Bài giảng Kỹ thuật nhiệt (Thermal engineering)

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật nhiệt (Thermal engineering)

1. 28/10/2018 CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2 Phương trình trạng thái của chất khí 1.2.1. Mô hình khí lý tưởng Khí lý tưởng: - Thể tích bản thân các phân tử bằng 0 - Giữa các phân tử không có lực tương tác 1.2.2 Phương trình trạng thái của khí lý tưởng. Phương trình trạng thái là phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số trạng thái của chất môi giới: f(T, p, v, ) = 0 CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2 Phương trình trạng thái của chất khí Phương trình trạng thái của khí lý tưởng : p. v = R. T (*) p. V = m. R. T ( ) m - Khối lượng chất khí, [kg] V - Thể tích của chất khí, [m3] v - Thể tích riêng, [m3/kg] Rμ = 8314 J/kmol.độ - Hằng số phổ biến của chất khí R = 8314/μ - Hằng số của chất khí , [J/kg.độ] μ - Khối lượng của 1 kmol khí, [kg/kmol] p - Áp suất tuyệt đối, [N/m2] T - Nhiệt độ tuyệt đối, [K] 11
2. 28/10/2018 CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2 Phương trình trạng thái của chất khí Ví dụ 4: Một bình chứa 100 lít O2 ở nhiệt độ 860F và áp suất chỉ trên áp kế 49bar. Xác định khối lượng, thể tích riêng, khối lượng riêng của O2 trong bình. Biết áp suất khí quyển 1bar. Tóm tắt bài toán V=100 lít=0,1 (m3); T=860F=303,15(K) 5 2 5 2 pd=49 bar=49.10 (N/m ); pk=1 bar=10 (N/m ) O2=32 (kg/kmol) m (kg); v (m3/kg); (kg/m3) CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.2 Phương trình trạng thái của chất khí Bài giải 5 2 -Áp suất tuyệt đối trong bình: p=pd+pk=50.10 (N/m ) -Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng: m.8314.T p.V=m.R.T= μ p.V.μ 50.105 .0,1.32 m= = =6,3482 (kg) 8314.T 8314.303,15 m 6,3482 1 ρ= = =63,482(kg/m3 ); v= 0,01575(m 3 / kg ) V 0,1 13
3. 28/10/2018 CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3 Hỗn hợp khí lý tưởng 1.3.2 Các thành phần của hỗn hợp khí lý tưởng CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3.3 Xác định thành phần hỗn hợp khí lý tưởng  Phân tử lượng tương đương Mối quan hệ gi và ri (TH biết ri ) (TH biết gi )  Hằng số chất khí 15
4. 28/10/2018 CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3.3 Xác định thành phần hỗn hợp khí lý tưởng Bài giải  Thể tích riêng hỗn hợp Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng: pv=RT R.T 274.(800+273,15) v= = =2,94(m3 /kg) p 105  Khối lượng riêng của hỗn hợp =1/v= 0,34 (kg/m3) CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.3.3 Xác định thành phần hỗn hợp khí lý tưởng Ví dụ 6: Một khối không khí có thành phần khối lượng như sau: N2=76,8%; O2=23,2% Hãy xác định thành phần thể tích, hằng số chất khí, phân tử lượng không khí và phân áp suất của khí O2 và N2 biết áp suất khí trời là 760mmHg Bài giải  Xác định thành phần thể tích các chất khí g/iμ i g/μ O2 O2 ri =2 r O2 = =0,21=21% gO2 /μ O2 +g N2 /μ N2 gi /μ i i=1 17
5. 28/10/2018 CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4 Nhiệt dung riêng của chất khí Nhiệt dung riêng của chất khí: Là nhiệt lượng cần cấp cho 1 đơn vị chất khí tăng lên 1 độ trong 1 quá trình nào đó Phân loại:  Nhiệt dụng riêng khối lượng: C (kJ/kg.độ)  Nhiệt dung riêng thể tích: C’(kJ/m3.độ)  Nhiệt dung riêng kmol: C (kJ/kmol.độ CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. Nhiệt dung riêng của chất khí Quá trình xảy ra với áp suất không đổi:Cp; C’p;Cp Quá trình xảy ra với thể tích không đổi:Cv; C’v;Cv  Mối quan hệ nhiệt dung riêng đẳng áp và nhiệt dung riêng đẳng tích C C C=μp ;C= μv K:Hệ số mũ đoạn nhiệt pμ v μ 19
6. 28/10/2018 CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. Nhiệt dung riêng của chất khí Nhiệt dung riêng khối lượng của hỗn hợp n C  gCi. i i 1 Ví dụ 7: Xác định Cp, Cv của các khí sau: O2, N2, CO2 , không khí (77% khối lượng N2 và 23% khối lượng là O2) . CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.4. Nhiệt dung riêng của chất khí Bài giải  Khí O2: Cp= Cp/=29,3/32=0,9156 (kJ/kg.độ) Cv=Cv/=20,9/32=0,6531(kJ/kg.độ)  Khí N2: Cp= Cp/=29,3/28=1,0464(kJ/kg.độ) Cv=Cv/=20,9/28=0,7464 (kJ/kg.độ)  Khí CO2:Cp= Cp/=37,7/44=0,8568(kJ/kg.độ) Cv=Cv/=29,3/44=0,6659 (kJ/kg.độ)  Khôngn khí: Cp = g i .C pi =g O2 .C p(O2) +g N2 .C p(N2) =1,016 (kJ/kg.độ) i=1n Cv = gi .C vi =g O2 .C v(O2) +g N2 .C v(N2) =0,7249(kJ/kg.độ) i=1 21
7. 28/10/2018 CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.6 Quá trình hỗn hợp khí  Hỗn hợp khí vào trong thể tích V CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.6 Quá trình hỗn hợp khí  Hỗn hợp theo dòng Hỗn hợp tạo thành khi nối các ống dẫn vào một ống chung. 23
8. 28/10/2018 CHƯƠNG 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TUỞNG 2.1 Các quá trình nhiệt động cơ bản khí lý tưởng 1. Biến đổi nội năng và Enthalpy Đối với 1 kg khí lý tưởng u=Cv. t=Cv.(t2-t1) (kJ/kg) i=Cp. t=Cp.(t2-t1) (kJ/kg) Đối với G kg khí lý tưởng U=G.Cv. t=G.Cv.(t2-t1) (kJ) I=G.Cp. t=G.Cp.(t2-t1) (kJ) CHƯƠNG 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TUỞNG 2.1 Các quá trình nhiệt động cơ bản khí lý tưởng 2.Quá trình đẳng tích (v=const) p T - Phương trình: v=const; 2= 2 p1 T 1 - Công thay đổi thể tích: l=0 - Công kỹ thuật: dlkt=-v.dp lkt=-v. p - Nhiệt quá trình: q= u+l= u - Biến đổi Entrolpy: s=dq/T=Cv.ln(T2/T1) 25
9. 28/10/2018 CHƯƠNG 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TUỞNG 2.1 Các quá trình nhiệt động cơ bản khí lý tưởng Hướng dẫn giải  Khối lượng không khí trong bình Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng p1.V=G.R.T1 G=0,0345 (kg)  Quá trình đẳng tích: q= u Ta có nhiệt cấp cho hệ Q=G.q=G.Cv.(T2-T1) T2=947,15 K CHƯƠNG 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TUỞNG 2.1 Các quá trình nhiệt động cơ bản khí lý tưởng Hướng dẫn giải  Áp suất cuối quá trình Quá trình đẳng tích p2/p1=T2/T1 p2=6,25 (bar)  Biến đổi nội năng: U=Q=16 (kJ)  Biến đổi Enthalpy I=G. i=G.Cp.(T2-T1)=22,44 (kJ/kg)  Biến đổi Entrolpy S=G. s=G.Cv.ln(T2/T1)=28,3 (J/K) 27
