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