Tratat de termodinamica aplicata. Volumele I si II + CD

DESPRE CARTE

Lucrarea de fata este conceputa in doua volume. Astfel, primul volum se concentreaza, cu precadere, pe principiile termodinamicii, sistemele aferente precun si pe proprietatile substantelor care le compun sau in care ele evolueaza. Generarea si consumarea unor produse este tratata in sensul reactiilor de combustie care au loc in sistemele respective.

In volumul al doilea sunt tratate sistemele de conversie de energie in lucru, de diferite forme, si caldura prin procesele determinante. Acest volum abordeaza elemente privind noile provocari pentru termodinamica precum: incalzirea globala, modificarile ambientale aferente, sistemele de conversie directa de energie (fara cicluri termodinamice), precum si combinarea sistemelor de producere/consum de energie, in serie sau paralel, prin care sa se realizeze o eficienta de transformare a formelor de energie cat mai ridicata, cu un efect poluant cat mai mic. Aceasta parte a lucrarii accentueaza importanta diferentelor reduse de temperatura atat in schimburile de caldura cat si in producerea/consum de lucru, dupa cum este cazul conversiei energiei solare, a energiilor de joasa temperatura (cu cateva grade mai mari fata de mediul care reprezinta sursa rece), sistemele tip hibrid, triterm etc. Conceptul cuplarii spatiale si temporale a sistemelor de conversie de energie, constituie o metoda de ridicare a eficientei globale a acestora, fapt care constituie un element specific al acestei lucrari.

Pe parcursul lucrarii au fost prezentate o serie de aplicatii si probleme care au incercat sa acopere, intr-o oarecare masura, abordarile teoretice, ele avand rolul de a arata ordinul de marime al parametrilor si proprietatilor folosite in descrierea proceselor, respectiv a sistemelor tratate. Pentru multe diagrame si aprecieri teoretice si practice au fost alcatuite curbe cantitative de evolutie a marimilor, determinate pe baza parametrilor, pentru a pune in evidenta mai pregnant influenta unora sau altora dintre ei. O mare parte dintre diagramele de evolutie ale marimilor au folosit proprietatile specifice mediilor de lucru, pentru ca valorile obtinute sa constituie un reper pentru fazele de conceptie si realizare a echipamentelor respective, iar ulterior in exploatarea lor.

Lucrarea de fata trateaza, pe de o parte, aspecte macroscopice in conexiune cu acelea microscopice ale termodinamicii la echilibru, iar pe de alta parte, prin punerea in evidenta a disiparilor aferente proceselor reale, sunt abordate intr-o anumita masura si aspecte din termodinamica ireversibila. Aplicatiile teoretice si numerice au cautat sa contina ambele abordari termodinamice mentionate.

La elaborarea acestei lucrari s-a folosit bibliografia de profil recenta, specificata, la care s-a adaugat studiul lucrarilor, pe cat posibil originale, ale marilor savanti care au contribuit la cristalizarea acestei discipline. Acest studiu a fost posibil gratie bibliotecilor on-line si a unor documente cercetate in bibliotecile nationale si in aceea personala. In acest sens, facilitatile oferite de instrumentele moderne de cercetare bibliografica a fost benefica.

In lucrarile originale ale marilor savanti, precum Carnot, Lord Kelvin (W. Thomson), Clausisus, Watt, Regnault, Joule, Maxwell si altii, s-au gasit enunturile si datele experimentale care au condus la formularea conceptelor si principiilor termodinamicii, enunturi care de-a lungul timpului au fost cateodata modificate chiar in esenta. In ceea ce priveste setul de date experimentale si observatii aferent, merita sa fie exemplificate lucrarile lui Regnault si Joule, care au consolidat enunturile principiilor in interdependenta lor, au certificat valoric unele constante considerate universale.

Absenta unui sistem de unitati de masura consolidat nu a permis ca acestor pionieri ai stiintei sa li se atribuie valorile denumite universale. Totusi, pe baza lor, s-au introdus valorile echivalentului caldura-lucru (Joule, anii 1840) si a valorii temperaturii absolute la referinta cunoscuta de 0°C ? 273,15 K (Lord Kelvin – W. Thompson, 1848-1850, valoare obtinuta pe baza datelor furnizate anterior de Regnault).

De multe ori in aceasta lucrare s-a facut referire la enciclopedii, respectiv dictionare explicative. Lucrarile principale avute la dispozitie si cercetate au fost: Marea Enciclopedie (La Grande Encyclopedie-Franta), aparuta in intervalul 1888-1903, in 31 volume, colectia Larousse incepand cu anii 1920, Lexiconul tehnic german (Tehnische Lixikon 1927) in 7 volume, Enciclopaedia Universalis, in 32 volume datata 1995, cu adaugirile pana in 2000, Dictionarul de Stiinta si Tehnologie Chambers, (Chambers Dictionary of Science and Technology 1999). Pe suport digital s-au cercetat Enciclopaedia Larousse 2004, Enciclopaedia Universalis 2006, Enciclopedia Britannica 2005.

S-a considerat ca aceste enciclopedii, care au fost editate in multiple editii, au permis corectarea sau clarificarea unor termeni, deci definitii consolidate, iar autorii acestora au notorietate istorica in stiinte. In acest scop, vor fi mentionate doua cazuri ilustre, acela al lui Daniel Berthelot care a elaborat termenii referitori la termodinamica din Marea Enciclopedie (La Grande Enciclopedie), elaborata in 1888-1903 si a lui Paul Glansdorff, care acopera aceleasi domenii de stiinta pentru Enciclipaedia Universalis. In egala masura au fost consultate si Britannica, mai sus amintita, si Lexiconul tehnic general german (Lexikon der gesamten Technik, ed. 3) aparut in perioada 1926-1929 (editor Otto Lueger, editura Deutsche Verlags). Prin aceste completari la bibliografia uzuala de specialitate, s-a putut trasa evolutia termenilor pe parcursul timpului si, de asemenea, au putut fi definite mai riguros anumite marimi.

