Гончаров С.А. Термодинамика

Учебник для вузов по направлению «Горное дело». — 2-е изд., стер. — М.: Изд-во Моск. гос. гор. ун-та, 2002. — 440 с.: ил. — (Высшее горное образование). — ISBN: 5-7418-0010-6.Учебник по направлению «Горное дело» состоит из трёх разделов. В первом приведены сведения об основных законах термодинамики, фазовых переходах, химической термодинамики, тепловых свойствах твердых тел и их изменении в зависимости от температуры. Во втором разделе (тепломассоперенос) приведены уравнения, описывающие потоки жидких и газовых теплоносителей, теплообмена и распространения тепла в твердых телах. Третий раздел посвящен термодинамическим процессам горного производства (тепло земных недр, теплообмен в горных выработках, промерзание и оттаивание связных пород при открытой разработке месторождений, замораживание пород при строительстве подземных сооружений, подземная выплавка серы, подземная газификация твердого топлива, термическое разрушение скальных и мерзлых связных пород, сушка горной массы). Для студентов горных вузов и факультетов, обучающихся по направлению «Горное дело», а также аспирантов и специалистов в области термодинамических процессов горного производства.
Учебник построен таким образом, чтобы на базе курсов физики и математики, а также основ термодинамики будущий горный инженер смог самостоятельно выполнить расчет параметров различных тепловых процессов горного производства. По каждому из рассматриваемых термодинамических процессов горного производства приведены сведения о его механизме, параметрах, технике и технологии.
Для студентов горных вузов и факультетов, обучающихся по направлению "Горное дело", а также аспирантов и специалистов в области термодинамических процессов горного производства.
Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Горное дело».Основы термодинамики
Основные законы термодинамики
Термодинамические системы и их параметры.
Внутренняя энергия и внешняя работа. Первый закон термодинамики.
Энтальпия и энтропия.
Возрастание энтропии в необратимых процессах. Второй и объединенный закон термодинамики.
Термодинамические процессы.
Термодинамическая вероятность.
Работа цикла. Цикл Карно.
Фазовые переходы
Общие сведения о фазовых переходах.
Основные уравнения термодинамики фазовых переходов.
Фазовые переходы при неодинаковом давлении фаз.
Давление в сосуществующих фазах при искривленной поверхности их раздела.
Основы химической термодинамики
Тепловые эффекты химических реакций.
Закон Гесса.
Уравнение Кирхгофа.
Тепловые свойства твердых тел
Теплоемкость.
Тепловое расширение однородных твердых тел.
Тепловое расширение неоднородных твердых тел.
Теплопроводность.
Изменение свойств горных пород в зависимости от температуры
Теплоемкость, тепло- и температуропроводность.
Тепловое расширение и остаточные температурные деформации в горных породах.
Упругие свойства.
Прочностные свойства.
Электрические и магнитные свойства.
Изменение комплексов физических свойств горных пород в зависимости от температуры.
Тепломассоперенос
Потоки жидких и газовых теплоносителей
Уравнение первого закона термодинамики для потока.
Основные уравнения процессов течения жидкости и газа.
Сопло Лаваля.
Температура адиабатного торможения потока.
Распространение тепла в твердых телах
Основной закон теплопроводности.
Дифференциальное уравнение теплопроводности
Краевые условия.
Источники тепла.
Тепловые режимы.
Теплообмен
Критерии подобия в термодинамике.
Физический смысл критериев и пределы их изменений.
Методы расчета основных параметров тепловых процессов.
Виды теплоносителей и теплообмена.
Пограничный слой и механизм конвективного теплообмена.
Определение термодинамических параметров теплоносителей.
Термодинамические процессы горного производства
Тепло земных недр
Термодинамические параметры земной коры.
Источники тепла земных недр.
Процессы теплопереноса в недрах Земли.
Использование тепла земных недр.
Приближенные методы расчета температурных режимов при эксплуатации породных теплообменников.
Теплообмен в горных выработках
Требования к тепловому режиму в подземных выработках.
Влияние теплового режима на процессы ведения подземных работ.
Уравнения теплообмена массива с вентиляционной струей в шахтной выработке.
Теплообмен при проветривании подземных выработок.
Источники тепла в подземных выработках.
Методы нормализации температурного режима рудничного воздуха.
Промерзание связных пород при открытой разработке
Разработка связных пород в период с отрицательными температурами.
Месячные колебания температуры внешней среды
Расчет глубины промерзания связных пород.
Полное предотвращение промерзания грунта при использовании теплоизоляционных покрытий.
Промерзание грунта на допустимую глубину при использовании теплоизоляционного покрытия.
Технология получения теплоизоляционных покрытий.
Замораживание пород при строительстве подземных сооружений и шахт
Сущность способа и область его применения.
Тепловой расчет формирования одиночного ледопородного цилиндра.
Параметры образования ледопородных ограждений.
Температурное поле в ледопородных ограждениях.
Технологические основы замораживания пород.
Подземная выплавка серы (ПВС)
Свойства серы и серных руд.
Принцип и условия применения ПВС.
Тепловой баланс при ПВС.
Параметры процесса ПВС.
Бурение скважин для ПВС.
Исследование скважин и их кислотная обработка.
Монтаж серодобычных скважин и коллекторов.
Технология и технико-экономические показатели ПВС.
Подземная газификация твердого топлива
Свойства угля как сырья для подземной газификации.
Частичная и полная газификация угля.
Физико-химические основы подземной газификации угля.
Технические основы полной газификации угля
Распределение температуры по длине канала газификации.
Технологические параметры канала газификации.
Проходка канала газификации.
Технология и показатели подземной газификации угля.
Станции подземной газификации угля.
Термическое хрупкое разрушение скальных пород
Модель процесса и механизм хрупкого термического разрушения (ХТР) горных пород.
Расчет линейной скорости ХТР скальных пород
Расчет объемной скорости ХТР скальных пород
Основные типы реактивных горелок.
Расчет параметров реактивных горелок.
Техника и технология термического разрушения горных пород.
Термодинамическое разрушение талых и мерзлых пород при их разработке и транспортировании
Проблемы разработки и транспортирования рыхлых и связных пород.
Термодинамическое разрушение талых рыхлых и связных пород.
Термодинамическое хрупкое разрушение мерзлых рыхлых и связных пород.
Термодинамическое разрушение мерзлых рыхлых связных пород путем оттаивания и абляции.
Техника и технология термодинамического разрушения талых и мерзлых пород при их разработке и транспортировании.
Процессы сушки горной массы
Виды воды в горной массе.
Условия протекания процессов сушки.
Тепло- и массообмен при сушке горной массы.
Уравнения тепло- и массообмена при сушке горной массы и их решения.
Поверхностное подсушивание кусков горной массы.
Техника и технология сушки горной массы.
Термодинамические процессы обогатительного передела
Необходимость окускования руд и концентратов.
Термообработка брикетов.
Агломерация руды и обжиг окатышей.
Восстановительные и окислительные процессы при агломерации и обжиге окатышей из железосодержащих руд и концентратов.
Окислительные процессы при агломерации свинцовых, цинковых, медных и никелевых руд.
Магнетизирующий обжиг руд.
Список литературы
Алфавитный указатель