TERMODYNAMIKA. Zagadnienia praktyczne w ogrzewnictwie i klimatyzacji.

Tytuł:TERMODYNAMIKA. Zagadnienia praktyczne w ogrzewnictwie i klimatyzacji.
Autor: Kazimierz Żarski
Wydawca: Ośrodek Informacji
Rok wydania: Warszawa 2005
Stron: 119
Cena: 35 zł (+koszty wysyłki)

Książka zawiera zwięzłe omówienie zagadnień termodynamiki mających znaczenie w ogrzewnictwie, ciepłownictwie i klimatyzacji wraz z rozwiązaniami liczbowymi w formie arkuszy kalkulacyjnych lub programów komputerowych. "Otwarta" forma rozwiązań odbiega przyjętej w tradycyjnych zbiorach zadań, gdzie każdy z przykładów przy innym zestawie danych, wymaga powtórzenia, zwykle żmudnego, toku obliczeń. Sposób rozwiązania problemów obliczeniowych umożliwia modyfikację danych liczbowych i dostosowanie algorytmów do bardziej skomplikowanych obliczeń niż przytoczone w książce. Na dołączonej do książki płycie znajduje się kilkanaście arkuszy kalkulacyjnych i kilka programów komputerowych, m.in. do wyznaczania właściwości pary wodnej, właściwości powietrza wilgotnego, do projektowania procesów przygotowania powietrza w klimatyzacji oraz do obliczeń hydraulicznych sieci parowych.
Przedmowa

Książka stanowi zbiór ok. 60 przykładów będących rozwiązaniami typowych zagadnień praktycznych termodynamiki spotykanych w ciepłownictwie, ogrzewnictwie i klimatyzacji. Każde z zagadnień zostało omówione od strony teoretycznej, w syntetycznej formie, bez wyprowadzania wzorów. Rozwiązanie zadań ma formę arkuszy kalkulacyjnych lub programów komputerowych, umożliwiających modyfikację danych liczbowych. Każdy z arkuszy może być rozbudowany przez odpowiednio przygotowanego Czytelnika i dostosowany do bardziej skomplikowanych obliczeń niż zaprezentowano w książce.
Ze względu na wykorzystanie procedur numerycznych wiele zagadnień można było przedstawić i rozwiązać bez niepotrzebnych uproszczeń, które były konieczne w przeszłości ze względu na brak procedur obliczeniowych. Do takich zagadnień należy, np. obliczenie parametrów wilgotnego powietrza w przemianach lub hydrauliczne obliczenia rurociągów pary z uwzględnieniem przemian termodynamicznych przepływającego czynnika. Zależności uwikłane, traktowane do tej pory jako trudne, mogą być w łatwy sposób rozwiązane metodą kolejnych przybliżeń, jak np. formuła Colebrooka-White’a do określenia współczynnika oporów liniowych przy przepływie czynnika termodynamicznego.
Książka jest przeznaczona dla inżynierów zajmujących się projektowaniem systemów grzewczych i klimatyzacyjnych oraz dla studentów Wydziałów Inżynierii Środowiska uczelni technicznych. Może z niej korzystać Czytelnik o różnym poziomie przygotowania: jako użytkownik programów, bez wnikania w algorytmy obliczeniowe, lub Czytelnik pragnący poznać teorię procesów termodynamicznych w wyniku wnikliwego śledzenia procedur obliczeniowych. Z tego względu w każdym przykładzie (oprócz ostatniego) podano odwołania do wzorów określających odpowiednie wielkości. Niektóre z zagadnień potraktowano skrótowo z powodu ich niewielkiego znaczenia w ogrzewnictwie, ciepłownictwie i klimatyzacji. Do takich problemów należy, np. projektowanie obiegów elektrowni i elektrociepłowni, które jest domeną inżynierów energetyków. Jedynie w celach ilustracyjnych przedstawiono przykład obliczeń obiegów i cykli elektrowni parowych i gazowych. Podobnie, pominięto zagadnienia izentropowego wypływu gazu, jako mające mniejsze znaczenie w ciepłownictwie i klimatyzacji.
Autor książki przyjął, że Czytelnik ma przygotowanie matematyczne na poziomie szkoły wyższej. Czytelników zainteresowanych pogłębieniem wiedzy autor odsyła do szeregu pozycji literatury. Przyjęto założenie, że Czytelnik opanował umiejętność przekształcania wzorów, stąd zrezygnowano z prezentacji niekiedy żmudnych, choć łatwych przekształceń.
W formie graficznej przykładów przyjęto konwencję oznaczania pola danych kolorem białym. Bloki kolorowe są wypełniane wielkościami wyliczonymi w programie.
Autor wyraża wdzięczność Recenzentowi, Panu dr. inż. Marianowi Rubikowi za przekazanie wnikliwych uwag merytorycznych, językowych i redakcyjnych, wykorzystanych przy pisaniu książki.

Autor


Spis treści:
PRZEDMOWA 7
1. POJĘCIA PODSTAWOWE, PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI MIAR 10
2. GAZ DOSKONAŁY 19
2.1. Przemiany gazu doskonałego - zmiana parametrów 19
2.1.1. Przemiana izochoryczna 19
2.1.2. Przemiana izobaryczna 19
2.1.3. Przemiana izotermiczna 20
2.1.4. Przemiana adiabatyczna (izentropowa) lub politropowa 20
2.2. Równanie stanu gazu doskonałego, ciepło właściwe gazu, warunki normalne 21
2.3. Mieszaniny gazów doskonałych 24
2.4. Przemiany gazu doskonałego - praca i ciepło przemiany 27
2.4.1. Przemiana izochoryczna 27
2.4.2. Przemiana izobaryczna 30
2.4.3. Przemiana izotermiczna 32
2.4.4. Przemiana politropowa lub adiabatyczna (izentropowa) 34
3. GAZ RZECZYWISTY 37
3.1. Równania stanu gazu rzeczywistego 37
3.1.1. Równanie van der Waalsa 37
3.1.2. Równanie Redlicha-Kwonga 39
3.2. Ciepło właściwe i przykładowe przemiany gazów półdoskonałych 40
3.3. Sprawność i efektywność procesów termodynamicznych 41
3.4. Sprężanie i rozprężanie gazów rzeczywistych 43
4. PARA WODNA 49
4.1. Właściwości pary wodnej 49
4.2. Przemiany pary wodnej 52
4.2.1. Przemiana izochoryczna pary wodnej 53
4.2.2. Przemiana izobaryczna pary wodnej 54
4.2.3. Przemiana adiabatyczna (izentropowa) pary wodnej 56
4.2.4. Rzeczywista przemiana pary wodnej przy rozprężaniu 57
4.2.5. Bezpośrednia wymiana ciepła przy mieszaniu strumieni pary wodnej lub wody 59
4.2.6. Dławienie pary wodnej 61
4.2.7. Rozprężanie skroplin 62
4.2.8. Odgazowywacz termiczny 63
4.2.9. Przepływ pary wodnej w rurociągach 65
4.2.8. Wypływ izentropowo-izentalpowy 66
5. POWIETRZE WILGOTNE 69
5.1. Właściwości powietrza wilgotnego 69
5.2. Przemiany powietrza wilgotnego 75
5.2.1. Mieszanie strumieni powietrza 75
5.2.2. Ogrzewanie powietrza 76
5.2.3. Chłodzenie powietrza 77
5.2.4. Odzyskiwanie ciepła i wilgoci 79
5.2.5. Nawilżanie powietrza 81
5.3. Proces przygotowania powietrza w klimatyzacji i wentylacji 84
6. SPALANIE 90
6.1. Reakcje spalania 92
6.2. Paliwa stałe i ciekłe 93
6.2.1. Zapotrzebowanie na powietrze do spalania paliw stałych i ciekłych 93
6.2.2. Objętość i skład spalin powstających ze spalania paliw stałych i ciekłych 94
6.3. Paliwa gazowe 96
6.3.1. Zapotrzebowanie na powietrze do spalania paliw gazowych 97
6.3.2. Objętość i skład spalin ze spalania paliw gazowych 98
6.4. Wymiarowanie przewodów do odprowadzenia spalin 100
7. PRZYKŁADOWE CYKLE I OBIEGI GAZOWE I GAZOWO-PAROWE 108
7.1. Cykl Braytona i Humphrey’a (turbiny gazowej) 108
7.2. Obieg Clausiusa-Rankine’a (turbiny parowej) 112
7.3. Cykl gazowo-parowy 115
LITERATURA 119
Spis przykładów:
Przykład Arkusz, program
1.1. Zamiana jednostek temperatury GAZDOSK/Ciśnienie i temperatura
1.2. Zamiana jednostek ciśnienia GAZDOSK/Ciśnienie i temperatura
1.3. Ciśnienie wywierane przez słup wody GAZDOSK/Ciśnienie i temperatura
1.4. Obliczenie ciepła i strumienia ciepła GAZDOSK/Ciepło
2.1. Parametry gazu w przemianie izochorycznej GAZDOSK/Przemiany
2.2. Parametry gazu w przemianie izobarycznej GAZDOSK/Przemiany
2.3. Parametry gazu w przemianie izotermicznej GAZDOSK/Przemiany
2.4 Parametry gazu w przemianie politropowej GAZDOSK/Przemiany
2.5. Równanie stanu gazu doskonałego GAZDOSK/Równanie Clapeyrona
2.6. Przeliczanie strumienia objętości w różnych warunkach GAZDOSK/Równanie Clapeyrona
2.7. Parametry mieszaniny gazów (znany udział objętościowy) GAZDOSK/Mieszaniny
2.8. Parametry mieszaniny gazów (znany udział masowy) GAZDOSK/Mieszaniny
2.9. Przemiana izochoryczna, praca i ciepło przemiany GAZDOSK/Przemiana izochoryczna
2.10. Przemiana izochoryczna przy znanym cieple przemiany GAZDOSK/Przemiana izochoryczna
