ZÁKLADNÍ TERMODYNAMICKÉ

VELIČINY

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚFAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ - ENERGETICKÝ ÚSTAV

ODBOR TERMOMECHANIKY A TECHNIKY PROSTŘEDÍ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

22. 9. 2010http://ottp.fme.vutbr.cz/sat/

doc. Ing. Josef ŠTETINA, Ph.D.

Předmět 3. ročníku BS

ZAJÍMAVÉ ŘEŠENÉ APLIKACE

Experimentální metody v technice prostředí – předmět 1. ročníku NMS

2. Upravené vydání 2007

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

Kontaktní Bezkontaktní

ZAJÍMAVÉ ŘEŠENÉ APLIKACE

Zkušebna v Škoda auto

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

Přesnost u laboratorních měření

je až 0,2 K

ZAJÍMAVÉ ŘEŠENÉ APLIKACE

T2/2

T2/1

T1/4

T2/4

T2/0

T2/3

T2/5

T2/6T2/7

T1/5

T3/1

T3/2

T3/5

T3/6

T3/3

T3/4

T3/7

T1/0

T1/1

0 1 2 3 4 5 (m)

T1/2

T1/3

P2P3

P1

A1

TOA2

Sluneční penzión Svitavy – monitorování solárního skleníku pro ohřev vzduch

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

Nízkoenergetický dům Energetického ústavu – monitorování a řízení prostředí

ZAJÍMAVÉ ŘEŠENÉ APLIKACE

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

ZAJÍMAVÉ ŘEŠENÉ APLIKACE

Použití datalogerů Testo pro posouzení oken

měření vnitřní teploty a vlhkosti

měření vnitřní povrchové teploty skla

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0:00 12:00 0:00 12:00 0:10 12:10 0:10 12:10 0:10 12:10 0:10 12:10 0:10 12:10 0:10

Čas

Tep

lota

[°C

]

0

10

20

30

40

50

60

70

Relativn

í vlhko

st [%]

Venkovní teplota

Okno venku

Okno vnitřek

Vnitřní teplota

Rosný bod

Relativní vlhkost

Ekodům Podolí u Brna – Monitorování činnosti vzduchových kolektorů

Rozdíl teplot- vstup-výstup

Solární záření

ZAJÍMAVÉ ŘEŠENÉ APLIKACE

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

-5

5

15

25

35

45

55

65

0:00

2:00

4:00

6:00

8:00

10:0

0

12:0

0

14:0

0

16:0

0

18:0

0

20:0

0

22:0

0

0:00

"Summer" time

t [°

C]

-50

50

150

250

350

450

550

650

I [W

/m2]

2/00 - inlet air temperature 5/05 - outlet wall temperature 5/04 - outlet air temperature 5/03 - temp. of outer glazing 3/04 - vertical pyranometer

Solární záření

stěna

sklo

Vstupní vzduchVýstupní vzduch

ZAJÍMAVÉ ŘEŠENÉ APLIKACE

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

Extenzivní veličiny

Intenzivní veličiny

TERMODYNAMIKA PLYNŮ

Extenzivní a intenzivní veličiny

Pracovní látka• Ideální plyn• Realný plyn - zjednodušený výpočet

- přesný výpočet• Páry

Směsi plynů

Směsi plynů a par

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

ZÁKLADNÍ TERMODYNAMICKÉ VELIČINY

Určující stavové veličiny•Teplota (stavová veličina posuzovaná s ohledem na schopnost jímat teplo)

•Tlak (definována jako síla působící ve směru normály na jednotku plochy)

•Měrný objem (objem homogenní látky mající hmotnost 1 kg)

TEPLOTA

T [K] = 273,15+t[°C]

t [°C]V termodynamice používáme pouze teplotu označovanou T v Kelvinech

t[°C]=5/9.(t[F]-32)

1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 17 18

0. ZÁKON TERMODYNAMIKY

Jestliže, dva systémy (A a B) jsou v tepelné rovnováze s třetím systémem (C) [ A a C jsou v tepelné rovnováze; B a C jsou v tepelné rovnováze ] tak jsou v tepelné rovnováze i systémy A a B.

TA = TC TB = TC TA = TB

Základní princip všech měření teplot

1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 17 18

MĚŘENÍ TEPLOTY

Kontaktní Bezkontaktní

• Radiační teploměry (pyrometry jasové, pásmové, na celkové záření)

•Termovizní kamery

•Teplotní senzor (čidlo, snímače)

•Dotykové teploměry•Folie s tekutými krystaly•Tužky•Nálepky•NátěryTeplotní senzor převádí teplotu

(fyzikální veličina) na elektricky měřitelnou veličinu a mohou pracovat na principu změny elektrického odporu, změny termoelektrických napětí, nebo změny frekvence krystalu.

1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 17 18

TLAK

Do všech vztahů v termodynamice dosazujeme absolutní tlak. (nikdy přetlak ani podtlak). Pokud v zadání příkladu není řečeno o jaký tlak se jedná předpokládáme, že se jedná o absolutní tlak. Přednostně používáme kPa.

F [N] sílaS [m2] plocha p [Pa] tlak

pa = pb - |ppod|

pa = pb + ppř

1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 17 18

MĚŘENÍ TLAKU

Přístroje pro měření tlaku: • přetlak – klasické manometry• barometrický tlak – barometry• podtlak – vakuometry• absolutní tlak• diferenční tlak

Hydrostatický tlak - využití při měření

1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1 bar =105 Pa=1000 hPa=100 kPa=0,1 MPa1 atm =101325 Pa=101,325 kPa=1,01325 bar1 kp/cm2=9,807 N/cm2=0,9807 bar = 0,9679 atm1 atm = 14,696 psi1 Pa=133,322 mmHg=133,322 Torr=9,806 65 mmH2O

DYNAMICKÝ TLAK

Pitotova trubice F18 Hornet

1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 17 18

MĚRNÝ OBJEM

Hustota (měrný objem) u plynů není konstanta a nehledá se v tabulkách.

1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 17