10. 28/10/2018 CHƯƠNG 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TUỞNG 2.1 Các quá trình nhiệt động cơ bản khí lý tưởng Ví dụ 2: Người ta gia nhiệt 1kg không khí ở điều 0 kiện áp suất không đổi p=2 bar từ nhiệt độ t1=20 C 0 đến t2=110 C. Xác định thể tích riêng cuối, nhiệt cần cấp, công thay đổi thể tích, lượng biến đổi nội năng, lượng biến thiên Entrolpy. Xem không khí là khí lý tưởng. CHƯƠNG 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TUỞNG 2.1 Các quá trình nhiệt động cơ bản khí lý tưởng Hướng dẫn giải  Xác định thể tích riêng cuối Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng 3 p.v2=R.T2 v2=0,549 (m /kg)  Đối với quá trình đẳng áp -Nhiệt cần cấp: q= i=Cp.(T2-T1)=90,9 (kJ/kg) -Lượng biến đổi nội năng: u=Cv.(T2-T1)=64,8 (kJ/kg) 29
11. 28/10/2018 CHƯƠNG 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TUỞNG 4.Quá trình đẳng nhiệt (t=const) CHƯƠNG 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TUỞNG 2.1 Các quá trình nhiệt động cơ bản khí lý tưởng Ví dụ 3: 1kg không khí nén đẳng nhiệt ở nhiệt độ 0 t=30 C từ áp suất p1=1bar đến p2=10 bar. Xác định thể tích cuối, công nén, lượng nhiệt thải Hướng dẫn giải - Sử dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng p1.v1=R.T1 v1 - Quá trình đẳng nhiệt: 3 p1.v1=p2.v2 v2=0,087(m /kg) - Quá trình nén đẳng nhiệt: q=|l|=200 (kJ/kg) 31
12. 28/10/2018 CHƯƠNG 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TUỞNG 2.1 Các quá trình nhiệt động cơ bản khí lý tưởng Ví dụ 4: Không khí được nén đoạn nhiệt từ trạng 0 thái ban đầu t1=15 C, p1=1at đến trạng thái cuối p2=8at. Hãy xác định thông số trạng thái cuối t2, v2 của không khí nén, công thay đổi thể tích, công kỹ thuật, biến thiên nội năng và Enthalpy của quá trình. CHƯƠNG 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TUỞNG 2.1 Các quá trình nhiệt động cơ bản khí lý tưởng Hướng dẫn giải - Xác định thể tích riêng trạng thái đầu v1 3 p1.v1=R.T1 v1=0,8421 (m /kg) - Xác định thể tích riêng trạng thái cuối v2 k k 3 p1.v1 =p2.v2 v2=0,1906 (m /kg) (k=1,4) - Xác định nhiệt độ trạng thái cuối 0 p2.v2=R.T2 t2=249( C) 33
13. 28/10/2018 CHƯƠNG 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TUỞNG 6.Quá trình đa biến ( Cn=const) CHƯƠNG 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TUỞNG 2.1 Các quá trình nhiệt động cơ bản khí lý tưởng Ví dụ 5: 1 kg không khí được nén đa biến (n=1,2) 0 từ trạng thái ban đầu t1=20 C, p1=0,98 bar đến trạng thái cuối p2=7,845 bar. Hãy xác định thông số trạng thái cuối t2, v2, lượng biến đổi nội năng, enthalpy, nhiệt tỏa ra của quá trình nén, công kỹ thuật của quá trình, công thay đổi thể tích. 35
14. 28/10/2018 CHƯƠNG 3: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 2 3.1 Định luật nhiệt động 2 Các phát biểu của định luật nhiệt động 2  Phát biểu Clausius : Nhiệt không tự động truyền từ nơi có nhiệt độ thấp đến nơi có nhiệt độ cao, muốn thực hiện điều này thì phải cấp cho hệ một năng lượng Phát biểu Kenvil Planck : Không thể tồn tại bất kỳ động cơ nhiệt nào có hiệu suất nhiệt 100%. CHƯƠNG 3: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 2 3.2. Khái niệm về chu trình nhiệt động -Chu trình thuận chiều: Chu trình cấp nhiệt để sinh công Các thiết bị nhiệt làm việc theo chu trình thuận chiều gọi là động cơ nhiệt. -Chu trình ngược chiều: Chu trình cấp công hoặc nhiệt để truyền tải nhiệt Các thiết bị nhiệt làm việc theo chu trình ngược chiều gọi là máy lạnh hoặc bơm nhiệt 37