CUPRINS

Volumul I
Introducere in termodinamica aplicata / 1
1. Concepte fundamentale folosite in termodinamica / 13
2. Primul principiu al termodinamicii / 115
3. Principiul al doilea al termodinamicii / 163
4. Principiul al treielea al termodinamicii / 279
5. Substante, caracteristici si proprietati / 284
6. Termodinamica amestecurilor gaze-vapori / 465
7. Metode de analiza termodinamica / 559
8. Termogazodinamica curgerii mediilor compresibile / 593
9. Procese de combustie / 695

Volumul II
10. Procese termodinamice din turbomasini / 1
11. Sisteme termodinamice de comprimare / 41
12. Sisteme termodinamice de putere cu gaze / 99
13. Sisteme de putere cu vapori / 251
14. Termodinamica sistemelor de incalzire si racire / 305
15. Termodinamica atmosferei, efecte globale asupra terrei / 374
16. Sisteme termodinamice de conversie directa a energiei / 437
17. Sisteme cu cicluri combinate si hibrid / 484
Savanti din domeniul termodinamicii / 553
Cronologia principalelor evenimente care au condus la dezvoltarea termodinamicii si a aplicatiilor ei / 567
Premile Nobel in fizica si chimie care au influentat evolutia termodinamicii /573
Index / 575

ANEXE CD-ROM:

TABELE
Anexa A.I. Constante generale
Anexa A.II. Proprietatile termodinamice ale unor substante uzuale
Anexa A.III. Proprietatile termodinamice ale aerului uscat, CO, H2O, CO2, O2, N2, CO2
Anexa A.IV. Proprietatile unor solide, alimente si ale aerului
Anexa A.V. Valorile factorului de compresibilitate
Anexa A.VI. Marimile de stare ale apei la saturatie si a vaporilor supraincalziti
Anexa A.VII. Proprietatile aerului umed si freonului
Anexa A.VIII. Proprietatile freonului la saturatie si supraincalzit
Anexa A.IX. Proprietati si marimile dioxidului de carbon
Anexa A.X. Marimile termice molare ale unor combustibili
Anexa A.XI. Tabel cu constantele de echilibru Kp, pentru reactii
Anexa A.XII. Tabel cu constanta de formare lg Kf la pref = 1 bar

DIAGRAME
Anexa B.I. Diagrame pentru factorii de compresibilitate
Anexa B.II. Diagrame T-s, si h-s pentru vaporii de apa
Anexa B.III. Diagrama h1+x-x pentru aer umed
Anexa B.IV. Diagrama p-h pentru freon R134a
Anexa B.V. Diagrama p-h pentru freon R410a
Anexa B.VI. Diagrame p-h si p-T pentru dioxid de carbon

DESPRE AUTOR

Prof. dr. ing. Alexandru CHISACOF este absolvent al Institutului Politehnic din Bucuresti (1974), Facultatea de Energetica, sectia Termoenergetica. A obtinut doctoratul la aceeasi facultatea si specializare in 1986. A lucrat ca inginer stagiar la Energomontaj Bucuresti, santierul Centralei Electrice de Termoficare Bucuresti Vest (1974-1975), apoi a fost inginer proiectant la Institutul de Proiectare Uzine Chimice din Bucuresti (1975-1979). In aceasta perioada a coordonat lucrari la lotul de turbine, iar ca inginer proiectant a lucrat la proiectele de sisteme termice de la Combinatul Chimic Victoria, Centrala Electrica de Termoficare pentru Platforma Combinatului de Ingrasaminte Chimice Bacau. Tot in perioada de inginerie in proiectare a fost sef de proiect-coordonator pentru Centrala Termica de la Rafinaria Vega Ploiesti, respectiv la Centrala Electrica de Termoficare de la Combinatul de Fibre Sintetice Campulung Muscel. Din anul 1979 a inceput activitatea la Institutul Politehnic din Bucuresti, la Catedra de Termotehnica si Masini Termice, parcurgand toate treptele didactice, fiind profesor din anul 1996. A dotat laboratorul de transfer termic al catedrei cu standuri moderne.

Experienta internationala consta in: bursa postdoctorala guvernamentala franceza la INSA Lyon (Institut National des Sciences Appliquees), Laboratorul de Energetica si Automatica, in care a elaborat studiul si proiectul injectorului cu vapori folosit pentru securitatea nucleara (1992); visiting profesor la University of Miami (SUA), Departamentul de Inginerie Mecanica, in perioada august-decembrie 1995, unde a predat cursuri studentilor si masteranzilor. A desfasurat activitatea didactica in domeniul termic prin cursuri, proiecte de diploma, licenta, master si lucrari de doctorat.

Activitatea de cercetare stiintifica s-a realizat in domeniul stiintelor termice prin contracte de cercetare si granturi obtinute prin competitie, fiind director la majoritatea acestora. Principalele domenii abordate in cercetare s-au referit la: analize energetice complexe la sistemele termice din diferite platforme industriale; transfer termic la echipamente cu medii mono si polifazice; termica utilizarii cetii de apa la stingerea incendiilor; studii privind radiatia termica la echipamente.

A publicat 14 carti si peste 100 articole in reviste si comunicari la conferinte nationale si internationale de prestigiu, toate in domeniul termic. Este membru al Societatii Termotehnicienilor din Romania si al Asociatiei Generale a Inginerilor din Romania.