Bài giảng Kỹ thuật nhiệt - Chương 2.2: Một số quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng - TS. Hà Anh Tùng (ĐH Bách khoa TP.HCM)

Chia sẻ: Lê Đình Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

209
lượt xem 30
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 2.2: Một số quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng trình bày các bước tính toán trong một quá trình đối với khí lý tưởng, quá trình đẳng tích, quá trình đẳng áp, quá trình đẳng nhiệt, quá trình đa biến.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật nhiệt - Chương 2.2: Một số quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng - TS. Hà Anh Tùng (ĐH Bách khoa TP.HCM)

3.4 Một số quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng (KLT) 3.4.1 Các bước tính toán trong 1 quá trình đối với KLT 4.3.2 Quá trình đẳng tích v = const 3.4.3 Quá trình đẳng áp p = const 3.4.4 Quá trình đẳng nhiệt T = const 3.4.5 Quá trình đoạn nhiệt Q = 0 3.4.6 Quá trình đa biến pvn = const p.1
3.4.1 Các bước tính toán trong 1 quá trình đối với Khí lý tưởng Bước 1: phác thảo sơ đồ trao đổi NĂNG LƯỢNG của quá trình Quá trình 1-2 p1v1 = RT1 p 2 v 2 = RT2 (u1, h1, s1) Q, W ? (u2, h2, s2) Bước 2: xác định : - Quá trình biểu diễn = PT gì ? - Các thông số nào đã biết ? - Các thông số nào cần phải tìm ? p.2
Bước 3: TÍNH TOÁN 1/ Từ PT biểu diễn quá trình Æ xác định quan hệ giữa p1, v1, T1 p2, v2, T2 2/ Δu = u 2 − u1 = cv (T2 − T1 ) (kJ/kg) Chú ý: KLT Æ cp=cv + R Δi = i2 − i1 = c p (T2 − T1 ) (kJ/kg) dq ds = (kJ/kg.K) T 3/ Công giãn nở v2 Công kỹ p2 (nén) của quá w = ∫ pdv thuật của wKT = − ∫ vdp trình: v1 quá trình: p1 p.3
p 4/ Nhiệt lượng tham gia trong quá trình: 1 trong 3 cách * q = c (T2 − T1 ) (kJ/kg) (chú ý: dùng NDR c gì là phụ thuộc vào tính chất của quá trình) hoặc * q = Δu + w (kJ/kg) (Từ PT định luật nhiệt động thứ nhất) T2 hoặc * q = ∫ T ds (kJ/kg) T1 Δu 5/ Hệ số biến đổi năng lượng của quá trình: α= q 6/ Biểu diễn quá trình trên đồ thị công p-v và đồ thị nhiệt T-s p.4 v1 v2 v
3.4.2 Quá trình đẳng tích v = const 1/ PT biểu diễn quá p1 p 2 v = const ⇒ = trình đẳng tích: T1 T2 2/ Δu = u 2 − u1 = cv (T2 − T1 ) (kJ/kg) Δi = i2 − i1 = c p (T2 − T1 ) (kJ/kg) dq cv dT ⎛ T2 ⎞ ⎛ p2 ⎞ ds = = ⇒ Δ s = cv ln⎜⎜ ⎟⎟ = cv ln⎜⎜ ⎟⎟ (kJ/kg.K) T T ⎝ T1 ⎠ ⎝ p1 ⎠ p.5
3/ Công giãn nở (nén) của Công kỹ thuật của quá quá trình đẳng tích: trình đẳng tích: v2 p2 w= ∫ pdv = 0 wKT = − ∫ vdp = v( p1 − p 2 ) v1 p1 4/ Nhiệt lượng tham gia trong quá trình đẳng tích: q = cv (T2 − T1 ) = Δu (kJ/kg) Δu 5/ Hệ số biến đổi năng lượng của quá trình: α= =1 q 6/ Biểu diễn quá trình đẳng tích trên đồ thị công p-v và đồ thị nhiệt T-s p.6
p 3.4.3 Quá trình đẳng áp p = const 1/ PT biểu diễn quá v1 v 2 p = const ⇒ = trình đẳng áp: T1 T2 2/ Δu = u 2 − u1 = cv (T2 − T1 ) (kJ/kg) Δi = i2 − i1 = c p (T2 − T1 ) (kJ/kg) dq c p dT ⎛ T2 ⎞ ⎛ v2 ⎞ ds = = ⇒ Δ s = c p ln⎜⎜ ⎟⎟ = c p ln⎜⎜ ⎟⎟ (kJ/kg.K) T T ⎝ T1 ⎠ ⎝ v1 ⎠ p.7
3/ Công giãn nở (nén) của quá trình đẳng áp: Công kỹ thuật: v2 p2 w= ∫ pdv = p (v v1 2 − v1 ) = R (T2 − T1 ) (kJ/kg) wKT = − ∫ vdp = 0 p1 4/ Nhiệt lượng tham gia trong quá trình đẳng áp: q = c p (T2 − T1 ) = Δi = Δ u + w (kJ/kg) Δu c v (T2 − T1 ) 1 5/ Hệ số biến đổi năng lượng của α= = = q c p (T2 − T1 ) k quá trình đẳng áp: 6/ Biểu diễn quá trình đẳng áp trên đồ thị công p-v và đồ thị nhiệt T-s p.8
p 3.4.4 Quá trình đẳng nhiệt T = const 1/ PT biểu diễn quá T = const ⇒ p1v1 = p 2 v 2 trình đẳng nhiệt: 2/ Δu = cv (T2 − T1 ) = 0 (kJ/kg) Δi = c p (T2 − T1 ) = 0 (kJ/kg) dq Δq ⎛ v2 ⎞ ⎛ p1 ⎞ ds = ⇒ Δs = = R ln⎜⎜ ⎟⎟ = R ln⎜⎜ ⎟⎟ (kJ/kg.K) T T ⎝ v1 ⎠ ⎝ p2 ⎠ p.9
p 3/ Công giãn nở (nén) của quá trình đẳng nhiệt: Chú ý: v2 v2 RT ⎛ v2 ⎞ ⎛ p1 ⎞ RT = p1v1 w = ∫ pdv = ∫ dv = RT ln⎜⎜ ⎟⎟ = RT ln⎜⎜ ⎟⎟ (kJ/kg) v1 v1 v ⎝ v1 ⎠ ⎝ p2 ⎠ = p2 v2 Công kỹ thuật của quá trình đẳng nhiệt: p2 p2 dp ⎛ p1 ⎞ ⎛ v2 ⎞ wKT = ∫ − vdp = ∫ − RT = RT ln⎜ ⎟ = RT ln⎜⎜ ⎜ ⎟ ⎟⎟ = w (kJ/kg) p1 p1 p ⎝ p2 ⎠ ⎝ v1 ⎠ 4/ Nhiệt lượng tham gia trong quá trình đẳng nhiệt: ⎛ v2 ⎞ ⎛p ⎞ q = Δ u + w = w = RT ⎜⎜ ln ⎟⎟ = RT ln⎜⎜ 1 ⎟⎟ = T (s 2 − s1 ) (kJ/kg) ⎝ v1 ⎠ ⎝ p2 ⎠ p.10
5/ Hệ số biến đổi năng lượng của quá trình đẳng nhiệt: Δu α= =0 q 6/ Biểu diễn quá trình đẳng nhiệt trên đồ thị công p-v và đồ thị nhiệt T-s p.11
3.4.5 Quá trình đoạn nhiệt Q = 0 Chú ý: 1/ PT biểu diễn quá q = 0 ⇒ pv k = const Số mũ cp trình đoạn nhiệt: ⇒ pv = p v k k k= 1 1 2 2 đoạn nhiệt cv 1 k −1 k p 2 ⎛ v1 ⎞ v ⎛p ⎞ k T2 ⎛ p 2 ⎞ k ⎛v ⎞ k −1 = ⎜⎜ ⎟⎟ ; 2 = ⎜⎜ 1 ⎟⎟ ; = ⎜⎜ ⎟⎟ = ⎜⎜ 1 ⎟⎟ p1 ⎝ v 2 ⎠ v1 ⎝ p 2 ⎠ T1 ⎝ p1 ⎠ ⎝ v2 ⎠ 2/ Δu = cv (T2 − T1 ) (kJ/kg) Δi = c p (T2 − T1 ) (kJ/kg) dq ds = = 0 ⇒ Δ s = 0 ⇒ s 2 = s1 (kJ/kg.K) T p.12
p 3/ Công giãn nở (nén) của quá trình đoạn nhiệt: v2 v2 dv - Từ định nghĩa: w = ∫ pdv = p v ∫ k k 1 1 (kJ/kg) v1 v1 v R p1v1 − p 2 v 2 w= (T1 − T2 ) = k −1 k −1 RT1 ⎡ ⎛ v1 ⎤ pv ⎡ ⎛v ⎤ k −1 k −1 ⎞ ⎞ hoặc: w = ⎢1 − ⎜⎜ ⎟⎟ ⎥ = 1 1 ⎢1 − ⎜⎜ 1 ⎟⎟ ⎥ k − 1 ⎢ ⎝ v2 ⎠ ⎥⎦ k − 1 ⎢⎣ ⎝ v 2 ⎠ ⎥⎦ ⎣ ⎡ k −1 ⎤ ⎡ k −1 ⎤ RT1 ⎢ ⎛ p2 ⎞ k ⎥ p1v1 ⎢ ⎛ p2 ⎞ k ⎥ hoặc: w = 1 − ⎜ ⎟ = 1 − ⎜ ⎟ k − 1 ⎢ ⎜⎝ p1 ⎟⎠ ⎥ k − 1 ⎢ ⎜⎝ p1 ⎟⎠ ⎥ ⎢⎣ ⎥⎦ ⎢⎣ ⎥⎦ - Từ ĐLNĐ 1: q = Δu + w = 0 ⇒ w = − Δu = cv (T1 − T2 ) * Công kỹ thuật của quá trình đoạn nhiệt: wKT = k w p.13
4/ Nhiệt lượng tham gia trong quá trình đoạn nhiệt: q=0 Δu 5/ Hệ số biến đổi năng lượng: α= =∞ q 6/ Biểu diễn quá trình đoạn nhiệt trên đồ thị công p-v và đồ thị nhiệt T-s p.14
3.4.6 Quá trình đa biến c = const Chú ý: PT biểu diễn quá c = const ⇒ pv n = const Số mũ đa c − cp trình đa biến: ⇒ pv = p v n n n= 1 1 2 2 biến c − cv 1 n −1 n p 2 ⎛ v1 ⎞ v ⎛p ⎞ n T2 ⎛ p 2 ⎞ n ⎛ v1 ⎞ n −1 = ⎜⎜ ⎟⎟ ; 2 = ⎜⎜ 1 ⎟⎟ ; = ⎜⎜ ⎟⎟ = ⎜⎜ ⎟⎟ p1 ⎝ v 2 ⎠ v1 ⎝ p 2 ⎠ T1 ⎝ p1 ⎠ ⎝ v2 ⎠ Nhận xét: quá trình đa biến là quá trình tổng quát với số mũ đa biến n−k n = (− ∞ ) ÷ (+ ∞ ) và nhiệt dung riêng c = c v n −1 + Khi n = ±∞ là quá trình đẳng tích với NDR cv + Khi n = 0 là quá trình đẳng áp với NDR cp + Khi n = 1 là quá trình đẳng nhiệt với NDR cT = ±∞ + Khi n = k là quá trình đoạn nhiệt với NDR c k = 0 p.15