Bài giảng Kỹ thuật nhiệt: Chương 1 - Minh Phạm, Ngô Quang Nguyên, Trần Nam Dương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật nhiệt - Chương 1: Khí lý tưởng, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Các khái niệm cơ bản; Phương trình trạng thái khí lý tưởng; Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng; Hỗn hợp khí lý tưởng. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật nhiệt: Chương 1 - Minh Phạm, Ngô Quang Nguyên, Trần Nam Dương

03/11/2021 KHÓA HỌC KỸ THUẬT NHIỆT Minh Phạm– Ngô Quang Nguyên – Trần Nam Dương
TỔNG QUAN MÔN HỌC Phần I: Nhiệt động kỹ thuật Phần II: Truyền nhiệt Chương 1: Khí lý tưởng Chương 6: Dẫn nhiệt Chương 2: Khí thực Chương 7: Trao đổi nhiệt đối lưu Chương 3: Không khí ẩm Chương 8: Trao đổi nhiệt bức xạ Chương 4: Ứng dụng của ĐLNĐ Chương 9: Truyền nhiệt và thiết Chương 5: Chu trình nhiệt động bị trao đổi nhiệt
THI GIỮA KỲ NỘI DUNG: 4 CHƯƠNG ĐẦU HÌNH THỨC THI: PHẦN NHIỆT ĐỘNG - Đề thi giữa kỳ: 10 câu bài tập – 45 phút Chương 1: Khí lý tưởng - Đề thi cuối kỳ: 15 câu bài tập – 75 phút Chương 2: Khí thực C H Ú Ý: Chương 3: Không khí ẩm - Chỉ được sử dụng tài liệu viết tay, sách Chương 4: Ứng dụng của định giáo khoa, sách in. luật nhiệt động - Không được sử dụng tài liệu photo
Chương 1: Khí lý tưởng 1. Các khái niệm cơ bản 2. Phương trình trạng thái khí lý tưởng 3. Các quá trình nhiệt độnng cơ bản của khí lý tưởng 4. Hỗn hợp khí lý tưởng
1. Các khái niệm cơ bản - Khí lý tưởng là các chất khí gồm các phân tử, nguyên tử mà giữa chúng không có lực tương tác. - Những khí lý tưởng thường gặp: Không khí (O2 + N2); Argon; CO2; CH4; H2; N2; NO2; O2,…
1. Các khái niệm cơ bản Thông số trạng thái Thông số năng lượng - Nhiệt độ (T) - Nội năng (U) - Áp suất (P) - Entanpy (H hoặc I) - Thể tích (V) - Entropy (S)
Thông số trạng thái a. Nhiệt độ - Là thước đo trạng thái nóng, lạnh - Là đại lượng đặc trưng cho sự chuyển động của phân tử. T = t + 273 (K) Trong đó: t – nhiệt độ Celsius (oC) T – nhiệt độ tuyệt đối Kelvin (K)
Thông số trạng thái b. Áp suất - Là lực tác dụng của các phân tử lên 1 đơn vị diện tích. - Áp suất được chia làm hai loại Áp suất tuyệt đối: Áp suất thực tế mà vật phải chịu. Áp suất khí quyển: Áp suất bên ngoài môi trường. => Từ đó có 2 hệ quả: Áp suất dư và Áp suất chân không. P = Pkq + Pdư = Pkq - Pck Trong đó: P – áp suất tuyệt đối Pdư – áp suất dư Pkq – áp suất khí quyển Pck – áp suất chân không
Thông số trạng thái b. Áp suất Pdư Pck P Pkq Pkq P (Trường hợp 1) (Trường hợp 2) (*) Một vài lưu ý: - Với dạng bài khí lý tưởng phải đổi ra đơn vị chuẩn thì mới giải được. - Đổi đơn vị áp suất. - Áp suất trong bình là áp suất dư. - Áp suất khí quyển Pkq = 1 bar.
Thông số trạng thái c. Thể tích - Khối lượng riêng m ρ= (kg/m3) V => 1 m3 môi chất thì nặng bao nhiêu kg. - Thể tích riêng V v = m (kg/m3) => 1 kg môi chất thì chiếm bao nhiêu thể tích.
Thông số năng lượng a. Nội năng - Là năng lượng nội tại bên trong vật. ∆u = u2 – u1 = Cv.(T2-T1) (J/kg) (Thông số này phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích riêng.) Trong đó: ∆u – độ biến thiên nội năng. Cv – nhiệt dung riêng đẳng tích
Thông số năng lượng b. Enthalpy Công thức i = u + pv (J/kg) Khi có khối lượng I = U + pV (J) Lưu ý: Khi tính toán chỉ quan tâm đến ∆ i = i2 – i1 (J/kg) Đối với khí lý tưởng: ∆ I = m. ∆ i = m.Cp.(T2-T1) (J) Với Cp là nhiệt dung riêng đẳng áp. c. Entropy δq Công thức d(s) = (J/kgK) T δQ Khi có khối lượng d(S) = (J/K) T
Bảng tổng hợp Thông số trạng thái Thông số năng lượng 1, NHIỆT ĐỘ 4, NỘI NĂNG - t (oC); T (K) - U (J); u (J/kg) - T= t + 273 (K) - U = m.u (J) - Đối với khí lý tưởng: ∆U=m.∆u=m.Cv.(T2-T1) 2, ÁP SUẤT 5, ENTANPY - Đơn vị chuẩn của a/s là Pa (N/m2) - I (J); i (J/kg) - p = pkq+ pdư= pkq- pck - I = m.i (J) - 1 bar= 105 Pa (N/m2) = 1,0197 at= 0,987 atm - i = u+ pv =750 mmHg = 10197 mmH20 - Đối với khí lý tưởng : ∆I = m.∆i = m.Cp.(T2-T1) 3, THỂ TÍCH 6, ENTROPY - Thể tích riêng: v = V (m3/kg) m - S (J/K); s (J/kgK) - S = m.s (J/K) - Khối lượng riêng: ρ= m (kg/m3) V
2. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng pv = RT pV = mRT Trong đó: p – áp suất tuyệt đối (N/m2) m – khối lượng (kg) v – thể tích riêng (m3/kg) R = 8314 (J/kgK) – hằng số chất khí μ T – nhiệt độ (K) μ – khối lượng phân tử V – thể tích (m3) VD: μH20 = 18; μO2 = 32; …
2. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng VÍ DỤ 1: Không khí nằm trong lốp oto có thể tích 0,015 m3 ở 30 oC có đồng hồ đo áp suất đo được 150 kPa, lượng không khí cần để bổ sung nâng áp suất đồng hồ lên 200 kPa là bao nhiêu?
2. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng VÍ DỤ 2: Bình kín có thể tích V= 38 m3, nhiệt độ bằng 27 oC, chứa 95 kg khí O2. Sau một thời gian sử dụng, áp suât dư bị giảm còn Pdư = 0,5 bar. Tính lượng O2 đã sử dụng, biết nhiệt độ khí không đổi và áp suất khí quyển bằng 1 bar.
3. Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng Công và Nhiệt: - Công thay đổi thể tích: Ltt = m.ltt = m.p.(v2 – v1) (J) - Công kỹ thuật: Lkt = m.lkt = m.v.(p1 – p2) (J) + Công mà hệ nhận (L < 0) + Công mà hệ sinh (L > 0) - Nhiệt lượng: Q = m.q (J) + Nhiệt mà hệ nhận (Q > 0) + Nhiệt mà hệ thải (Q < 0)
3. Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng a. Quá trình đẳng áp - Là quá trình xảy ra trong điều kiện áp suất không đổi, p = const. - Các công thức liên quan: T2 v2 + Đặc trưng trạng thái: = T1 v1 + Biến thiên nội năng: ∆U = m.(u2 – u1) = m.Cv. ∆ T (J) + Biến thiên Entanpy: ∆I = m.(i2 – i1) = m.Cp. ∆ T (J) + Nhiệt lượng: Q = m.Cp. ∆ T (J) + Công kỹ thuật: Lkt = 0 (J) + Công thể tích: Ltt = m.p.(v2 – v1) (J)
3. Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng b. Quá trình đẳng tích - Là quá trình xảy ra trong điều kiện thể tích không đổi, p = const. - Dấu hiệu nhận biết: Đề cho “Bình kín”, “Bình cứng”, “Quá trình đẳng tích”. - Các công thức liên quan: T2 p2 + Đặc trưng trạng thái: = T1 p1 + Biến thiên nội năng: ∆U = m.(u2 – u1) = m.Cv. ∆ T (J) + Biến thiên Entanpy: ∆I = m.(i2 – i1) = m.Cp. ∆ T (J) + Nhiệt lượng: Q = m.Cv. ∆ T (J) + Công thể tích: Ltt = 0 (J) +Công kỹ thuật: Lkt = m.v.(p1 – p2) (J)
3. Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng c. Quá trình đoạn nhiệt k -1 - Các công thức liên quan: T2 p2 k v1 k -1 + Đặc trưng trạng thái: T1 = (p) 1 = (v ) 2 + Biến thiên nội năng: ∆U = Ltt (J) + Biến thiên Entanpy: ∆I = Lkt (J) k -1 k.R.T1 T2 k.p1.v1 p2 k Với lkt = k-1 (1 - T1 )= k-1 [1-( p ) 1 ] k -1 R.T1 T2 p1.v1 p2 ltt = k-1 (1- T1 )= k-1 [1- ( p ) 1 k ]