( Contents ) مطالب فهرست

ترموديناميكي روابط و اصول ، مفاهيم بر مروري(1 (Review on Thermodynamic fundamentals , concepts and relations)

( Vapor Power Cycles) تراكمي قدرت مولد هاي سيكل(2

(Gas Power Cycles) گازي قدرت مولد هاي سيكل(3

(Vapor Compression Refrigeration Cycles) تراكمي تبريد هاي سيكل(4

( Gas Refrigeration cycles) گازي تبريد هاي سيكل(5

ترموديناميكي هاي سيكل در تركيب غيرقابل گازي مخلوط(6 Non – Reactive Gas Mixtures In Thermodynamic Cycles))

ترموديناميكي هاي سيكل در احتراق قابل گازهاي تركيب(7 (Reactive Mixtures In Thermodynamic Cycles )

( II ) ترموديناميك ضرورتهاي و اهميت

حرارتي هاي ماشين در باالتر حرارتي راندمان حصول(1

انرژي مصرف كاهش ، محيطي زيست هاي آلودگي كاهش(2

علمي هاي خالقيت و نوآوري(3

ترموديناميك دانش مرز توسعه و ارتقا(4

( صنعتي توسعه و ) طرح تكنولوژي و صنعتي معضالت حل(5

مهندسي مسائل حل در اعتماد كسب و ممارست(6

**************************************************** (II) ترموديناميك درس ارائه اهداف

****************************************************

ترموديناميك اصول و مباني كاربرد آموزش(1

كننده مصرف و قدرت مولد و ترموديناميكي هاي سيكل با آشنائي(2 قدرت

مهندسي هاي مسئوليت تصدي براي علمي هاي مهارت كسب(3

باالتر مراتب در تحصيل ادامه براي دانشجويان آمادگي كسب(4

اول فصلترموديناميكی روابط و اصول ، مفاهيم بر مروري

قبلي( فراگرفته )مباحث

: ترموديناميكي تحليل و تجزيه مختلف هاي روشترموديناميكي سيستم (System) كنترل حجم (Control Volume) كنترل حجم و سيستم محيط ماكروسكوپيك تحليل (Macroscopic) ميكروسكوپيك تحليل (Microscopic) كالسيك و آماري تحليل روش (Statistical Versus Classical View Point)

Thermodynamic States ) : ترموديناميكي هاي حالت و خواصand Properties )

متمركز خواص (Intensive Properties) .... ( وT) دما ( ،P) فشار نظير سيستم اندازه از مستقل خواص

جامع خواص (Extensive Properties ) ) آنتروپي ( ،E) انرژي نظير سيستم به وابسته خواص

S، ) آنتالپي (H، ) حجم (V ...و )

سيستم جرم واحد ازاء به يا ويژه خواص (Specific Properties ) ... ( وh) مخصوص آنتالپي ( ،u) مخصوص انرژي ) ( ، دانسيته نظير

وابسته و مستقل خواص

و.....يا نظير اند گيري اندازه قابل يا كلي بطور خواص ....... و نظير اند گيري اندازه قابل غير

: ترموديناميكي تحوالت

خواص مقدار معرف ترموديناميكي : حالت ترموديناميكي حالت حالت ، تعادلي شبه حالت ، تعادلي . حالت ميباشد ماده يك ترموديناميكي

غيرتعادلی

ترموديناميكي تحول (Thermodynamic Process ) به تعادلي مشخص مقدار ازيك سيستم يك ترموديناميكي خواص تبديل ميگويند ترموديناميكي تحول را ديگر تعادلي مشخص مقدار

تحول مسير (Process Path ) خود به تحول يك ضمن در سيستم يك كه تعادلي غير يا تعادلي هاي حالت

. گويند مي تحول مسير را گيرد مي

پذير برگشت تحول (Reversible process)ناپذير برگشت تحول ( Irreversible process) ناپذيري برگشت عوامل (Irreversibility Factors) داخلي پذير برگشت تحول (Internally Reversible Process) خارجي پذير برگشت تحول (Externally Reversible Process) كامل پذير برگشت تحول (Total Reversible Process) ثابت حجم تحول (Isochoric or Isometric Process) ثابت فشار تحول (Isobaric Process) ثابت دما تحول (Isothermal Process) آدياباتيك تحول (Adiabatic Process )

