамичките системи. Термички и калорични равенки на состојби. Општи својства на равенки на состојба. Термички коефициенти на: изотермална компресибилност, топлинска еластичност, термичка експанзија. Состојбата на механичка стабилност. Поим за кривини на термодинамичка површина и термодинамички процес. Равенки на Клапејрон-Менделеев и Ван-дер-Валс примери на државни равенки.
Поим за калоричен капацитет. Зависност на калорискиот капацитет од карактерот на термодинамичкиот процес. Изразување на изохорични и изобарски калориски капацитети од деривати на енергија и енталпија како функција на температурата. Калоричен капацитет на моларна, маса и волумен. Зависност од калориската вредност на идеалните температурни гасови. Калоричен капацитет на идеална мешавина на гас.
Вториот принцип на термодинамика. Термодинамичка реверзибилност и реверзибилност. Варијација на ентропија во неповратни процеси. Термодинамичка нееднаквост. Услови за реципрочна трансформација на топлината и механичката работа во директни и превртени термодинамички циклуси. Топлинска ефикасност на директен циклус, ефикасност на ладење на превртен циклус. Циклус и теорема на Карно. Различни формулации со оглед на вториот принцип на термодинамика. Термодинамичка скала на температура. Поим за веројатност за термодинамичка состојба и нејзино поврзување со ентропија.
Влијанието на неповратноста врз ефикасноста на термодинамичките циклуси. Карактеристични термодинамички функции. Карактеристични функции како термодинамички потенцијали. Внатрешна енергија, енталпија, изохоричен-изотермен потенцијал и изобарски-изотермен потенцијал како карактеристични функции. Можност за изразување на топлинските и калориските својства на системот преку карактеристичните функции. Равенката Гибс-Хелмхолц. Врската на Максвел.
Диференцијални равенки на термодинамиката кај парцијални деривати. Диференцирани равенки за внатрешна енергија, енталпија и ентропија како функција на температура, волумен и притисок како независни варијабли. Пресметка на количините на термодинамичките функции на идеалниот и реалниот гас.
Внатрешна енергија, енталпија и ентропија на идеалниот гас. Диференцијални равенки за калорискиот капацитет. Врската помеѓу изобарскиот и изохоричниот калориски капацитет. Зависност од изобарскиот калоричен капацитет на притисок и од изохоричниот калориски капацитет на волумен. Употреба на податоци за калориски капацитет за воспоставување на равенки на хемипирична состојба.
Термодинамичка рамнотежа. Соединени термодинамички системи со фазна и хемиска нехомогеност. Основни равенки на термодинамиката на композитните системи. Хемиски потенцијал. Рамнотежни услови на композитниот систем компатибилен со околината. Принцип на минимизирање на карактеристичните функции. Врската помеѓу принципот на минимизирање и оној на зголемување на ентропијата во неповратни процеси. Термодинамички рамнотежни услови во нехомогените системи, но со хемиска хомогеност. Термодинамички рамнотежни услови во повеќекомпонентни полифазни системи. Правило на фазата на Гибс. Транзиции во фаза на прв ред. Фазни дијаграми на чисти материи. Равенката Клапејрон-Клаусиј. Фазни трансформации од втор степен.
Термодинамички својства на чисти материи. Квалитативни разлики помеѓу реалните и идеалните својства на гасот. Термодинамичка критична состојба. Равенка на Ван-дер-Валс. Метастабилни состојби. Правило на Максвел. Параметри на димензионална состојба, бездимензионални равенки на Ван-дер-Валс. Принцип на согласни состојби и термодинамичка сличност. Поими за коефициент на компресибилност и критичен коефициент. Општа форма на равенка на реален гас равенка Маер-Боголиубов. Вирусни равенки на државата.
Термодинамички својства на супстанциите на фазната линија на заситеност. Термодинамички својства на влажна прегреана пареа. Обликот на кривата на границата. Методи за пресметување на ентропија, енталпија и внатрешна енергија на вистински супстанции со употреба на податоци за термички својства. Дијаграми на состојба: волумен-притисок, волумен-температура, ентропија-енталпија, притисок-енталпија.
Основни термодинамички процеси. Алгоритам за пресметување на термодинамичкиот процес. Процеси: изохоричен, изобарски, изотермален, адијабатски, политропски. Одредување на параметрите на состојбата, варијација на термодинамичките функции во процесите, количина на топлина, работа во случај на идеален гас и реални гасови.
Користење на дијаграми за пресметување на процесите. Процеси на мешање на проток и волумен на гас.
Ламиниране. Опис на процесот. Ефектот ouул-Томсон. Коефициент на ламинарна експанзија. Крива на поени и инверзија.
Термодинамика на еднодимензионален проток. Главните поедноставувања. Равенка на протокот на енергија во топлинска и механичка форма. Адијабатски проток без триење. Поврзување на брзината со енталпија, температура и притисок на струјата. Параметри на сопирање. Проток во канали со променлив пресек. Губење на критичен притисок. Млазница Лавал.
Проучување на процесите на проток на гас и пареа со користење на ентропски дијаграми.
Термодинамичка анализа на работата на компресорот. Технички и теоретски клип компресор. Вистинска работа на компресорот.
Мулти-фазни компресори. Избор на степен на компресија во чекор. Презентација на процесите на работа на компресорот во ентропски дијаграми. Механичката работа неопходна за работа на аксијалниот и центрифугалниот компресор. Влијанието на триењето врз функционалните параметри на компресорот.
Термодинамички референтни циклуси на топлински мотори. Идеални термодинамички циклуси на клипни мотори со внатрешно согорување. Влијанието на конструктивните и функционалните параметри врз топлинската ефикасност на циклусите. Идеален термодинамички циклус со воведување на топлина однадвор (Стирлинг). Идеални термодинамички циклуси на системи за гасна турбина и млазни мотори. Циклус на регенерација на топлина. Класичен ранкински циклус. Циклуси на мешани инсталации на парни и гасни турбини. Влијанието на притисокот на пареата и прегревањето врз топлинската ефикасност на циклусот Ранкин. Циклус на магнето-хидродинамички инсталации.
Теоретски циклус на ладење на пареа. Теоретски циклус на топлинска пумпа. Термодинамичка ефикасност на циклусите на ладење. Циклуси инсталации на ладен воздух и компресирана пареа. Методи на втечнување на гас.
Влажниот воздух. Карактеристика на влажна клима состојба. Апсолутна влажност и релативна влажност. Дијаграм на влажна клима состојба. Пресметка на параметрите на влажната состојба на воздухот. Процеси на греење, ладење, мокрење и сушење.
Елементи на хемиска термодинамика. Примена на првиот принцип на термодинамика во хемиските процеси. Законот на Гас. Равенка на Кирхоф. Примена на термодинамички рамнотежни услови во описот на хемиските реакции. Рамнотежна константа за хомогени реакции, закон на масите. Степенот на дисоцијација и нејзината поврзаност со константите на рамнотежата. Работата на хемиската реакција. Калориски закон на Нернст.
Теорија на пренос на топлина и маса
Започнување со топлинска спроводливост. Методи за проучување на физичките појави. Хипотеза Биот. Фуриев закон - основниот закон за топлинска спроводливост. Топлинска спроводливост. Диференцијална равенка на топлинска спроводливост. Услови на единственост на процесите на топлинска спроводливост.
Топлинска спроводливост во стабилна состојба.
Проводен пренос на топлина преку рамнинскиот wallид за гранични услови како што се I, II и III.
Проводен пренос на топлина низ цилиндричниот wallид за гранични услови како што се I, II и III. Критичен дијаметар на цилиндричниот wallид. Проводен пренос на топлина преку сферичниот wallид. Генерализиран метод за интеграција на равенките на топлинска спроводливост преку рамни, цилиндрични и сферични wallsидови. Топлинска спроводливост преку шипка со постојан пресек. Топлинска спроводливост преку плочи на перки. Топлинска спроводливост низ плочи со пори за ладење. Топлинска спроводливост низ тела со внатрешни извори на топлина.
Проводен пренос на топлина во нестационарен режим. Нестационарна топлинска спроводливост преку бесконечни рамни плочи. Пресметка на количината на топлина што ја дава плочката при ладење. Нестационарна топлинска спроводливост низ бесконечно долги цилиндрични wallsидови. Пресметка на количината на топлина што ја дава цилиндерот при ладење. Ладење на сферата. Ладење (загревање) на тела со конечна големина. Режим на ладење (греење) со постојана брзина на телата. Приближни методи за решавање на проводни проблеми со пренос на топлина. Истражување на процесите на топлинска спроводливост по метод на аналогија. Нумерички методи за решавање на проблеми со проводен пренос на топлина.
Диференцијални равенки на услови на топлинска конвекција и уникатност. Систем на равенки за хидродинамички, термички и дифузен граничен слој. Турбулентно пренесување на импулс, топлина и маса.
Теоријата на сличност и методот на димензионална анализа на конвективни равенки на пренос на топлина. Критериуми за сличност и пресметковни критериуми за конвективен пренос на топлина. Услови на сличност на физичките процеси. Метод на димензионална анализа.