15. 28/10/2018 CHƯƠNG 3: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 2 3.4 Chu trình Carnot 3.4.1 Chu trình Carnot thuận nghịch thuận chiều x 1-2 là quá trình giãn nở đẳng nhiệt 2-3 là quá trình giãn nở đoạn nhiệt, sinh công 3-4l là quá trình nén đẳng nhiệt 4-1 là quá trình nén đoạn nhiệt CHƯƠNG 3: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 2 3.4 Chu trình Carnot 3.4.1 Chu trình Carnot thuận nghịch thuận chiều 1q1 - q 2 T(s1 2 -s 1 )-T 2 (s 3 -s 4 ) T2 ηct = = = =1- q1 q 1 T(s-s) 1 2 1 T 1 39
16. 28/10/2018 CHƯƠNG 3: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 2 3.4.1 Chu trình Carnot thuận nghịch thuận chiều Hướng dẫn giải  Xác định thông số các điểm nút - Điểm 1: t1=tn; p1=pmax; p1.v1=RT1 v1 - Điểm 3: t3=tl; p3=pmin; p3.v3=RT3 v3 k k - Điểm 2: t2=tn; p2.v2=p1.v1 và p2.v2 =p3.v3 k k - Điểm 4: t4=tl; p4.v4=p3.v3 và p4.v4 =p1.v1 CHƯƠNG 3: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 2 3.4.1 Chu trình Carnot thuận nghịch thuận chiều Hướng dẫn giải  Xác định nhiệt nhả và nhiệt cấp - Nhiệt cấp: q1=R.Tn.ln(p1/p2) (J/kg) - Nhiệt nhả: q2=R.Tl.ln(p3/p4) (J/kg)  Công của chu trình: l=|q1|-|q2|  Hiệu suất nhiệt: ct=l/q1 hoặc ct=1- T2/T1 41
17. 28/10/2018 CHƯƠNG 3: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 2 3.4 Chu trình Carnot 3.4.1 Chu trình Carnot thuận nghịch ngược chiều Nhận xét: - Hệ số làm lạnh của chu trình Carnot thuận nghịch ngược chiều chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn nóng T1 và nhiệt độ nguồn lạnh T2 mà không phụ thuộc vào bản chất của môi chất. - Hệ số làm lạnh của chu trình Carnot thuận nghịch ngược chiều có thể lớn hơn 1. CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.1 Các khái niệm cơ bản 4.1.1 Chất thuần khiết Chất thuần khiết: Là chất có tính chất đồng nhất và ổn định về thành phần hóa học. Nhóm 1: chất thuần khiết có thể tích riêng tăng khi đông đặc (nước ) Nhóm 2: chất thuần khiết có thể tích riêng giảm khi đông đặc (CO2 ) 43
18. 28/10/2018 CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.1 Các khái niệm cơ bản 4.1.2 Pha của chất thuần khiết Các quá trình biến đổi pha CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.2 Quá trình hóa hơi đẳng áp trên đồ thị p-v 45
19. 28/10/2018 CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.3.1 Bảng nước và hơi nước c. Bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.3.1 Bảng nước và hơi nước d. Xác định các thông số trạng thái của nước  x=0 Lỏng sôi: Tra theo các thông số A’ (Bảng nước và hơi bão hòa).  x=1 Hơi bão hòa khô: Tra các thông số A’’ (Bảng nước và hơi bão hòa).  0<x<1 Hơi bão hòa ẩm: A=A’+x.(A’’-A’) (Với A’, A’’ tra theo bảng nước và hơi bão hòa).  Lỏng chưa sôi, hơi quá nhiệt: Tra theo bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt. 47
