Bài giảng Kỹ thuật nhiệt: Chương 4 - TS. Lê Xuân Tuấn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật nhiệt - Chương 4: Các chu trình nhiệt động, cung cấp cho người học những kiến thức như định nghĩa chu trình nhiệt động; chu trình thuận chiều;... 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 4 - TS. Lê Xuân Tuấn

Chương 4. Các chu trình nhiệt động 1 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. - 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 1 Chu trình thuận chiều 2 Nguồn nóng 𝑞1 𝑙 Sinh Thuận công chiều q2 Nguồn lạnh + Nhận nhiệt q1 từ nguồn nóng; + Sinh công l; + Nhả nhiệt q2 cho nguồn lạnh. 𝑞1 = 𝑙 + q2 2 1
Chu trình ngược chiều 3 Nguồn nóng q1 𝑙 Ngược Cấp công chiều 𝑞2 Nguồn lạnh + Nhận nhiệt q2 từ nguồn lạnh; + Nhận công l; + Nhả nhiệt q1 cho nguồn nóng. q1 = 𝑙 + q2 3 4.1.2. Công của chu trình 4 - Công của chu trình là công của môi chất tác động tới môi trường hoặc ngược lại môi trường tác động tới môi chất khi môi chất tiến hành một chu trình. - Công chu trình ký hiệu: L0 (J) hoặc l0 (J/kg). - Công của chu trình có thể tính dựa theo công giãn nở, công kỹ thuật hoặc nhiệt. 4 2
4.1.2. Công của chu trình (Tiếp theo) 5 5 4.1.2. Công của chu trình (Tiếp theo) 6 6 3
4.1.2. Công của chu trình (Tiếp theo) 7 7 8 8 4
9 9 10 10 5
11 11 12 12 6
13 13 14 14 7
4.2. CHU TRÌNH THUẬN CHIỀU 15 4.2.1. Chu trình chất khí - Động cơ đốt trong, tua bin khí, động cơ phản lực (máy bay, tên lửa); - Các quá trình thực: + Nạp môi chất (không khí); + Nén môi chất; + Nhận nhiệt từ nhiên liệu; + Giãn nỡ sinh công; + Xả môi chất ra ngoài môi trường; 15 4.2.1. Chu trình chất khí (Tiếp theo) 16 - Các giả thiết: + Môi chất: Khí lý tưởng và đồng chất; + Các quá trình thuận nghịch; + Quá trình cháy thay bằng quá trình cấp nhiệt; + Quá trình nạp – thải triệt tiêu về công; 16 8
4.2.1. Chu trình chất khí (Tiếp theo) 17 - Các quá trình nhiệt động trong động cơ đốt trong: + Nén môi chất (nhận công) s = const; + Nhận nhiệt từ nguồn nóng: V = const (động cơ đốt trong), p=const (tuabin khí); + Giãn nỡ sinh công: s = const; + Thải nhiệt: V = const động cơ đốt trong p = const động cơ khác 17 1. Chu trình động cơ đốt trong 18 a. Phân loại - Theo nhiên liệu: + Xăng: Cấp nhiệt đẳng tích; + Diezen: Cấp nhiệt đẳng áp hoặc hỗn hợp; - Theo quá trình cháy: + Đẳng tích; + Đẳng áp; + Hỗn hợp. - Theo cách đốt nhiên liệu: + Cưỡng bức: Xăng, đẳng tích; + Tự cháy: Diezen, đẳng áp. 18 9
19 Hình 4-4. Đồ thị quá trình Hình 4-5. Đồ thị quá Hình 4-6. Đồ thị quá trình cấp nhiệt đẳng tích trình cấp nhiệt đẳng áp cấp nhiệt hỗn hợp 19 1. Chu trình động cơ đốt trong (Tiếp theo) 20 b. Các quá trình của chu trình 1-2: Quá trình nén; 2-3’: Cấp nhiệt đẳng tích; 2-3”: Cấp nhiệt đẳng áp; 3-4: Giãn nở đoạn nhiệt sinh công; 4-1: Thải nhiệt đẳng tích. 20 10
1. Chu trình động cơ đốt trong (Tiếp theo) 21 Hiệu suất của động cơ đốt trong: - Cấp nhiệt hỗn hợp: #!" $# % $$ &% '&”%'&' ) &( '&'%'$ )&( ')%'# 𝜂t = = = $# $# &% '&”%'&' )&* '&'%'$ &( ')%'# = 1- &% '&”%'&' ) &* '&%'$ Các đại lượng đặc trưng: "#$ $% 𝜂t = 1- + Tỷ số nén (quá trình 1-2): 𝛽= ## & +,- " $%' ("(# $%) #$ ! + Tỷ số tăng áp (quá trình cấp nhiệt): 𝜆 = !! " ” " " + Tỷ số giãn nở sớm (quá trình cấp nhiệt): 𝜌 = "! = "!$ " ! 21 1. Chu trình động cơ đốt trong (Tiếp theo) 22 Hiệu suất của động cơ đốt trong: - Cấp nhiệt đẳng tích: 𝜌 = 1 # 𝜂t = 1- $%&' - Cấp nhiệt đẳng áp: 𝜆 = 1 .! %/ 𝜂t = 1- 0 %&'12(. %/) 22 11
1. Chu trình động cơ đốt trong (Tiếp theo) 23 - So sánh hiệu suất nhiệt của các chu trình động cơ đốt trong: + Cùng q1, 𝜀 1-2-3-4: V = const; 1-2-3”-4”: p = const; 1-2-3’-4’: Hỗn hợp. q2p > q2hh > q2v 𝜂tv< 𝜂thh < 𝜂tp + Cùng pmax, Tmax, q2 1-2-3-4: V = const; q2p < q2hh < q2v 1-2’-3’-3-4: Hỗn hợp; 𝜂tv> 𝜂thh > 𝜂tp 1-2”-3-4: p=const 23 1. Chu trình tuabin khí 24 a. Sơ đồ cấu tạo và các quá trình - Cấu tạo: 3. Buồng đốt; 1: Máy nén khí; 4: Ống tăng tốc; 2: Bơm; 5: Tua bin 24 12
1. Chu trình tuabin khí 25 a. Sơ đồ cấu tạo và các quá trình - Các quá trình: 1-2: Nén đoạn nhiệt thuận nghịch; 2-3: Cấp nhiệt; 3-4: Giãn nỡ đoạn nhiệt trong ống tăng tốc và tua bin để sinh công; 4-1: Thải nhiệt ra môi trường. - Các đại lượng đặc trưng: %" + Tỷ số tăng áp (quá trình nén): 𝛽 = !% 5& + Tỷ số giãn nở sớm: 𝜌 = 5$ 25 1. Chu trình tuabin khí 26 b. Hiệu suất nhiệt của chu trình 26 13
1. Chu trình tuabin khí 27 b. Hiệu suất nhiệt của chu trình 27 14