intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Nhiệt động học: Chương 4 - Nguyễn Thế Lương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:38

Thêm vào BST
Báo xấu
14
lượt xem 3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Nhiệt động học - Chương 4: Định luật 2 nhiệt động học, cung cấp cho người học những kiến thức như: Giới thiệu chung; Động cơ nhiệt, máy lạnh và bơm nhiệt; Phát biểu định luật 2 nhiệt động học; Chu trình Carnot và nguyên lý Carnot; Exergy của hệ nhiệt động;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nhiệt động học: Chương 4 - Nguyễn Thế Lương

  1. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 1 4.1 Giới thiệu chung - Định luật (ĐL) 1 nhiệt động học: bảo toàn, biến đổi năng lượng: - Không chỉ điều kiện xảy ra quá trình, VD: - Điện (qua điện trở) → nhiệt Ngược lại: không thể - Nhiệt không làm quay cánh quạt gió
  2. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 2 - Thỏa mãn ĐL 1 chưa đủ để xảy ra quá trình nhiệt động - → cần điều kiện nêu trong ĐL 2 - ĐL 2 cung cấp những phương tiện: • Dự đoán chiều hướng diễn biến • Xác định điều kiện trạng thái cân bằng • Xác định hiệu suất lý thuyết tối ưu cho chu trình trong động cơ, máy lạnh…
  3. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 3 4.2 Động cơ nhiệt, máy lạnh và bơm nhiệt High Temp SOURCE 4.2.1 Động cơ nhiệt Qin - Công → Năng lượng (NL) khác: Heat dễ dàng Engine Wnet,out - Ngược lại: không dễ Qout - Nhiệt → công: Động cơ (ĐC) nhiệt, Low Temp SINK VD: • ĐC đốt trong (xăng, diesel…)
  4. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 4 • Tuabin hơi • Tuabin khí High Temp SOURCE • ĐC phản lực Qin - Đặc trưng của động cơ nhiệt: Heat • Nguồn nóng cấp nhiệt Qin (𝑄1 ) (lò Engine Wnet,out đốt, buồng phản ứng, NL mặt Qout trời…) Low Temp SINK • Một phần NL nhiệt biến thành công ngoài W net,out (𝐿 𝑛) (quay bánh xe ô tô, máy phát điện, máy công tác…)
  5. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 5 • Thải một phần NL ở dạng nhiệt Qout (𝑄2) cho nguồn lạnh (khí quyển, sông, biển…) High Temp • Môi chất công tác: khí, hơi SOURCE • Hoạt động theo chu trình thuận Qin • Hiệu suất nhiệt: Heat 𝑊 𝑛𝑒𝑡,𝑜𝑢𝑡 𝑄 𝑖𝑛 −𝑄 𝑜𝑢𝑡 𝑄 𝑜𝑢𝑡 Engine 𝑡 = 𝑄 𝑖𝑛 = 𝑄 𝑖𝑛 =1− 𝑄 𝑖𝑛 = 1− Wnet,out 𝑄2 𝑞2 Qout =1− (4-1) 𝑄1 𝑞1 Low Temp q1: tổng lượng nhiệt đưa vào cho môi chất trong các quá trình cấp SINK nhiệt của chu trình q2: tổng lượng nhiệt do môi chất nhả ra trong các quá trình nhả nhiệt của chu trình