2.11 Masa i objętość składników w układzie dwufazowym GAZDOSK/Układ dwufazowy
2.12. Przemiana izobaryczna, praca i ciepło przemiany GAZDOSK/Przemiana izobaryczna
2.13 Przemiana izobaryczna przy znanym cieple przemiany GAZDOSK/Przemiana izobaryczna
2.14. Przemiana izotermiczna, praca i ciepło przemiany GAZDOSK/Przemiana izotermiczna
2.15. Przemiana adiabatyczna, praca i ciepło przemiany GAZDOSK/Przemiana politropowa
2.16. Przemiana politropowa, praca i ciepło przemiany GAZDOSK/Przemiana politropowa
3.1. Równanie van der Waalsa GAZRZECZ/Równ. van der Waalsa
3.2. Równanie Redlicha-Kwonga GAZRZECZ/Równ. Redlicha-Kwonga
3.3. Izobaryczne ogrzewanie (chłodzenie) powietrza GAZRZECZ/Przem. izobar
3.4. Izochoryczne ogrzewanie (chłodzenie) powietrza GAZRZECZ/Przem. izochor.
3.5. Adiabatyczne rozprężanie gazu (z uwzględnieniem sprawności) SPREZ/Spreż. jednostopniowe
3.6. Dwustopniowe sprężanie gazu z chłodzeniem SPREZ/Spreż. dwustopniowe
4.1. Obliczenie właściwości mokrej pary wodnej PARA/Właściwości
4.2. Obliczenie masy i objętości składników w układzie dwufazowym PARA/Układ dwufazowy
4.3. Zmiana parametrów układu dwufazowego przy doprowadzeniu ciepła PARA/Układ dwufazowy
4.4. Przemiana izobaryczna pary wodnej PARA/Przem. izobar.
4.5. Izentropowe rozprężania pary wodnej PARA/Przem. izentrop.
4.6. Rozprężanie pary wodnej przy uwzględnieniu sprawności PARA/Rozprężanie
4.7. Bezpośrednia wymiana ciepła przy mieszaniu PARA/Wymiana bezpośrednia
4.8. Dławienie izentalpowe pary wodnej PARA/Dławienie
4.9. Bilans masy i ciepła przy rozprężaniu skroplin PARA/Rozprężanie skroplin
4.10. Bilans masy i ciepła w odgazowywaczu termicznym PARA/Odgazowywacz
4.11. Obliczanie rurociągu parowego SIECPARY
4.12. Obliczenie wypływu z zaworu bezpieczeństwa PARA/Zawór bezp.
5.1. Określenie właściwości powietrza wilgotnego (dane: temperatura i wilgotność względna) AIR2
5.2. Określenie właściwości powietrza wilgotnego (dane: temperatura i zawartość wilgoci) AIR2
5.3. Mieszanie strumieni powietrza wilgotnego AIR2
5.4. Ogrzewanie powietrza wilgotnego AIR2
5.5. Chłodzenie powietrza (przy znanej temperaturze końcowej) AIR2
5.6. Chłodzenie powietrza (przy znanej końcowej zawartości wilgoci) AIR2
5.7. Odzyskiwanie ciepła i wilgoci AIR2
5.8. Nawilżanie powietrza wodą o znanej temperaturze AIR2
5.9. Nawilżanie powietrza wodą przy stałej temperaturze termometru mokrego AIR2
5.10. Nawilżanie powietrza parą wodną przy znanej początkowej wilgotności względnej AIR2
5.11. Nawilżanie powietrza parą wodną przy znanej początkowej zawartości wilgoci AIR2
5.12. Przygotowanie powietrza w klimatyzacji - zima, nawilżanie wodą AIR1
5.13. Przygotowanie powietrza w klimatyzacji - zima, nawilżanie parą wodną AIR1
5.14. Przygotowanie powietrza w klimatyzacji - lato AIR1
5.15. Przygotowanie powietrza w wentylacji, zima AIR1
5.16. Przygotowanie powietrza w wentylacji, lato AIR1
6.1. Jednostkowe zapotrzebowanie na powietrze i jednostkowy strumień spalin ze spalania paliw stałych i ciekłych SPALANIE/Paliwa stałe i ciekłe - dokł.
6.2. Jednostkowe zapotrzebowanie na powietrze i jednostkowy strumień spalin ze spalania paliw gazowych SPALANIE/Paliwa gazowe - dokładnie
6.3. Obliczenie kominów o ciągu naturalnym. Paliwa: gaz, olej, węgiel, biomasa KOMINY
7.1. Cykl Braytona - obliczenia uproszczone TURBGAZ/Cykl Braytona
7.2. Cykl Braytona - obliczenia dokładne TURBGAZ/Turbina gazowa - cykl Braytona
7.3. Obieg Clausiusa-Rankine’a TURB_PAR/Turbina
7.4. Cykl gazowo-parowy GAZ_PAR/Cykl gazowo-parowy
Recenzja: Waldemar Targański - Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna