1
Chương 4. Các chu trình nhiệt động
4.1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN
4.1.1. Định nghĩa chu trình nhiệt động
-Chu trình là quá trình biến đổi trạng thái môi chất khép kín để thực
hiện trong các máy nhiệt giúp chuyển hoá giữa công và nhiệt.
-Để nhận được nhiệt lượng trong máy lạnh hoặc công trong các
động cơ một cách liên tục, môi chất sau khi thực hiện các chuyển
hoá giữa nhiệt và công thì phải quay trở lại trạng thái ban đầu để
tiếp tục sự chuyển hoá đó lần thứ 2, thứ 3 … Môi chất thay đổi
trạng thái một cách liên tục rồi trở lại trạng thái ban đầu như vậy thì
ta nói môi chất đã thực hiện một chu trình nhiệt động.
2
3
Chương 4. Các chu trình nhiệt động
4.1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN
4.1.1. Định nghĩa chu trình nhiệt động
-Chu trình được biểu diễn bằng một đường khép kín.
-Quy ước:
+Công sinh ra (+), công nhận vào (-)
+Nhiệt sinh ra (-), nhiệt nhận vào (+)
-Phân loại:
+Chu trình thuận chiều:Động cơ nhiệt
+Chu trình ngược chiều:Máy lạnh,bơm nhiệt
58
a. Phương pháp cân bằng thuận
(4.14)
Trong đó, er – execgi lấy ra (hữu ích)
ev – execgi đem vào
Phương pháp này giúp ta nhanh chóng xác định được hiệu suất execgi nhưng không
cho ta biết nơi xuất hiện và độ lớn từng tổn thất execgi.
b. Phương pháp cân bằng ngược (phương pháp entropi)
(4.15)
Trong đó: pi – tổn thất execgi ở quá trình thứ i
wi – tổn thất tương đối của quá trình thứ i.
4.1.5. Hiệu suất nhiệt của chu trình carnot
Chu trình carnot là chu trình gồm có 2 quá trình đẳng
nhiệt và 2 quá trình đoạn nhiệt xen kẽ nhau.
q1 = qab = T1.(sb – sa)
q2 = qdc = T2.(sc – sd)
Hiệu suất nhiệt của chu trình carnot
(4.16)
Nhận xét:
-
- < 1 không thể biến hoàn toàn nhiệt thành công
- là hiệu suất lớn nhất.
4.2. CHU TRÌNH THUẬN CHIỀU
Chu trình thuận chiều là chu trình động cơ nhiệt, thực hiện biến nhiệt thành công.
4.2.1. CHU TRÌNH CHẤT KHÍ
Các giả thiết khi nghiên cứu:
v
r
ee
e
=
h
å
å-=-=
D
-=
D-
== i
v
i
v
t
v
tv
v
r
eee
e
e
ee
e
e
w
p
h
111
1
21
1
21
T
TT
q
qq
tc
-
=
-
=
h
( )
21 ,TTf
tc =
h
tc
h
Þ
tc
h
T
s
ab
c
d
T1
T2
Ds
4
Chu trình thuận chiều
+Nhận nhiệt q1từ nguồn nóng;
+Sinh công l;
+Nhả nhiệt q2cho nguồn lạnh.
Thuận
chiều
Nguồn nóng
Nguồn lạnh
Sinh công
q2
𝑙
𝑞1
-Chu trình tiến hành theo chiều kim đồng hồ.Đặc trưng cho mức độ
hoàn thiện của quá trình biến nhiệt thành công trong các chu trình
thuận chiều người ta đưa ra đại lượng:hiệu suất nhiệt.
𝑞1= 𝑙 + q2
5
Chu trình ngược chiều
+Nhận nhiệt q2từ nguồn lạnh;
+Nhận công l;
+Nhả nhiệt q1cho nguồn nóng.
Nguồn nóng
Nguồn lạnh
Ngược
chiều
Cấp công
𝑙
q1
𝑞2
-Chu trình tiến hành ngược chiều kim đồng hồ.Đặc trưng cho mức
độ hoàn thiện của quá trình chuyển biến năng lượng trong chu trình
máy lạnh và bơm nhiệt:hệ số làm lạnh và hệ số bơm nhiệt.
q1= 𝑙 + q2