0. Tájékoztató a követelményekről 1. Bevezetés, alapfogalmak

Oktatók, követelmények, oktatási segédanyagok

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 ftp.energia.bme.huftp.energia.bme.hu

 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

 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

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

Célkitűzések, alapfogalmak, módszerek

 Tervezés és üzemeltetés Termék, folyamat Funkció Megbíz- hatóság Biztonság Gazdasá- gosság Ergonómia Környezet- védelem

Termo- dinamika Hő- közlés Hőtan

Termo- dinamika Mate- matika FizikaKémia

Hő- közlés Mate- matika Áram- lástan

 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)

 Biokémiai rendszerek: pl. tüdő -hőátadás -anyagátadás -kémiai reakciók

 Háztartási gépek: pl. hűtőgép, légkondicionáló hűtőgép ma fordított (munkafelvevő) körfolyamat -hőátadás (forrás, kondenzáció stb.) -anyagátadás (légkond.)

 Közlekedés: pl. repülőgép, gépjármű stb. hűtő

 Ipari energiaátalakítás: pl. (hő)erőmű

 Elektronikai eszközök: pl. számítógép hagyományoshőcsöves

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

Rendszer TERMODINAMIKAI RENDSZER TERMODINAMIKAI RENDSZER KÖRNYEZET határoló felület 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

magára hagyottzártnyitott  anyag  anyag anyag  energia energia energia

 Ockham (Occam) borotvája  lex parsimoniae = takarékosság (tömörség) elve  „Pluralitas non 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

 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, december 28. – Washington, február 8., magyar származású matematikus

Valóság (probléma)Fizikai modellMatematikai modell (megoldás) egyszerűsödés, elhanyagolások interpretáció

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

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

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

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, kvázistatikus állapotváltozás

 Állapotjelzők  extenzív  intenzív  fajlagos extenzív  Anyag- vagy fázisjellemzők

 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

Megfordíthatóság:irreverzibilis reverzibilis Egyensúly:nem egyensúlyikvázistatikus Létezés:létezikmegközelíthető Disszipáció:van nincs Ábrázolás: csak a kezdeti és vég- állapot teljes folyamat

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