Műszaki hőtan I. BMEGEENAETD

1. Műszaki hőtan I.BMEGEENAETD 0. Tájékoztató a követelményekről 1. Bevezetés, alapfogalmak

2. Tájékoztató Oktatók, követelmények, oktatási segédanyagok

3. Oktatók Előadó (mechatronika szak): Dr. Bihari Péter (D. ép. 202) konzultációs idő: CS 12:15-16:00 Dr. Gróf Gyula (D. ép. 208) Tárgyat oktató tanszék: Energetikai Gépek és Rendszerek www.energia.bme.hu; ftp.energia.bme.hu

4. Követelmények • Vizsga, előtte aláírás megszerzése • Jelenléti követelmény: • gyakorlatok legalább 70%-án (max. 4 hiányzás) • (pótolható más gyakorlaton) • Tanulmányi követelmények: • zárthelyik együttes legalább 50%-os teljesítése • felkészült, aktív részvétel a gyakorlatokon (0..10% között értékeli a gyakorlatvezető) • Opcionális (szorgalmi) lehetőség: • házi feladat

5. Zárthelyik • Ellenőrző dolgozat (kiszh, e.d., kzh) • 1x súly, azaz 100 pont • a 3. és 8. oktatási héten a gyakorlaton • nincs minimális követelmény  évközben nem pótolható • elméleti anyag, kb. 20 min munkaidő • Nagyzárthelyi (nagyzh, nzh) • 3x súly, azaz 400 pont • a 9. és 14. oktatási héten az előadáson • nincs minimális követelmény  évközben nem pótolható • gyakorlati(+elméleti) anyag, 90 min munkaidő

6. Tananyag • Jegyzet: elektronikus formában • Gyakorlati feladatgyűjtemény és Segédlet: • ftp://ftp.energia.bme.hu/pub/muszaki_hotan/ • Korábbi zh-k, ajánlott jegyzetek: • ftp://ftp.energia.bme.hu/pub/muszaki_hotan/

7. Bevezetés Célkitűzések, alapfogalmak, módszerek

8. Mérnöki tevékenység • Tervezés és üzemeltetés

9. Célkitűzések

10. Kapcsolódások

11. Kapcsolódások

12. Termodinamika • Elnevezés eredete: • θερμη(therme) + δυναμις(dinamisz) = hő+erő • Valójában: termosztatika • Az „igazi” termodinamika: nem-egyensúlyi termodinamika • Vizsgálati terület: energiaátalakulások • Módszer: • modellek (rendszer, közeg, folyamat) • axiómák (főtételek)

13. Termodinamika/Hőközlés – Hol? • Biokémiai rendszerek: pl. tüdő • hőátadás • anyagátadás • kémiai reakciók

14. Termodinamika/Hőközlés – Hol? • Háztartási gépek: pl. hűtőgép, légkondicionáló 1927 hűtőgép ma • fordított (munkafelvevő) körfolyamat • hőátadás (forrás, kondenzáció stb.) • anyagátadás (légkond.)

15. Termodinamika/Hőközlés – Hol? • Közlekedés: pl. repülőgép, gépjármű stb. hűtő

16. Termodinamika/Hőközlés – Hol? • Ipari energiaátalakítás: pl. (hő)erőmű

17. Termodinamika/Hőközlés – Hol? • Elektronikai eszközök: pl. számítógép hagyományos hőcsöves

18. Fogalmak A termodinamika nyelvezete • görög és latin eredetű kifejezések • izotermikus = állandó hőmérsékletű • adiatermikus = hőszigetelt • mennyiségek rövidítése (jelölése) angol elnevezés alapján; minden SI szerint • p (pressure): nyomás • V (volume): térfogat • T, t (temperature): hőmérséklet • τ (time): idő • W (work): munka • E (energy): energia

19. Modellek Rendszer TERMODINAMIKAI RENDSZER KÖRNYEZET határoló felület kölcsönhatások

20. Kölcsönhatások • Jelleg • anyagi jellegű • energia jellegű • Típusok – határoló felület függvénye • merev/deformálódó: mechanikai • diatermikus/adiatermikus: termikus • áteresztő/féligáteresztő/nem áteresztő: kémiai • szigetelő/vezető: villamos • árnyékoló/nem árnyékoló: mező jellegű • kivétel: gravitációs

21. Rendszermodellek magára hagyott zárt nyitott anyag anyaganyag energia energiaenergia

22. Modellezés filozófiája • Ockham (Occam) borotvája • lexparsimoniae = takarékosság (tömörség) elve • „Pluralitasnon est ponenda sine necessitate” • A sokaság szükségtelenül nem tételezendő • általában az egyszerűbb megoldás a helyes William Ockham (kb. 1285–1348) angol nemzetiségű ferences rendi szerzetes

23. Modellezés filozófiája • Neumann János a modellekről: „… a tudomány nem magyarázni próbál, alig próbál interpretálni – a tudomány főként modelleket állít fel. A modellen olyan matematikai konstrukciót értünk, amely – bizonyos szóbeli értelmezést hozzáadva – leírja a megfigyelt jelenségeket. Az ilyen matematikai konstrukciókat kizárólag és pontosan az igazolja, hogy működnek.” Budapest, 1903. december 28. – Washington, 1957. február 8., magyar származású matematikus

24. Modellalkotás interpretáció egyszerűsödés, elhanyagolások

25. Rendszermodellek ZÁRT rendszer = állandó tömeg merev fal egyszerűsítés – fizikai modell deformálódó fal közeg egyszerűsítés – matematikai modell henger merev fal energia (hő) dugattyú deformálódó fal energia (munka) gép (folyamat) energia (hő)

26. Rendszermodellek NYITOTT rendszer = ellenőrző térfogat (állandó) egyszerűsítés – fizikai modell

27. Rendszermodellek NYITOTT rendszer = ellenőrző térfogat (állandó) egyszerűsítés – matematikai modell energia (hő+anyag) energia (munka) gép (folyamat) energia (hő+anyag)

28. A rendszer leírása Leíró jellemzők • mikroszkopikus (belső felépítés, részecskék)  statisztikus fizika [belső energia, entrópia] • makroszkopikus (megfigyelhető, mérhető)  műszaki termodinamika [nyomás, hőmérséklet] Fogalmak • állapot • állapotjelző • állapotváltozás • egyensúly, egyensúlyi állapot • állapotváltozás, kvázistatikusállapotváltozás

29. A rendszer leírása • Állapotjelzők • extenzív • intenzív • fajlagos extenzív • Anyag- vagy fázisjellemzők

30. Közegmodellek • Az anyag viselkedését írják le • Fizikai modell  matematikai modell • állapotjelzők közötti függvénykapcsolat • f(p,V,T,…)=0 • egyszerű modellek – tiszta anyagok • komponens, fázis, szabadságfok • Gibbs-fázisszabály • Ideális gáz • fizikai modell • matematikai modell: pV-mRT=0

31. Folyamatmodellek

32. Folyamatmodellek Egyszerű állapotváltozások • egy állapothatározó rögzített • izobár = állandó nyomás • izochor = állandó térfogat • izotermikus = állandó hőmérséklet • izentalpikus = állandó entalpia • kölcsönhatások korlátozottak • adiabatikus: csak mechanikai engedett • izentrópikus: adiabatikus és reverzibilis