نداشته وجود محيط با حرارتي انرژي تبادل كه تحولي گويند آدياباتيك تحول را باشد

ثابت آنتالپي يا تامسون ژول تحول (Throttling Process ) تروپيك پلي تحول const= ( Polytropic Process )

( ميگويندPolytropic Index) تروپيك پلي شاخص را n باال معادله در كه ايزنتروپيك تحول const = ( Isontropic Process )

الزم گويند ايزنتروپيك را باشد آدياباتيك هم و پذير برگشت هم كه تحولي. ميباشدn = k ايزنتروپيك تحول در كه است ذكر به

ترموديناميك: اساسي قوانين دمائي تعادل در سومي جسم با جسم دو چنانچه: صفرم قانون

دمائي تعادل در نيز جسم دو آن خود آنگاه )حرارتي( باشند،. )حرارتي( اند

تبديل ديگر فرم به فرم يك از انرژي ، سيستم هر در: اول قانون. است ثابت مقدارآن اما پذيرميباشد

ثابت انرژي كميت اگرچه ، ايزوله سيستم يك در: دوم قانون يابد مي كاهش زمان مرور به آن كيفيت اما ميماند صفر مطلق صفر دماي در خالص ماده يك : آنتروپي سوم قانون. است

******************

هاي( زير هاي)نظريه فرضيه الذكر فوق اساسي قوانين و اصول بر عالوهاند. شده معرفي ترموديناميك در نيز

حالت نظريه : خاصيت دو داشتن با صرفا پذير تراكم ساده ماده هر ترموديناميكي حالت

. ميشود تعيين مستقل

حالت معادالت : بين اي ترموديناميكي معادالت يا روابط ميتوان مواد مختلف فازهاي براي

آنها به كه ( نوشت خواص از مشخصي محدوده )در ترموديناميكي خواص گازهاي حالت معادله به زير معادله مثال . براي گويند مي حالت معادالت

. باشد مي مشهور كامل

ترموديناميكي سيكل : اوليه حالت يك از خود محيط با انرژي تبادل ضمن سيستم يك چنانچه

اوليه حالت به نهايتا و بگيرد بخود را مختلفي هاي حالت ترموديناميكي. است گرفته صورت ترموديناميكي سيكل يك گويند برسد خود

ترموديناميكي ساده روابط : را داخلي انرژي و آنتالپي ميتوان ترموديناميكي ساده ماده هر براي

. گرفت نظر در زير روابط بصورت

u = f ( T , V ) p ) h = h ( T ,

بصورت ثابت حجم ويژه گرماي و فشارثابت ويژه گرماي اساس اين بر و. است شده تعريف زير

كامل گازهاي به مربوط روابط : مي دما تابع صرفاu ، h كه است داده نشان آزمايش كامل گازهاي براي

: لذا باشند u = f ( T ) h = g ( T )

: مينويسند زير بصورت را داخلي انرژي و آنتالپي تغييرات اينرو از و

: داريم كامل هاي گاز براي همچنين

كامل گاز حالت معادله :

تجربي بصورت آزمايشات مطابق زير بصورت كامل گاز حالت معادله. است آمده بدست

مي سيستم هاي مول تعدادN و ترموديناميكي خواصT وp وv آن در كه

. ميشود نوشته هم زير بصورت رابطه اين باشد برابر كامل گازهاي جهاني ثابت و نامند مي مولي ويژه حجم را كه

: با است

شود مي محاسبه روبرو بصورت كامل گاز هر ثابت

. باشد مي گاز مولكولي جرمM آن در كه ميشود. معرفي زير بصورت كامل گاز حالت معادله ديگر فرمهاي لذا

است شده معرفي زير بصورت پذير تراكم ماده براي روابط .