20. 28/10/2018 CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.3.1 Bảng nước và hơi nước d. Xác định các thông số trạng thái của nước Ví dụ 1: Xác định thể tích riêng, Enthalpy, Entrolpy của hơi nước trong các trường hợp sau: 7. x=0,9 và áp suất p=7,2 bar. 8. Nhiệt độ t=800C, áp suất p=1bar. 9. Nhiệt độ t=1600C, áp suất p=6bar. 10. Nhiệt độ t=1500C, thể tích riêng v=0,235996 m3/kg. (chỉ tính enthalpy và Entrolpy cho trường hợp 10) CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.3.1 Bảng nước và hơi nước d. Xác định các thông số trạng thái của nước Hướng dẫn Trường hợp 1: x=0 và t=1200C. Với x=0, tra bảng “nước và hơi bão hòa” theo nhiệt độ t=1200C ta có: v=v’=0,0010603 m3/kg; i=i’=503,7 kJ/kg; s=s’=1,5277 kJ/kg.độ Trường hợp 2: x=0 và p=2bar. Với x=0, tra bảng “nước và hơi bão hòa” theo áp suất p=2bar ta có: v=v’=0,0010605 m3/kg; i=i’=504,8 kJ/kg; s=s’=1,5302 kJ/kg.độ 49
21. 28/10/2018 CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.3.1 Bảng nước và hơi nước d. Xác định các thông số trạng thái của nước Hướng dẫn Trường hợp 6: x=0,85 và p=8bar  Tra bảng “nước và hơi bão hòa” theo áp suất p=8bar ta có: v’=0,0011149 m3/kg;i’=720,9 kJ/kg;s’=2,046 kJ/kg.độ v’’=0,2403 m3/kg);i’’=2769 kJ/kg;s’’=6,663 kJ/kg.độ  Ta có: v=v’+x.(v’’-v)=0,2044222 m3/kg i=i’+x.(i’’-i’)=2461,785 kJ/kg s=s’+s.(s’’-s)=5,97045kJ/kg.độ CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.3.1 Bảng nước và hơi nước d. Xác định các thông số trạng thái của nước Hướng dẫn Trường hợp 7: x=0,9 và p=7,2 bar.  Tra bảng “nước và hơi bão hòa” theo áp suất p=7,2 bar ta có (sử dụng phương pháp nội suy) v’=0,00110946m3/kg;i’=701,6kJ/kg;s’=2,0028kJ/kg.độ v’’=0,2663 m3/kg;i’’=2765kJ/kg; s’’=6,6998kJ/kg.độ  Ta có: v=v’+x.(v’’-v)=0,23978 m3/kg i=i’+x.(i’’-i’)=2558,66 kJ/kg s=s’+s.(s’’-s)=6,2301 kJ/kg.độ 51
22. 28/10/2018 CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.3.1 Bảng nước và hơi nước d. Xác định các thông số trạng thái của nước Hướng dẫn Trường hợp 10: t=1500C, v=0,235996m3/kg  Xác định độ khô x Tra bảng “nước và hơi bão hòa” theo nhiệt độ t=1500C ta có: v’=0,0010906 m3/kg; v’’=0,3926 m3/kg v=v’+x.(v’’-v’) x=0,6  Xác định các thông số i, s ( khi biết t và x) CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.3.1 Bảng nước và hơi nước d. Xác định các thông số trạng thái của nước Ví dụ 2: Cho 1 kg nước áp suất 1 bar, ở nhiệt độ 200C ở điều kiện áp suất không đổi đến nhiệt độ 0 200 C. Xác định nhiệt q1 cấp cho nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi sôi, nhiệt lượng q2 biến nước sôi thành hơi bão hòa khô, nhiệt lượng q3 biến hơi bảo hòa khô thành hơi quá nhiệt ở trạng thái cuối. 53
23. 28/10/2018 CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.3.1 Bảng nước và hơi nước d. Xác định các thông số trạng thái của nước Hướng dẫn  Nhiệt cấp cho nước từ trạng sôi đến hơi bão hòa khô: q2=i’’-i’=r=2258 (kJ/kg) i’ và i’’ tra bảng nước và hơi bão hòa theo p=1bar  Nhiệt cấp cho hơi nước từ trạng hơi bão hòa khô đến trạng thái quá nhiệt: q3=i2-i’’=2875-2675=200 (kJ/kg) • i2 tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt theo 0 p=1bar và t=200 C ta có i2=2875 (kJ/kg) CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.4 Bảng và đồ thị hơi nước 4.4.2 Đồ thị hơi nước Đồ thị t-s Hàm lượng hơi bão hòa khô trong hơi bão hòa ẩm được đánh giá bằng đại lượng độ khô (x) Đồ thị i-s 55
