Inhoud. Inleiding 13. Noordhoff Uitgevers bv

Transcriptie

1 Inhoud Inleiding 13 1 Algemene begrippen Eenhedenstelsel Druk en vermogen Volume en dichtheid Soortelijke warmte Gemiddelde soortelijke warmte Verbrandingswaarde en stookwaarde Rendement Ideale gassen Wet van Boyle-Gay Lussac Algemene gasconstante Gasmengsels en wet van Dalton Volumeverhouding en massaverhouding Gasconstante van een gasmengsel Dichtheid van een gasmengsel Soortelijke warmte van een gasmengsel 30 Vraagstukken 32 2 De eerste hoofdwet Systeem en omgeving Toestandsgrootheden en -veranderingen Omkeerbare en niet-omkeerbare toestandsveranderingen Omkeerbare toestandsveranderingen Niet-omkeerbare toestandsveranderingen De eerste hoofdwet voor gesloten systemen Inwendige energie Volumearbeid Thermische energie Elektrische energie Formuleringen van de eerste hoofdwet 50 Samenvatting 53 Vraagstukken 56 3 Toestandsveranderingen in gesloten systemen Wetten van Poisson Arbeid en warmte bij polytropische toestandsveranderingen Bijzondere polytropen Isotherm Adiabaat Arbeid en warmte bij bijzondere polytropen Niet-omkeerbare toestandsveranderingen Niet-omkeerbare adiabatische compressie en expansie Wrijvingsarbeid 67 Samenvatting 70 Vraagstukken 72

2 4 Kringprocessen Positieve kringprocessen Thermisch rendement Arbeidsverhouding en gemiddelde druk Bijzondere kringprocessen Kringproces van Carnot Kringproces van Stirling en Ericsson Kringproces van Joule Kringprocessen in verbrandingsmotoren Het Otto-proces Het Diesel-proces Het Seiliger-proces Negatieve kringprocessen Koudefactor Kringproces van Carnot Kringproces van Joule Warmtepomp en warmtefactor 100 Samenvatting 101 Vraagstukken Zuigermachines en roterende verdringermachines Werking van een zuigercompressor Technische arbeid Compressor zonder schadelijke ruimte Compressor met schadelijke ruimte Isentropische en isothermische compressie Koeling van de compressor Schadelijke ruimte en volumetrisch rendement Tweetrapscompressor Expansiemachines Roterende verdringermachines Roots-compressor Schottenprocessor 122 Samenvatting 123 Vraagstukken Toestandsveranderingen in open systemen De eerste hoofdwet voor open systemen Roterende stromingsmachines Stoom-, gas- en waterturbines Straalbuis en diffusor Loopschoep Warmtewisselaars Stoomketel Condensor Smoren Kringprocessen 147 Samenvatting 149 Vraagstukken 151

3 7 De tweede hoofdwet Formulering van Kelvin en Clausius Gereduceerde warmte bij omkeerbare kringprocessen Gereduceerde warmte bij niet-omkeerbare kringprocessen 160 Samenvatting 162 Vraagstukken De entropie Definitie van de entropie Entropieberekeningen Entropieverandering van vaste stoffen en vloeistoffen Entropieverandering van gassen Entropieverandering bij faseovergangen Het T-s-diagram Het T-s-diagram voor ideale gassen Volumearbeid en technische arbeid in het T-s-diagram Kringprocessen in een T-s-diagram Entropieverandering bij niet-omkeerbare toestandsveranderingen 182 Samenvatting 189 Vraagstukken Toestandsdiagrammen Het p-v-diagram Het T-s-diagram Het h-s-diagram Warmtetoevoer bij constante druk Smoren Isentropische expansie Gemiddelde temperatuur van warmtetoe- en -afvoer Kringprocessen Positieve kringprocessen (stoomturbine-installatie) Negatieve kringprocessen (koelinstallatie) Het h-x-diagram voor vochtige lucht Droge lucht en vochtige lucht Absolute en relatieve vochtigheid Natteboltemperatuur Opbouw van het h-x-diagram Toestandsveranderingen van vochtige lucht 223 Samenvatting 227 Vraagstukken Niet-omkeerbare processen in open systemen Niet-omkeerbare overdracht van mechanische energie Isentropisch rendement Technische arbeid, wrijvingsarbeid en arbeidsverlies Stoom- en gasturbine Compressor en pomp Straalbuis en diffusor Straalbuis Diffusor Smoren en smoorcalorimeter Inversietemperatuur 246 Samenvatting 249 Vraagstukken 251

4 11 Gasturbine-installaties Uitvoering van de installatie Het kringproces van Brayton Optimale drukverhouding Middelen tot verbetering van het thermisch rendement Warmtewisselaar Meertrapscompressie Herverhitting Inlaattemperatuur van de gasturbine De gasturbine-installatie als gesloten systeem Gasturbines in de luchtvaart 272 Vraagstukken Stoomturbine-installaties Het Rankine-proces met oververhitting Voedingswatervoorwarming Eigenschappen van het arbeidsmedium Combinatie van energiedragers Warmte/kracht-koppeling 290 Vraagstukken Koelinstallaties Werking en inrichting van een compressiekoelmachine Koelmiddelen Smoorklep en droge compressie Smoorklep Droge compressie Oververhitting en nakoeling Oververhitting Nakoeling Meertrapscompressie Warmtepomp 306 Vraagstukken Exergie en anergie Exergie anergie De exergie van een warmtehoeveelheid Exergiebeschouwingen bij kringprocessen Exergie van een stromend medium Exergieverlies bij niet-omkeerbare toestandsveranderingen Exergieverlies en exergetisch rendement van open systemen Exergieverliezen in stoom- en gasturbine-installaties 324 Vraagstukken 329

5 Uitkomsten van de vraagstukken 333 Tabellen 343 Tabel I Gassen 344 Tabel II Water, verzadigingstoestand (temperatuurtabel) 345 Tabel III Water, verzadigingstoestand (druktabel) 346 Tabel IV Oververhitte stoom 348 Tabel V Water (T < T v ) 350 Tabel VI Freon 12 (CF 2 ), verzadigingstoestand (temperatuurtabel) 351 Tabel VII Freon 12 (CF 2 ), verzadigingstoestand (druktabel) 352 Tabel VIII Oververhitte damp van freon 12 (CF 2 ) 353 Tabel IX Ammoniak (NH 3 ), verzadigingstoestand 356 Tabel X Oververhitte ammoniakdamp 357 Tabel XI Dampspanning en enthalpie van vochtige lucht 360 Register 361 Symbolen 363