Бесплатен пренос на топлина со конвекција. Бесплатен конвективен пренос на топлина во ламинарен режим долж вертикална плоча. Конвективен пренос на топлина во случај на турбулентно движење. Бесплатен конвективен пренос на топлина околу хоризонтална цевка. Слободен конвекциски пренос на топлина на течност во ограничен волумен.
Пренос на топлина со присилна конвекција. Ламинарен проток на течност низ цевки. Конвективен пренос на топлина на плоча кога температурата на површината е константна. Влијанието на варијацијата на физичките параметри. Решенија на равенки на ламинарен граничен слој. Приближни методи за пресметување на проток со различни варијации во брзината и температурата на wallидот. Интегрални односи за импулс и енергија. Особености на конвективниот пренос на топлина во случај на суперсоничен проток на гас. Коефициент на сместување. Закон за пренос на топлина.
Дисипација на топлина за време на присилен бурен проток на течност. Транзиција на ламинарното движење во турбуленција. Полу-емпириски теории на турбуленција.
Интегрална равенка на пренос на топлина за стабилизиран проток на течност во цевката. Пренос на топлина во случај на турбулентен граничен слој. Влијанието на физичките својства врз преносот на топлина. Пренос на топлина во турбулентниот граничен слој до надворешниот проток околу телата. Хидродинамичка аналогија на Рејнолдс. Влијанието на грубоста врз преносот на топлина. Нумерички методи за пресметување на турбулентен пренос на топлина (модел К-Е).
Пренос на топлина во случај на присилен проток околу изолирана цевка и пакет цевки.
Пренос на топлина во ретки гасови. Коефициент на сместување. Коефициент на лизгање. Области на движење. Пренос на топлина во слободниот молекуларен проток и во зоната на лизгачки проток.
Пренос на топлина до кондензација на пареа. Кондензација во филм и капки. Пренос на топлина до филмска кондензација на неподвижна пареа на вертикален wallид. Кондензација на хоризонтална цевка. Пренос на топлина до филмската кондензација на пареата во случај на нејзино движење низ цевка и преку пакет цевки. Пренос на топлина при кондензација на пареи од мешавина на гас и пареа. Тројна аналогија помеѓу процесите на пренесување на импулс, топлина и маса. Граничен слој на дифузија. Пренос на топлина во случај на кондензација на пареа во капки.
Пренос на топлина при вриење на еднофазни течности. Течни режими на вриење. Механизмот на процесот на пренос на топлина во топчесто вриење. Појава на активна фаза на испарувања. Дијаметар на одред на глобус. Стапка на раст и фреквенција на одвојување на топчињата од загреаната површина. Зависност од температурата на протокот на топлина. Зависност од ослободување на топлина под притисок и термофизички својства. Влијанието на брзината на сообраќајот. Пренос на топлина на топчесто вриење на течност во услови на слободна конвекција. Бифазична струјна структура и пренос на топлина при вриење на течност во цевки.
Кризата на пренос на топлина до вриење и механизмот на производство. Механизмот на пренос на топлина во филмското вриење на течноста. Пренос на топлина до ламинарниот проток на филмот за пареа. Пренос на топлина при турбулентен проток на пареа филм. Пренос на топлина и маса во случај на хемиски трансформации. Општи поими за хемиски трансформации. Системот на равенки на граничниот слој. Пренос на топлина помеѓу мешавината на гас и површината на фазното одделување. Пренос на топлина и маса на сублимација и испарување од површината на пренесување.
Пренос на топлина од зрачење. Општи закони на топлинско зрачење. Закон на Планк. Закон на Стефан-Болцман. Закон на Кирхгоф. Закон на Ламберт. Пренос на топлина од зрачење помеѓу телата. Пренос на топлина со зрачење во случај на заштитен. Зрачење помеѓу телото и школка. Зрачење пренос на топлина помеѓу телата, наредени произволно во вселената. Коефициенти на аголно зрачење. Пренос на топлина во абсорбента и сјајна околина. Оптичка дебелина на животната средина и режими на зрачење. Особености на зрачењето на гас и пареа. Пренос на топлина помеѓу гасовитиот медиум и облогата. Сложена размена на топлина. Критериуми за сличност на зрачење.
Режими на масовно пренесување и нивниот механизам. Основни количини и основни закони во масовниот трансфер. Диференцијални равенки на пренос на маса. Конвективен пренос на маса. Критериуми за сличност карактеристика на конвективниот пренос на маса. Интерфазен масовен трансфер. Разменувачи на топлина. Топлинска пресметка на разменувачи на обновување на топлина. Просечна температурна разлика и методи на пресметка. Пресметка на крајните температури и методите на одредување. Пресметка на крајните температури на топлинските агенси. Термичка пресметка на регенеративни разменувачи на топлина.