24. 28/10/2018 CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.5 Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi nước 4.5.1 Quá trình đẳng tích (v=const) Ví dụ 3: Cho 1 kg hơi nước áp suất 3 bar, độ khô x=0,8 ở điều kiện thể tích không đổi đến nhiệt độ 1800C. Xác định nhiệt cấp cho hơi nước Hướng dẫn  Nhiệt độ trạng thái đầu của hơi nước Do hơi nước trạng thái đầu có độ khô x=0,8 và p=3bar Nhiệt độ trạng thái đầu t1=ts Tra bảng “nước và hơi bão hòa” theo p=3bar ta có: 0 ts=133,54 C. CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.5 Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi nước 4.5.1 Quá trình đẳng tích (v=const) Hướng dẫn  Áp suất trạng thái cuối Quá trình đẳng tích p1/p2=T1/T2 p2=3,3427 bar  Xác định thể tích riêng và Enthalpy của trạng 3 thái đầu: v1=v’+x.(v’’-v’)=0,4848 m /kg i1=i’+x.(i’’-i’)=2292,28 kJ/kg v’=0,0010733 m3/kg; v’’=0,6057 m3/kg i=561,4 kJ/kg; i’’=2725 kJ/kg (Tra bảng nước và hơi bão hòa theo p=3bar) 57
25. 28/10/2018 CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.5 Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi nước 4.5.2 Quá trình đẳng áp (p=const) Ví dụ 4: Cho 250 kg hơi nước áp suất 30 bar và Enthalpy 1500kJ/kg đến nhiệt độ 4000C ở điều kiện áp suất không đổi. Xác định nhiệt cần cấp, công quá trình. Hướng dẫn Tra bảng “nước và hơi bão hòa” ứng với p=30bar ta có: v’=0,0012163 m3/kg; v’’=0,06665m3/kg i’=1008,3 kJ/kg; i’’=2804 kJ/kg 0 ts=233,83 C CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.5 Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi nước 4.5.2 Quá trình đẳng áp (p=const) Hướng dẫn  Xác định thông số trạng thái đầu -Trạng thái đầu: i’<i=1500kJ/kg<i’’ Hơi bão hòa ẩm. -Độ khô hơi trạng thái đầu: i=i’+x.(i’’-i’) x=0,2738 3 - Thể tích riêng: v1=v’+x.(v’’-v’)=0,019132 m /kg 59
26. 28/10/2018 CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.5 Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi nước 4.5.3 Quá trình đẳng nhiệt (t=const) -Nội năng: Δu = u2 – u1 = (i2 – p2.v2) – (i1 – p1.v1) -Công quá trình: l=q- u -Nhiệt lượng quá trình: Δq =T.(s2-s1) CHƯƠNG 4: HƠI NƯỚC 4.5 Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi nước 4.5.4 Quá trình đoạn nhiệt (s=const) -Nội năng: Δu = u2 – u1 = (i2 – p2.v2) – (i1 – p1.v1) -Nhiệt lượng quá trình: q=0 -Công quá trình: l=q- u=- u -Công kỹ thuật của quá trình : lkt = - Δi = i1 –i2 61
27. 28/10/2018 CHƯƠNG 5: KHÔNG KHÍ ẨM 5.3 Các thông số của không khí ẩm 3/Dung ẩm (Độ chứa hơi)  Lượng hơi nước chứa trong 1kg không khí khô d=0,621.Ph/(B-Ph) (kga/kgkkk) Trong đó: Ph: Phân áp suất hơi nước (bar) B: Áp suất khí quyển (thường B=1 bar) 4/Enthalpy I=1,004.t+d.(2500+1,84.t) (kJ/kg) 5/Nhiệt độ động sương, nhiệt độ nhiệt kế ướt CHƯƠNG 5: KHÔNG KHÍ ẨM 5.4 Đồ thị i-d, t-d của không khí ẩm Đồ thị i-d Đồ thị t-d 63
28. 28/10/2018 CHƯƠNG 5: KHÔNG KHÍ ẨM 5.3 Các thông số của không khí ẩm Ví dụ 2 10 m3 không khí ẩm ở áp suất 1 bar, nhiệt độ 200C, nhiệt độ đọng sương 100C. Xác định độ ẩm tương đối, dung ẩm, enthalpy, khối lượng riêng không khí ẩm Hướng dẫn + =Ph/Pbh=0,53 + d=0,00775 (kga/kgkkk) + I=39,67(kJ/kg) + Sử dụng PTTT: p.V=GRT Gk;Gh; kk CHƯƠNG 6: LƯU ĐỘNG VÀ TIẾT LƯU 6.1.Quá trình lưu động 6.1.1 Giả thiết khi nghiên cứu quá trình lưu động 65
29. 28/10/2018 CHƯƠNG 6: LƯU ĐỘNG VÀ TIẾT LƯU 6.1.Quá trình lưu động 6.1.2 Các đặc trưng cơ bản của quá trình lưu động CHƯƠNG 6: LƯU ĐỘNG VÀ TIẾT LƯU 6.1.Quá trình lưu động 6.1.3 Ống tăng tốc 67
30. 28/10/2018 CHƯƠNG 6: LƯU ĐỘNG VÀ TIẾT LƯU 6.2.Quá trình tiết lưu CHƯƠNG 7: CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ NHIỆT 7.1 Chu trình động lực hơi nước 7.1.1 Chu trình Rankin 69
31. 28/10/2018 CHƯƠNG 7: CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ NHIỆT 7.1 Chu trình động lực hơi nước 7.1.1 Chu trình Rankin +Các chu trình quá nhiệt trung gian (tài liệu tham khảo) CHƯƠNG 7: CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ NHIỆT 7.2 Chu trình động cơ đốt trong 7.2.1 Khái niệm 71
32. 28/10/2018 CHƯƠNG 7: CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ NHIỆT 7.2.2 Chu trình cấp nhiệt đẳng tích (Chu trình Ôtto) CHƯƠNG 7: CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ NHIỆT 7.2.3 Chu trình cấp nhiệt đẳng áp (Chu trình Diezen) 73
33. 28/10/2018 CHƯƠNG 7: CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ NHIỆT 7.3 Chu trình tuabin khí 7.3.1 Khái niệm CHƯƠNG 7: CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ NHIỆT 7.3.2 Chu trình tuabin khí cấp nhiệt đẳng áp 75
34. 28/10/2018 CHƯƠNG 7: CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ NHIỆT Yêu cầu về nhà: - Đọc chu trình phản lực - Chu trình tuabin khí cấp nhiệt đẳng tích. - Làm bài tập chu trình động cơ nhiệt CHƯƠNG 8: DẪN NHIỆT 8.1 Các định nghĩa và định luật cơ bản 8.1.1 Trường nhiệt độ 77
35. 28/10/2018 CHƯƠNG 8: DẪN NHIỆT 8.2 Dẫn nhiệt qua vách phẳng CHƯƠNG 8: DẪN NHIỆT 8.2 Dẫn nhiệt qua vách phẳng Tương tự cho n lớp q=(t1-t2)/R1 =(t1-t3)/(R1+R2)= =(t1-tn+1)/(R1+R2+ +Rn) 2 0 Lưu ý: Ri=i /i (m . C/W) 79
36. 28/10/2018 CHƯƠNG 9: TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU 9.1 Những khái niệm cơ bản CHƯƠNG 9: TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU 9.1 Những khái niệm cơ bản 81
37. 28/10/2018 CHƯƠNG 9: TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU 9.3 Phương trình vi phân TĐNĐL CHƯƠNG 9: TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU 9.4 Lý thuyết đồng dạng 83
38. 28/10/2018 CHƯƠNG 9: TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI LƯU CHƯƠNG 10: TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ 10.1 Định nghĩa và tính chất bức xạ nhiệt 85
39. 28/10/2018 CHƯƠNG 10: TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ 10.2 Các định luật cơ bản về TĐNBX CHƯƠNG 10: TRAO ĐỔI NHIỆT BỨC XẠ 10.2 Các định luật cơ bản về TĐNBX 87
40. 28/10/2018 CHƯƠNG 11: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT CHƯƠNG 11: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 11.2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 89