اول رابطه دوم رابطه

ساده ماده پايدار جريان با كنترل حجم يا بسته سيستم هر براي روابط اين پذير برگشت قابل غير يا پذير برگشت تحول ) خواه دارد كاربرد پذير تراكم( . باشد

. است محاسبه قابل زير بصورت كامل گاز براي آنتروپي تغييرات

يك مورد ( در انرژي بقاء ) اصل ترموديناميك اول قانون كاربرد كنترل: حجم

steady) پايدار حالت نوع از ترموديناميكي هاي دستگاه اكثر صنعت درstateمي زير بصورت انرژي بقاء اصل ها دستگاه اين باشند. براي ( مي . باشد

. ميشود نوشته زير بصورت جرم بقاء اصل و

بقاء اصل باشد خروجي يك و ورودي يك داراي صرفا دستگاه وچنانچه

(steady state uniform state) كنترل حجم از عبوري جرم واحد براي انرژيآمد. زيردرخواهد بصورت

شرح به ميتوان را يكنواخت حالت و پايدار جريان هاي دستگاه هاي نمونه. كرد معرفي زير

Throttling devices Nozzles and Diffusers Turbines Heat exchangers Compressors

Pipe flows Pumps Heat pumps Fans Heat engines

هاي كنترل حجم مورد در زير هاي واژه به مربوط مفاهيم كه است الزم . باشيم داشته بخاطر1 ترموديناميك از را مختلف

Uniform state, uniform flow, steady state , steady flow

بسته سيستم يك براي انرژي بقاي اصل كه داريم بخاطر همچنين. ميشود تعريف زير بصورت

مجموع با برابر كه بوده بسته سيستم انرژي تغييرات آن در كه مي پتانسيل و جنبشي انرژي ، داخلي انرژي مختلف ترم سه تغييرات

: يعني باشد

ايزوله سيستم يك براي آنتروپي افزايش اصل يا دوم قانون معرفي زير بصورت دوم قانون آدياباتيك و ايزوله سيستم يك براي

ميشود.

: داشت خواهيم مركب سيستم يك براي ويا

مي زير بصورت پذير برگشت تحول يك براي ترموديناميك دوم قانون باشد

: داريم شود گيري انتگرال2 ،1 حالت دو بين وچنانچه

خواهيم بگذراند را پذير برگشت تحول يك كه حرارتي منبع هر وبراي: داشت

دماي ( و حرارتي منبع به ) نسبت حرارت انتقال ميزان آن در كه . داريم گرم منبع دماي بودن ثابت به توجه . با باشد مي مطلق

( Carnot Heat Engine ) كارنو حرارتي ماشين پذير برگشت تحوالتش تمام كه است دستگاهي كارنو حرارتي ماشين

. باشد داشته حرارتي انرژي تبادل حرارتي منابع با صرفا و بوده. شد ارائه زير بصورت كارنو حرارتي ماشين راندمان كه بياوريم بخاطر

ميباشد. گرم و سرد حرارتي منبع دماي بترتيب و آن در كه

( Carnot Refrigerator ) كارنو يخچال گرم منبع دو با صرفا كه شد معرفي دستگاهي بعنوان نيز كارنو يخچال

سرد منبع از را حرارتي انرژي ، داشته حرارتي انرژي تبادل سرد و. نمايد منتقل گرم منبع ( به آن داشتن نگه سرد ) جهت پذير برگشت تحوالتش همه كه دستگاهي چنين(COP) عملكرد ضريب

. است زير بصورت باشد

( Carnot Heat pump ) كارنو حرارتي پمپ تحوالتش تمام كه است سيكلي ماشين يك نيز كارنو حرارتي پمپ

منبع از را حرارتي انرژي ، محيط از كار دريافت با و بوده پذير برگشت . ( ميرساند آن نگهداشتن گرم ) جهت گرم منبع به و دريافت سرد

. است زير بصورت حرارتي پمپ عملكرد ضريب

) يخچال ( ،Heat Engine) حرارتي ماشين ظاهري شماي زير هاي شكلRefrigeratorحرارتي پمپ ( و (Heat Pumpرا ) دهد مي نمايش .