Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu “Kỹ thuật nhiệt” được biên soạn theo chương trình môn học đã được duyệt nhằm cung cấp cho học sinh, sinh viên ngành kỹ thuật, sinh viên trường chuyên ngành lạnh các trường đại học và
9/24/20091Kỹ Thuật Nhiệt• Mã môn học: 074001• Tên tiếng Anh: Thermo Engineering• Số tín chỉ: 02• Thời khóa biểu:Thứ Sáu – Tiết 6,7 – Phòng B.205Thứ Sáu – Tiết 8,9 – Phòng B.209• Giảng viên: Th.S Trần Vũ Hải Đăng• Cellphone No.: 0909.89.35.39• Email: haidangtranvu@gmail.com• Forum: http://kdongtau.forumotion.comGiáo TrìnhHọc liệu bắt buộc:• [1]. Phạm Lê Dần, Đặng Quốc Phú, 2009. “Cơ sở kỹ thuật nhiệt”,NXB Giáo Dục.• [2]. Phạm Lê Dần, Đặng Quốc Phú, 2009. “Bài tập Cơ sở kỹ thuậtnhiệt” NXB Giáo Dục.Học liệu tham khảo:• [3]. Nguyễn Bốn, Hoàng Ngọc Đồng, 1999. “Nhiệt kỹ thuật”, NXBGiáo Dục.• [4]. Bùi Hải, Hoàng Ngọc Đồng, 1999. “Bài tập kỹ thuật nhiệt”,NXB Khoa học & Kỹ thuật.PHẦN 1NHIỆT ĐỘNGKỸ THUẬT 9/24/20092Chương 1:Những khái niệm cơ bản &Phương trình trạng thái củamôi chất ở thể khí1.1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ NHIỆT• Thiết bị Nhiệt:- Động cơ nhiệt- Máy lạnh / Bơm nhiệtĐộng cơ Nhiệt• Máy hơi, động cơ đốt trong, Tuabin hơi, Tuabinkhí, động cơ phản lực, tên lửa, .• Biến nhiệt năng thành cơ năng hoặc điện năng.• Nguyên lý: môi chất nhận nhiệt từ nguồn nóng,chuyển hóa 1 phần nhiệt năng thành cơ năng vànhả phần nhiệt còn lại cho nguồn lạnh rồi tiếp tục1 chu trình mới.• Nguồn nóng: buồng đốt, phản ứng hạt nhân, bứcxạ nhiệt, địa nhiệt, .• Nguồn lạnh: không khí và nước trong môi trường 9/24/20093Bơm nhiệt / Máy lạnh• Nguyên lý: Môi chất nhận nhiệt từ nguồn lạnh,đem nhiệt lượng đó cùng với phần năng lượngdo bên ngoài hỗ trợ truyền cho nguồn nóng.• Năng lượng bên ngoài: Cơ năng, Điện năng,Nhiệt năng, .Một số khái niệm và định nghĩa• Hệ thống nhiệt: tập hợp những đối tượng đượctách ra để nghiên cứu các hiện tượng về nhiệt. Cóthể chia thành hệ thống kín, hệ thống hở, hệ thốngcô lập, hệ thống đoạn nhiệt, .• Nguồn nhiệt: những vật trao đổi nhiệt với môichất. Nguồn có nhiệt độ cao là nguồn nóng, nguồncó nhiệt độ thấp hơn là nguồn lạnh.• Môi chất: chất mà thiết bị dùng để truyền tải vàchuyển hóa nhiệt năng với các dạng năng lượngkhác. Thường dùng môi chất ở pha hơi (khí) vì cókhả năng co dãn rất lớn.1.2. SỰ THAY ĐỔI TRẠNG THÁI &CHUYỂN PHA CỦA ĐƠN CHẤT• Các quá trình:- Nóng chảy và đông đặc- Hóa hơi và ngưng tụ- Thăng hoa và ngưng kết• Các trạng thái:- Nước sôi (nước bão hòa)- Hơi bão hòa khô- Hơi bão hòa ẩm- Nước chưa sôi- Hơi quá nhiệt- Khí lý tưởng và khí thực 9/24/200941.3. THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA MÔI CHẤT• 3 thông số trạng thái cơ bản trong nhiệt kỹthuật:- Nhiệt độ- Áp suất- Thể tích riêng / Khối lượng riêng• Ngoài ra còn các thông số như nội năng,Entanpi, Entrôpi, Execgi.Nhiệt độ & Định luật nhiệt thứ không• Nhiệt độ biểu thị mức độ nóng / lạnh của môi chất.• Định luật nhiệt thứ không:Nếu t1= t3và t2= t3thì t1= t2• Thang nhiệt độ bách phân Celcius (toC)• Thang nhiệt độ tuyệt đối:Kelvin (TK), Rankine (ToR),Fahrenheit (toF)• toC = TK – 273 = 5/9 (toF – 32) = 5/9 ToR – 273Áp suất tuyệt đối• Áp suất tuyệt đối p là lực của môi chất tácdụng thẳng góc lên một đơn vị diện tích bề mặttiếp xúc.• Đơn vị áp suất tuyệt đối thường dùng là N/m2• Các đơn vị khác: bar, mmHg, mmH2O, atm.• 1Pa=1N/m2=1/9,81 mmH2O =1/133,32 mmHg=10-5bar• 1 atm = 760 mmHg 9/24/20095Áp suất tuyệt đối• p = pk+ pd(p lớn hơn áp suất khí trời)• p = pk- pck(p nhỏ hơn áp suất khí trời)Trong đó:p : áp suất tuyệt đốipk: áp suất khí trờipd: áp suất dưpck: áp suất chân khôngNội năng• Là tổng của nội động năng và nội thế năng• Ký hiệu: U (đối với Gkg), u (đối với 1kg)• Đơn vị:1kJ = 0,239 kcal = 277,78.10-6 kWh= 0,948 BTU = 0,527 CHUEntanpi• Đối với 1 kg môi chất: i = u + p.v• Đối với G kg môi chất: I = G.i = U + p.V 9/24/20096Entrôpi• Là thông số trạng thái đặc trưng cho quá trìnhnhận / thải nhiệt.• Ký hiệu: s• Đơn vị: thường là kJExecgi• Là năng lượng có ích tối đa mà môi chất có thể nhậnđược để tiến đến trạng thái cân bằng với môi trườngbên ngoài.• Ký hiệu: e• e = (i – i0) – T0(s – s0)i: entanpi ở trạng thái cần xác địnhi0: entanpi ở trạng thái cân bằngT0: Nhiệt độ tuyệt đối ở trạng thái cân bằngs : entrôpi ở trạng thái cần xác địnhs0: entrôpi ở trạng thái cân bằng1.4. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA MÔI CHẤT• Định luật pha của Gibbs:V = C + 2 – PV: số thông số độc lập tối thiểu cần thiết đểxác định một trạng tháiC: số thành phần trong hệP: số pha cùng tồn tại trong hệ• Ví dụ: Số thông số tối thiểu cần biết để xác định trạng thái củamôi chất đơn 1 pha là: V = C + 2 – P = 1 + 2 – 1 = 2 9/24/20097Phương trình trạng thái của khí lý tưởng• pV = GRTp – áp suất tuyệt đối (N/m2)T – nhiệt độ tuyệt đối (K)V – thể tích của môi chất (m3)G – khối lượng môi chất (kg)R – hằng số chất khí = 8314/μ (μ là phân tửlượng của môi chất)Home Works• 1, 2, 3, 4 trang 152 – sách Cơ sở Kỹ thuậtNhiệt• Toàn bộ 20 bài tập Chương 1 – sách Bài tập cơsở kỹ thuật Nhiệt• Đọc trước Chương 2 – Định luật nhiệt thứ nhất& Các quá trình nhiệt cơ bản của môi chất ởpha khí . Đồng, 19 99. “Bài tập kỹ thuật nhiệt ,NXB Khoa học & Kỹ thuật. PHẦN 1NHIỆT ĐỘNGKỸ THUẬT 9/24/2009 2Chương 1: Những khái niệm cơ bản &Phương trình trạng. sôi- Hơi quá nhiệt- Khí lý tưởng và khí thực 9/24/2009 41. 3. THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA MÔI CHẤT• 3 thông số trạng thái cơ bản trong nhiệt k thuật: - Nhiệt độ-