Синтез и новые приложения теорий переноса и преобразования энергии

• Автор: Эткин, Валерий Абрамович
• Шифр специальности: 05.14.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 217 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Аналитический обзор и постановка задач исследования.

1.1. Тенденция к сближению двух направлений теории теплоты.

1.2. Развитие термодинамики необратимых процессов

1.3. Попытки формального переноса квазитермодинамики на процессы полезного преобразования энергии

1.4. Возникновение термодинамики при конечном времени

1.5. Проблемы построения термокинетики как единой теории скорости

процессов переноса и преобразования энергии.

2. Построение термокинетики

2.1. Обобщение основного уравнения термодинамики на неоднородные системы с введением фактора производительности процессов
2.2. Расширение пространства переменных с введением параметров пространственной неоднородности.
2.3. Приемлемое решение проблемы термодинамических неравенств
2.4. Учет условий однозначности при нахождении движущих сил процессов переноса и преобразования энергии.
2.5. Вывод обобщенных соотношений взаимности процессов переноса
и преобразования энергии
3. Общие закономерности кинетики процессов переноса и преобразования энергии
3.1. Единство процессов переноса и преобразования энергии
3.2. Различие феноменологических законов взаимосвязанных и невзаимосвязанных процессов.
3.3. Антисимметрия соотношений взаимности в процессах полезного энергопревращения.
3.4. Основы теории подобия процессов преобразования энергии
3.5. Взаимосвязь мощности и экономичности силовых и технологических установок, их универсальные нагрузочные характеристики
3.6. Подобие индивидуальных нагрузочных характеристик силовых
и технологических установок
Выводы
4. Новые возможности термокинетики в приложении к процессам
переноса ,
4.1. Выход за рамки линейных процессов .
4.2. Исследование систем, далеких от равновесия
4.3. Уточнение феноменологических законов переноса
4.4. Нахождение перекрестных эффектов без применения соотношений
взаимности Онсагера Казимира ,.
4.5. Дальнейшее сокращение числа кинетических коэффициентов
4.6. Установление дополнительных взаимосвязей между эффектами
наложения
4.7. Предсказание величины эффектов наложения на различных
режимах
Выводы
5. Максимизация эффективности силовых и технологических установок.
5.1. Синтез критериев эффективности теории необратимых процессов,
термоэкономики и термодинамики при конечном времени
5.2. Поддержание экономически наивыгоднейших режимов путем
оптимального распределения нагрузок 1,
5.3. Использование перегрузочных режимов силовых и технологических
установок .
5.4. Максимизация доли полезного груза в транспортных установках
5.5. Уточнение условий достижения максимальной мощности циклов
5.6. Оптимальные нагрузки в системах с элементами нелинейности
Выводы
6. Использование результатов исследования в промышленности
6.1. Управление режимами накатки зубчатых профилей
6.2. Управление кинетикой процесса обжига каолина.
6.3. Увеличение выхода готового продукта в производствах формаль дегида.
6.4. Захолаживание воды в системах оборотного водоснабжения.
Заключение
Литература


Они уменьшают число подлежащих экспериментальному определению кинетических коэффициентов Ьц от л2 при чисто эмпирическом описании Л налагающихся процессов до пп и приводят к установлению неизвестной ранее взаимосвязи между скоростями разнородных необратимых процессов. По значимости их иногда называют по предложению Д. Миллера четвер тым началом термодинамики. Позднее Г. Казимир распространил теорию Онсагера на векторные процессы, доказав при этом, что в случае одновременного действия сил а и типа четных и нечетных функций времени 3 соотношения взаимности 1. В истории неравновесной термодинамики работа Л. Онсагера 1 сыграла такую же роль, что и труды Р. Клаузиуса для становления классической термодинамики. Она соединила в одно целое разрозненные идеи и факты, представив их в доступной и понятной форме. Особенно бурное развитие теории необратимых процессов началось после второй мировой войны. Интерес к этой области знаний был вызван не только ее общетеоретическим значением, но и наметившимися в х и х годах важными ее применениями, связанными с разделением изотопов методом термодиффузии, учетом добавочных членов в уравнениях аэродинамики примененительно к задачам ракетной техники и физики плазмы, развитием мембранной технологии, биофизики и т. Благодаря обобщающим работам Г. Казимира И. Пригожина , К. Денбига Де Гроота С. Ж.Майкснера И. Дьярмати , Р. В современном виде ТНП представляет собой полевую теорию, в которой параметры состояния рассматриваются как непрерывные функции пространственных координат и времени. При этом предполагается, что в элементах континуума существует локальное равновесие, так что это соотношение остается справедливым и для необратимых процессов вопреки неравенствам Р. Клаузиуса. Это важнейшее допущение ТНП получило название гипотезы локального равновесия . Она оправдывает применение математического аппарата равновесной термодинамики к элементам континуума, несмотря на отсутствие в них необходимого и достаточного признака термодинамического равновесия прекращения каких бы то ни было макропроцессов. Поскольку уравнение 1. Подобно уравнению 1. Уу дивергенция вектора скорости. Это уравнение отражает отсутствие изменений удельного объема и, не связанных с перемещением границ элементов системы с постоянной массой. ТбвсН бисН рбисН И
1. Ш Укт Щ , 1. Фк 1гк V относительно центра массы элемента объема 1г стехиометрические коэффициенты к х веществ в г й химической реакции положительные для продуктов реакции и отрицательные для реагентов. Аналогичный смысл имеет уравнение баланса импульса
руМУ Р , 1. Р тензор вязких напряжений Рк внешние консервативные силы, действующие на частицы к го рода. При этом тензор Р обычно трактуется как поток импульса через границы системы, обусловленный поверхностными короткодействующими силами, а вектор Рк как внешний источник импульса, обусловленный дальнодействующими силами . Аналогичную структуру имеют уравнения баланса кинетической е и потенциальной еп энергии
рсесН УРу РРу X Рк Рк V , 1. V Е Ркк Е I 7 Е л Укг . Первые члены правой части указанных равенств характеризуют плотность внутренних источников кинетической и потенциальной энергии, обусловленных соответственно неоднородностями системы и наличием в ней химических реакций, а вторые члены так называемым внешним источникам, обусловленным действием внешних сил Рк . ТНП составляется уравнение баланса внутренней энергии, которая также рассматривается как несохраняющаяся величина
рймй1 V рУу П Уу к Рк , 1. П вязкая часть тензора давлений. Используя 1. Т1 кТУМкТ ъ 1 Г ПУу Г Аг игг , 1. Здесь первый член правой части характеризует дивергенцию потока энтропии через границы системы остальные члены выражают скорость возрастания энтропии вследствие теплопроводности, диффузии, вязкого трения и г х химических реакций, протекающих в системе. Эти члены соответствуют правой части выражения 1. Благодаря этому в термодинамику привносятсяпонятия потока и термодинамической силы, отсутствовавшие в основном уравнении термодинамики 1. В ряде руководств по термодинамике необратимых процессов , это обстоятельство подчеркнвается формулированием уравнений баланса перед изложением собственно неравновесной термодинамики.