  6. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 6 - ĐC phản lực:  𝑡 : 4% - ĐC hơi nước:  𝑡 : 10% High Temp SOURCE - Tuabin hơi nước:  𝑡 : 40% Qin - Tuabin khí, ĐC đốt trong:  𝑡 : 50% Heat Engine Wnet,out Qout Low Temp SINK
  7. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 7 4.2.2 Máy lạnh và bơm nhiệt TH QH - Thiết bị chuyển nhiệt từ nơi có Wnet, in Refri- nhiệt độ thấp đến nơi có nhiệt độ gerator cao QL - Máy lạnh quan tâm nhiệt lấy đi TL từ nơi nhiệt độ thấp 𝑄 𝐿 TH - Bơm nhiệt: Quan tâm nhiệt cấp QH cho nơi có nhiệt độ cao 𝑄 𝐻 Heat Wnet, in Pump - Hoạt động theo chu trình ngược QL - Sử dụng môi chất làm lạnh TL
  8. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 8 - Máy lạnh: hệ số làm lạnh: TH QH 𝑞2 𝜀= (4-2) Wnet, in 𝑙 Refri- gerator 𝜀 ≤> 1 QL - Bơm nhiệt: hệ số bơm nhiệt: TL 𝑞1 𝜑= (4-3) TH 𝑙 QH 𝜑>1 Wnet, in Heat Pump - Thay 𝑞1 = 𝑞2 + 𝑙 vào (4-3): QL 𝑞1 𝑞2 +𝑙 - 𝜑= = = 𝜀+1 (4-4) TL 𝑙 𝑙
  9. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 9 4.3 Phát biểu định luật 2 nhiệt TH QH động học Wnet, in Refri- - Phát biểu của Kelvin-Planck: gerator 𝑞2 QL • Từ (4-1)  𝑡 = 1 − với 𝑞2 luôn > 𝑞1 TL 0, tức  𝑡 luôn < 1: TH • Không có động cơ nhiệt chỉ nhận QH nhiệt từ nguồn nóng mà không mất Heat Wnet, in Pump nhiệt cho nguồn lạnh QL TL
  10. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 10 - Phát biểu của Claudius: TH QH • Nhiệt chỉ tự truyền từ vật nóng hơn Wnet, in Refri- sang vật lạnh hơn mà không bao gerator giờ truyền theo chiều ngược lại QL TL • Ngược lại: phải tốn NL: không có máy lạnh không tiêu thụ NL TH QH Heat Wnet, in Pump QL TL
  11. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 11 4.4 Chu trình Carnot và nguyên lý Carnot 4.4.1 Khái niệm chung - ĐC nhiệt, máy lạnh, bơm nhiệt: Máy biến đổi NL nhiệt công - Dùng môi chất công tác (MCCT) thực hiện biến đổi NL - MCCT biến đổi trạng thái qua các quá trình tạo thành một chu trình (khép kín) - Công của chu trình là tổng công các quá trình tạo thành chu trình
  12. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 12 - Chu trình thuận nghịch: gồm các quá trình đều thuận nghịch - Chu trình không thuận nghịch: có quá trình không thuận nghịch: chu trình thực (luôn có tổn thất) - Chu trình Carnot: chu trình thuận nghịch đặc biệt: chuẩn so sánh, đánh giá các chu trình nhiệt động 4.4.2 Chu trình Carnot thuận chiều - Cho động cơ nhiệt
  13. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 13 - KS Pháp Sadi Carnot, 1824 - Gồm 4 quá trình thuận nghịch - 1-2 (a-b): nhận nhiệt đẳng nhiệt từ nguồn nóng 𝑇 𝐻 (𝑇1) = const - 2-3 (b-c): giãn nở đoạn nhiệt, 𝑄23 = 0 - 3-4 (c-d) nhả nhiệt đẳng nhiệt cho nguồn lạnh 𝑇 𝐿 (𝑇2) = const - 4-1 (d-a): nén đoạn nhiệt: 𝑄41 = 0
  14. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 14 - Công của chu trình = tổng công các quá trình = công giãn nở - công nén • Công giãn nở: 𝑊123 = 𝑉3 ‫𝑉׬‬ 𝑝𝑑𝑉 ~ 𝐴123𝑉3 𝑉11 1 • Công nén, tương tự: 𝑊341 ~ 𝐴3𝑉3 𝑉1143 • Công chu trình: • 𝑊 𝑛𝑒𝑡,𝑜𝑢𝑡 = 𝑊123 − 𝑊341 ~ 𝐴12341
  15. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 15 - Hiệu suất nhiệt (4-1): 𝑊 𝑛𝑒𝑡,𝑜𝑢𝑡 𝑄𝐿 • 𝑡 = = 1− 𝑄𝐻 𝑄𝐻 • 1-2 & 3-4: T = const: (3-49): 𝑉2 • 𝑄 𝐻 = 𝑄12 = 𝐺𝑅𝑇 𝐻 𝑙𝑛 𝑉1 𝑉3 • 𝑄 𝐿 = 𝑄34 = 𝐺𝑅𝑇 𝐿 𝑙𝑛 𝑉4 • 2-3 & 4-1: Q = 0: (3-42): 𝑘−1 𝑘−1 • 𝑇 𝐻 𝑉2 = 𝑇 𝐿 𝑉3 • 𝑇 𝐿 𝑉4 𝑘−1 = 𝑇 𝐻 𝑉1 𝑘−1
  16. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 16 𝑉3 𝑉2 • → = thay vào 𝑄 𝐻 , 𝑄 𝐿 & 𝑡 𝑉4 𝑉1 𝑇𝐿 𝑇2 • 𝑡 = 1 − =1− (4-5) 𝑇𝐻 𝑇1 - Ghi chú: CM (4-5) dễ hơn bằng 𝑇 − 𝑆: • 𝑄 𝐻 (𝑄1 ) = 𝑄 𝑎𝑏 = 𝑇1 ∆𝑆 • 𝑄 𝐿 𝑄2 = 𝑄 𝑐𝑑 = 𝑇2 ∆𝑆 𝑄𝐿 𝑇𝐿 𝑇2 • 𝑡 = 1 − =1− =1− 𝑄𝐻 𝑇𝐻 𝑇1
  17. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 17 - Kết luận: •  𝑡 chu trình Carnot chỉ 𝑇 𝐻 & 𝑇 𝐿 ,  môi chất •  𝑡 chu trình Carnot luôn < 1 •  𝑡 chu trình Carnot >  𝑡 mọi chu trình thực cùng 𝑇 𝐻 & 𝑇 𝐿 • CM: vẽ một CT bất kỳ với abcd bao quanh, qui về CT carnot tương đương có 𝑇1 thấp hơn và 𝑇2 cao hơn
  18. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 18 4.4.3 Chu trình Carnot ngược chiều - Cho máy lạnh, bơm nhiệt - Gồm 4 quá trình thuận nghịch như CT thuận chiều (4.4.2) - Ngược chiều kim đồng hồ - 𝑄 𝐿 : nhiệt hấp thụ từ nơi nhiệt độ thấp 𝑄 𝐿 = 𝑇 𝐿 ∆𝑆
  19. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 19 - 𝑄 𝐻 : nhiệt nhả vào nơi nhiệt độ cao 𝑄 𝐻 = 𝑇 𝐻 ∆𝑆 - 𝑊 𝑛𝑒𝑡,𝑖𝑛 : công thực hiện chu trình 𝑊 𝑛𝑒𝑡,𝑖𝑛 = 𝑄 𝐻 − 𝑄 𝐿 - Hệ số làm lạnh (4-2): 𝑄𝐿 𝑄𝐿 • 𝜀= = 𝑊 𝑛𝑒𝑡,𝑖𝑛 𝑄 𝐻 −𝑄 𝐿 𝑇𝐿 • 𝜀= (4-6) 𝑇 𝐻 −𝑇 𝐿
  20. Chương 4. Định luật 2 nhiệt động học 20 - Hệ số bơm nhiệt (4-4): 𝑇𝐿 • 𝜑 = 𝜀+1= +1 𝑇 𝐻 −𝑇 𝐿 𝑇𝐻 • 𝜑= (4-7) 𝑇 𝐻 −𝑇 𝐿 - Kết luận (tương tự 4.4.2): • 𝜀, 𝜑 chu trình Carnot chỉ 𝑇 𝐻 & 𝑇 𝐿 ,  môi chất • 𝜀, 𝜑 chu trình Carnot > 𝜀, 𝜑 mọi chu trình thực cùng 𝑇 𝐻 & 𝑇 𝐿
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
6=>0