Termotehnică III - Suport curs

Principiul întâi al termodinamicii în sisteme închise si

deschise care au o evoluie între două stări oarecare;

Principiul al doilea al termodinamicii si interpretarea

statistică. Gazul real;

Aerul umed si procesele complexe ale aerului umed.

Modelarea componentelor din instalaiile de climatizare

si condiionarea a aerului – studiu de caz;

o Transferul de căldură. Modalităi de bază ale schimbului de

căldură:

Transferul de căldură prin conducie – concepte fundamentale

si importană. Cazuri particulare ale ecuaiei fundamentale a

conduciei;

Conducia termică unidirecională în regim termic staionar pentru

corpuri omogene si neomogene cu forme geometrice simple fără

surse interioare;

Izolaia termică – aplicaii si optimizări;

Transferul de căldură prin convecie. Metode de determinare a

coeficientului de convecie. Corelarea datelor experimentale;

Mijloace de intensificare a schimbului de căldură. Analogia între

transferul de căldură, masă si impuls;

o Transferul de căldură prin radiaie:

Radiaia ca si concept fundamental;

Legi fundamentale si schimbul de căldură prin radiaie

între două suprafee paralele;

o Proiectarea unor componente specifice instalaiilor

termice si analiza adoptării unui anumit tip de

instalaie într-o clădire existentă – studiu de caz:

Schimbătoare de căldură specifice;

Instalaii cu abur si instalaii termice cu turbine cu gaze;

Instalaii termice frigorifice;

o Premisele modelării deterministe a proceselor termoenergetice:

Ecuaiile de conservare a masei pe componeni;

Ecuaia de conservare a energiei la sisteme cu parametri

distribuii;

În domeniul termodinamicii clasice, există două principii, care trebuie subliniate:

- unul dintre principii se referă la echivalena transferului de lucru mecanic si de căldură,

ca forme posibile de interaciuni energetice;

Acest principiu este definit drept Pricipiul I al Termodinamicii, care, în formularea lui

Max Planck „nu reprezintă altceva decât principiul conservării energiei aplicat la

fenomene care implică producerea sau absorbia de căldură”.

- celălalt relevă ireversibilitatea proprie tuturor proceselor care au loc în natură;

Ireversibilitatea sau generarea entropiei este ceea ce ne împiedică să obinem cea mai

mare cantitate de energie posibilă din diferite procese si să folosim în cel mai înalt grad

energia care ne stă la dispoziie.

Acest al doilea principiu este definit drept Principiul II al Termodinamicii.

Elemente de termodinamică:

Principiul întâi al termodinamicii în sisteme închise si deschise

care au o evoluie între două stări oarecare

- sistem: cantitate de materie, zonă din spaiu, entitate;

- frontieră: suprafaa care separă cele două entităi;

- sistem închis: sistem definit printr-o frontieră impermeabilă la un debit masic;

- sistem deschis sau cu flux: sistem a cărui frontieră de definiie poate fi traversata de un

debit masic.

- proprietăi termodinamice de stare: sunt acele mărimi ale căror valori numerice nu

depind de trecutul sistemului, deoarece sistemul evoluează între două stări diferite

(temperatura, presiunea, viteza, etc.)

- proces: schimbarea unei stări, dintr-o stare iniială într-o stare finală

- traiectoria procesului reprezintă istoricul acestuia, sau succesiunea de stări prin care trece

sistemul de la starea sa iniială la cea finală

- ciclul termodinamic: proces special în care starea finală coincide cu starea iniială

Elemente de termodinamică:

Principiul întâi al termodinamicii în sisteme închise si deschise

care au o evoluie între două stări oarecare

Principiul I al termodinamicii pentru sistemele închise:

Elemente de termodinamică:

Principiul întâi al termodinamicii în sisteme închise si deschise

care au o evoluie între două stări oarecare

Principiul I al termodinamicii pentru sistemele închise:

dacă acest sistem suferă o

schimbare a stării din starea

iniială (1) în starea finală (2),

atunci principiul I al

termodinamicii stabileste:

Elemente de termodinamică:

Principiul întâi al termodinamicii în sisteme închise si deschise

care au o evoluie între două stări oarecare

Principiul I al termodinamicii pentru sistemele închise:

dacă acest sistem suferă o

schimbare a stării din starea

iniială (1) în starea finală (2),

atunci principiul I al

termodinamicii stabileste:

Elemente de termodinamică:

Principiul întâi al termodinamicii în sisteme închise si deschise

care au o evoluie între două stări oarecare

Principiul I al termodinamicii pentru sistemele închise:

o Diferena dintre intrarea netă de căldură Q1-2 si producerea netă de lucru mecanic

W1-2, reprezintă modificarea acelei proprietăi termodinamice care se numeste

energie. Atât în ecuaie cât si în figură, s-a utilizat „convenia de semn pentru motorul

termic” prin care schimbul de căldură către interiorul sistemului si lucrul mecanic

cedat în exterior sunt considerate pozitive.

o Aceasta este convenia pentru „motorul termic”, deoarece scopul unui motor termic,

ca sistem termodinamic închis, este de a efectua lucru mecanic asupra mediului său

ambiant.

o Modificarea de energie E2 – E1 depinde numai de stările finale, în timp ce

interaciunile energetice Q1-2 si W1-2 depind de stările finale si de traiectoria

parcursă de proces între stările finale.

Elemente de termodinamică:

Principiul întâi al termodinamicii în sisteme închise si deschise

care au o evoluie între două stări oarecare

Principiul I al termodinamicii pentru sistemele închise:

o Această difereniere este exprimată în ecuaia (1), unde evidenierile s-au făcut în

raport cu un conceptul de proprietate. De asemeni, pentru a pune în evidenă

diferenierile se foloseste o altă notare pentru cresterile infinitesimale de lucru

mecanic, respectiv de căldură, care apar la o modificare infinitesimală în E.

o Acesta e motivul pentru care, principiul I în cazul unui proces care are loc între două

stări aflate la o distană infinit mică una faă de cealaltă este adesea scris astfel:

o Folosind aceleasi notaii, interaciunile energetice nete, care apar în membrul stâng

al ecuaiei (1), devin:

Elemente de termodinamică:

Principiul întâi al termodinamicii în sisteme închise si deschise

care au o evoluie între două stări oarecare

Principiul I al termodinamicii pentru sistemele închise:

O alternativă la notaia specială cu „δ” este cea folosită de Truesdell si constă din

introducerea conceptului timp în descrierea procesului. În acest mod de prezentare,

starea 1 este situaia sistemului la timpul t1, starea 2 este situaia la timpul t2, iar

interaciunile energetice nete Q1-2 si W1-2 sunt integrale de timp:

- fluxul de căldură

 - puterea

principiul I al termodinamicii pentru un sistem închis pentru o entitate de timp: