Bài giảng Kỹ thuật nhiệt - ĐH Phạm Văn Đồng

Bài giảng Kỹ thuật nhiệt<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG<br /> KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ<br /> *******<br /> <br /> ThS.TRƯƠNG QUANG DŨNG B - ThS. ĐÀO MINH ĐỨC<br /> <br /> BÀI GIẢNG<br /> <br /> KỸ THUẬT NHIỆT<br /> (Dùng cho bậc ĐH)<br /> <br /> Quảng Ngãi, 4/2016<br /> 1<br /> <br /> Bài giảng Kỹ thuật nhiệt<br /> <br /> LỜI NÓI ĐẦU<br /> Kỹ thuật nhiệt là một trong những môn học cơ sở ngành của sinh viên<br /> ngành cơ khí. Đây là học phần nghiên cứu nhiệt động học và cơ sở truyền nhiệt,<br /> dựa trên cơ sở các kiến thức này giúp sinh viên có thể vận dụng tính toán, thiết kế<br /> các thông số cơ bản trong hệ nhiệt động và truyền nhiệt.<br /> Bài giảng Kỹ thuật nhiệt biên soạn gồm 7 chương, nội dung trình bày<br /> gồm hai phần chính:<br /> Phần 1: “ Nhiệt động kỹ thuật”, nghiên cứu các quy luật chuyển hóa năng<br /> lượng giữa nhiệt và công.<br /> Phần 2: “ Cơ sở truyền nhiệt”, nghiên cứu các quy luật truyền nhiệt năng<br /> trong một vật hoặc giữa các vật có nhiệt độ khác nhau.<br /> Chúng tôi hy vọng với Bài giảng này phần nào tạo điều kiện cho sinh viên<br /> ngành Cơ khí tại Trường Đại học Phạm Văn Đồng có thêm tài liệu học tập và<br /> nghiên cứu học phần Kỹ thuật nhiệt.<br /> Đây là lần biên soạn đầu tiên, chắc chắn tài liệu không tránh khỏi có<br /> những sai sót. Mọi góp ý xin gửi về địa chỉ email sau: dmd2482004@yahoo.com.<br /> Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!<br /> Tháng 4-2016<br /> Nhóm biên soạn<br /> <br /> 2<br /> <br /> Bài giảng Kỹ thuật nhiệt<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> MỤC LỤC ..............................................................................................................3<br /> Chương 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG<br /> THÁI CỦA MÔI CHẤT Ở THỂ KHÍ....................................................................9<br /> 1.1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ NHIỆT..................................9<br /> 1.1.1. Máy nhiệt thuận chiều...........................................................................9<br /> 1.1.2. Máy nhiệt ngược chiều..........................................................................9<br /> 1.1.3. Môi chất ..............................................................................................10<br /> 1.1.4. Hệ nhiệt động ......................................................................................10<br /> 1. 2. SỰ THAY ĐỔI TRẠNG THÁI VÀ CHUYỂN PHA CỦA ĐƠN CHẤT<br /> ...........................................................................................................................10<br /> 1.2.1. Các quá trình .......................................................................................10<br /> 1.2.2. Các trạng thái ......................................................................................11<br /> 1.3. CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI.............................................................11<br /> 1.3.1.Thể tích riêng .......................................................................................11<br /> 1.3.2. Áp suất (chất lỏng hoặc chất khí)........................................................11<br /> 1.3.3. Nhiệt độ...............................................................................................12<br /> 1.3.4. Nội năng ..............................................................................................12<br /> 1.3.5. Năng lượng đẩy...................................................................................12<br /> 1.3.6. Entanpi ................................................................................................13<br /> 1.3.7. Entropi.................................................................................................13<br /> 1.3.8. Execgi..................................................................................................13<br /> 1.4. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA MÔI CHẤT..............................13<br /> 1.4.1. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng ............................................14<br /> 1.4.2. Phương trình trạng thái của khí thực...................................................14<br /> Chương 2:<br /> <br /> ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT VÀ CÁC QUÁ<br /> <br /> TRÌNH NHIỆT CƠ BẢN CỦA MÔI CHẤT Ở PHA KHÍ..................................16<br /> 2.1. NHIỆT, CÔNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ........................16<br /> 2.1.1. Nhiệt năng ...........................................................................................16<br /> 2.1.1.1. Khái niệm .....................................................................................16<br /> 2.1.1.2. Cách tính nhiệt..............................................................................16<br /> 2.1.1.3. Nhiệt dung riêng...........................................................................17<br /> 3<br /> <br /> Bài giảng Kỹ thuật nhiệt<br /> <br /> 2.1. 2. Công ...................................................................................................19<br /> 2.1.2.1. Khái niệm .....................................................................................19<br /> 2.1.2.2. Phân loại công ..............................................................................19<br /> 2.2. ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT...............................................20<br /> 2.2.1 Phát biểu định luật nhiệt động I ...........................................................20<br /> 2.2.2. Các dạng biểu thức của định luật nhiệt động I....................................21<br /> 2.3. CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC ..21<br /> 2.3.1. Khái niệm ............................................................................................21<br /> 2.3.1.1. Cơ sở lí thuyết để khảo sát một quá trình nhiệt động...................22<br /> 2.3.1.2. Nội dung khảo sát.........................................................................22<br /> 2.3.2. Các quá trình có một thông số bất biến...............................................23<br /> 2.3.2.1. Quá trình đa biến ..........................................................................23<br /> 2.3.2.2. Quá trình đẳng tích .......................................................................25<br /> 2.3.2.3. Quá trình đẳng áp .........................................................................26<br /> 2.3.2.4. Quá trình đẳng nhiệt .....................................................................27<br /> 2.3.2.5. Quá trình đoạn nhiệt .....................................................................28<br /> Chương 3:<br /> <br /> MỘT SỐ QUÁ TRÌNH KHÁC CỦA KHÍ VÀ HƠI ....................32<br /> <br /> 3.1. QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG........................................................................32<br /> 3.1.1. Các điều kiện khảo sát ........................................................................32<br /> 3.1.2. Các qui luật chung của quá trình lưu động .........................................32<br /> 3.1.2.1. Tốc độ âm thanh ...........................................................................32<br /> 3.1.2.2. Quan hệ giữa tốc độ và áp suất của dòng .....................................33<br /> 3.1.2.3. Quan hệ giữa tốc độ và hình dáng ống.........................................33<br /> 3.2. QUÁ TRÌNH TIẾT LƯU ..........................................................................34<br /> 3.2.1. Định nghĩa...........................................................................................35<br /> 3.2.2. Tính chất của quá trình tiết lưu ...........................................................35<br /> 3.3. MỘT SỐ QUÁ TRÌNH CỦA KHÔNG KHÍ ẨM .....................................36<br /> 3.3.1. Không khí ẩm......................................................................................36<br /> 3.3.1.1. Định nghĩa và tính chất của không khí ẩm...................................36<br /> 3.3.1.2. Phân loại không khí ẩm ................................................................36<br /> 3.3.1.3. Các đại lượng đặc trưng cho không khí ẩm .................................37<br /> 3.3.1.4. Đồ thị i-d ......................................................................................39<br /> 4<br /> <br /> Bài giảng Kỹ thuật nhiệt<br /> <br /> 3.3.2. Các quá trình của không khí ẩm..........................................................40<br /> 3.3.2.1.Quá trình sấy .................................................................................40<br /> 3.3.2.2. Quá trình điều hòa không khí .......................................................40<br /> 3.4. QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA MÁY NÉN KHÍ ....................................41<br /> 3.4.1. Các loại máy nén.................................................................................41<br /> 3.4.2. Máy nén piston một cấp ......................................................................41<br /> 3.4.2.1. Những quá trình trong máy nén piston một cấp lí tưởng .............41<br /> 3.4.2.2. Công tiêu thụ của máy nén một cấp lí tưởng................................42<br /> 3.4.3. Máy nén nhiều cấp ..............................................................................42<br /> 3.4.3.1. Quá trình nén trong máy nén nhiều cấp .......................................42<br /> 3.4.3.2. Chọn áp suất trung gian................................................................43<br /> Chương 4: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ II VÀ CHU TRÌNH CARNOT.45<br /> 4.1. KHÁI NIỆM CHUNG ...............................................................................45<br /> 4.1.1. Chu trình thuận nghịch và không thuận nghịch ..................................45<br /> 4.1.2 Chu trình thuận chiều...........................................................................46<br /> 4.1.3. Chu trình ngược chiều.........................................................................46<br /> 4.2. CHU TRÌNH CARNOT THUẬN NGHỊCH.............................................47<br /> 4.2.1. Chu trình Carnot thuận chiều ..............................................................47<br /> 4.2.2. Chu trình Carnot ngược chiều.............................................................48<br /> 4.2.3 Một vài cách phát biểu của định luật nhiệt động II..............................49<br /> 4.3. CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG ....................................................................50<br /> 4.3.1. Chu trình động cơ đốt trong ................................................................50<br /> 4.3.1.1. Khái niệm .....................................................................................50<br /> 4.3.1.2. Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp .........................................................51<br /> 4.3.1.3. Chu trình cấp nhiệt đẳng tích .......................................................53<br /> 4.3.1.4. Chu trình cấp nhiệt đẳng áp..........................................................54<br /> 4.3.2 Chu trình tuốc bin khí ..........................................................................55<br /> 4.3.2.1. Sơ đồ thiết bị và nguyên lý hoạt động của tuốc bin khí ...............55<br /> 4.3.2.2. Chu trình tuốc bin khí cấp nhiệt đẳng áp .....................................56<br /> Chương 5:<br /> <br /> DẪN NHIỆT ...............................................................................59<br /> <br /> 5.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN ..............................................................59<br /> 5.1.1. Dẫn nhiệt .............................................................................................59<br /> 5<br /> <br />