Bài giảng Kỹ thuật nhiệt: Chương 2 - Lê Anh Sơn

 Môi chất và hệ nhiệt động: phương

pháp thu nhỏ phạm vi khảo sát

 Các thông số trạng thái của môi chất: cách xác định một trạng thái của môi chất và biểu diễn thành một điểm trên đồ thị

 Các quá trình nhiệt động: cách tính toán nhiệt, công của một quá trình và biểu diễn thành một đường trên đồ thị  Các chu trình nhiệt động: cách tính

toán nhiệt, công của một chu trình máy nhiệt và biểu diễn thành một đường khép kín trên đồ thị

PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN (phần nhiệt động kỹ thuật)

MÔI CHẤT VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI CỦA CHÚNG

 Sự thăng hoa –

ngưng kết

 Sự nóng chảy –

đông đặc

 Sự hoá hơi – ngưng

tụ

 Nhiệt chuyển pha: là lượng nhiệt cần cấp hoặc nhả ra trong quá trình chuyển pha.

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

SỰ CHUYỂN PHA CỦA CÁC ĐƠN CHẤT

 Lực tác dụng giữa các phân tử F - Khí lý tưởng: F = 0; - Khí thực: F = f(r), với r là khoảng cách

giữa các phân tử. Khi r, v →∞, KT có thể coi là KLT

 Độ nén Z = pv/RT - Khí lý tưởng: Z = 1 - Khí thực: Z = f(p,T). p →0, T đủ lớn, Z

→ 1

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC

 Nhiệt dung riêng, nội năng và entanpi - Khí lý tưởng: C = const; u = f(T); i =

f(T)

- Khí thực: C = f(T,p); u = f(T,p); i =

f(T,p)

 Sự chuyển pha - Khí lý tưởng: không có sự chuyển pha - Khí thực: có sự chuyển pha (rắn, lỏng

khí)

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC (tiếp)

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI K.L.T.

 Phương trình Van der Walls (1893) (chỉ

đúng với các khí ở p nhỏ, v lớn):

- a hệ số hiệu chỉnh áp suất - b hệ số hiệu chỉnh thể tích riêng - a,b được xác định bằng thực nghiệm và

phụ thuộc vào từng chất khí.

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ THỰC

QUÁ TRÌNH HOÁ HƠI ĐẲNG ÁP

 Hoá hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng

thành thể hơi  Các dạng hoá hơi - Bay hơi là quá trình hoá hơi xảy ra trên bề mặt thoáng của chất lỏng (xảy ra ở mọi áp suất và nhiệt độ)

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

- Sôi là quá trình hoá hơi xảy ra cả trên bề mặt thoáng và trong thể tích của chất lỏng tại các bọt hơi (chỉ xảy ra ở nhiệt độ xác định ứng với áp suất đã cho)

QUÁ TRÌNH HOÁ HƠI ĐẲNG ÁP

CÁC VÙNG TRẠNG THÁI CỦA HƠI

 Tổng quát:

q = qn + r +qh

Nhiệt đốt nóng nước đến nhiệt độ sôi:

qn = i’ – io = Cpn (ts – to)

Nhiệt hoá hơi của nước:

r = i” – i’

Nhiệt đốt nóng hơi bão hoà khô thành hơi

quá nhiệt:

qh = i – i” = Cph(t – ts)

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

NHIỆT CẤP CHO QUÁ TRÌNH HOÁ HƠI

BẢNG VÀ ĐỒ THỊ CỦA CÁC HƠI

 Bảng hơi nước - Bảng nước sôi và hơi bão hoà khô (bảng 3, tr. 192 – theo nhiệt độ; bảng 4, tr. 195 – theo áp suất)

- Bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt

(bảng 5, tr. 200)

 Đồ thị i – s của hơi nước (tr. 215)  Đồ thị lg(p) – i của môi chất lạnh (R22,

tr. 212; R12, tr. 213; NH3, tr. 214).

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG

TRÌNH TỰ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH

Tìm phương trình của quá trình Quan hệ giữa các thông số trạng

thái đầu và cuối quá trình (p, v, T) Tính công thay đổi thể tích của quá

trình

Tính công kỹ thuật của quá trình Tính nhiệt trao đổi với môi trường Tính biến thiên entrôpi của quá

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

trình

CƠ SỞ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH

Định luật nhiệt động 1

dq = du + pdv; dq = di - vdp

Phương trình trạng thái khí lý

tưởng

pv = RT

Công thức xác định biến thiên u, i

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

du = CvdT; di = CpdT

 Phương trình của quá trình đa biến

dq = CvdT + pdv; dq = CpdT – vdp; dq = CndT → (Cn – Cp)dT = -vdp; (Cn – Cv)dT = pdv → (Cn – Cp)/(Cn – Cv) = -vdp/pdv = n

dlkt/dl = n (số mũ đa biến)

→ npdv + vdp = 0 → n.dv/v + dp/p = 0 → ln(vn) + ln(p) = const → pvn = const

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

p1v1

n n = p2v2

QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN (Cn = const)

Quan hệ giữa các thông số trạng

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

thái

QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN (Cn = const)

Công thay đổi thể tích

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN (Cn = const)

Công kỹ thuật Nhiệt trao đổi với môi trường

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

Biến thiên entrôpi

QUÁ TRÌNH ĐOẠN NHIỆT (Cn = 0)

Phương trình của quá trình đoạn

nhiệt

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

Thay n bằng k trong các công thức của quá trình đa biến

QUÁ TRÌNH ĐOẠN NHIỆT (Cn = 0)

Quan hệ giữa các thông số trạng

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

thái

QUÁ TRÌNH ĐOẠN NHIỆT (Cn = 0)

Công thay đổi thể tích

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

Công kỹ thuật

QUÁ TRÌNH ĐOẠN NHIỆT (Cn = 0)

Nhiệt trao đổi với môi trường

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

Biến thiên entrôpi

QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT (Cn = ±∞)

Phương trình của quá trình đẳng

nhiệt

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

Thay n bằng 1 trong các công thức của quá trình đa biến

QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT (Cn = ±∞)

Quan hệ giữa các thông số trạng

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

thái

QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT (Cn = ±∞)

Công thay đổi thể tích, nhiệt lượng

trao đổi

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

Công kỹ thuật

QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT (Cn = ±∞)

Biến thiên entrôpi

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP (Cn = Cp)

Phương trình của quá trình đẳng

áp

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

Thay n bằng 0 trong các công thức của quá trình đa biến

QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP (Cn = Cp)

Quan hệ giữa các thông số trạng

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

thái

QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP (Cn = Cp)

Công thay đổi thể tích

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

Công kỹ thuật

QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP (Cn = Cp)

Nhiệt lượng trao đổi

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

Biến thiên entrôpi

QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH (Cn = Cv)

Phương trình của quá trình đẳng

tích

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

Thay n bằng ∞ trong các công thức của quá trình đa biến

QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH (Cn = Cv)

Quan hệ giữa các thông số trạng

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

thái

QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH (Cn = Cv)

Công thay đổi thể tích

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

Công kỹ thuật

QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH (Cn = Cv)

Nhiệt lượng trao đổi

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA

Biến thiên entrôpi

BIỂU DIỄN QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN BẤT KỲ TRÊN ĐỒ THỊ p-v, T-s

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA