1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
Chương 4: Exergy (Tự tham khảo)
Chương 5: Chất thuần khiết (CTK)_Phần 1
5.1 Pha của chất thuần khiết
Quá trình: - Nóng chảy (Đông đặc) - Sôi (Ngưng tụ)
- Thăng hoa
5.2 Quá trình hóa hơi đẳng áp
5.3 Cách xác định các thông số trạng thái của CTK
p.1p.1
Đồ thị T-v, p-v, …
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
5.1 Pha của chất thuần khiết
(cid:190) Định nghĩa:
Chất thuần khiết là chất có tính đồng nhất
và ổn định về thành phần hóa học
(cid:190) Phân loại:
- Nhóm 1: có v gia tăng khi đông đặc (H2O)
(cid:190) Sự biến đổi pha của CTK:
- Nhóm 2: có v suy giảm khi đông đặc (CO2, ..)
p
p
Lỏng
Lỏng
Điểm tới hạn Điểm tới hạn
Rắn
Rắn
Hơi
Hơi
T
T
Điểm 3 thể Điểm 3 thể
NHÓM 1 (H2O)
NHÓM 2 (CO2)
p.2p.2
1/2009
Ví dụ: các quá trình biến đổi pha của NƯỚC
p
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
Lỏng
Điểm tới hạn
1 2 3 4 5
Rắn
Điểm 3 thể
3’ 1’ 2’
Hơi
T
Nóng chảy Đông đặc
Sôi Ngưng tụ
HƠIHƠI
LỎNGLỎNG
RẮNRẮN
Thăng hoa
p.3p.3
1/2009
p.4p.4
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
5.2 Quá trình hóa hơi đẳng áp: đồ thị T-v
Vd: xét quá trình gia nhiệt đẳng áp cho 1 kg nước
Lỏng sôi
Hơi quá nhiệt
Hơi bão hòa ẩm
p.5p.5
Hơi bão hòa khô Lỏng chưa sôi
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
Đồ thị p-v của quá trình hóa hơi đẳng áp
p
Lỏng chưa sôi
Hơi bão hòa ẩm
Hơi quá nhiệt
1 at
1
2
Lỏng sôi
Hơi bão hòa khô
v
p.6p.6
1/2009
p
K (Điểm tới hạn)
p
p3
T
3”
3’
= c
o
n
x
p2
st
=
2’
2”
c
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
x
o
x = 0
n
=
p1
s
t
1
1’
1”
v
v
(cid:190) Tại trạng thái hơi bão hòa ẩm : p và T không đổi
(cid:190) Để xác định 1 trạng thái nhất định của hỗn hợp LỎNG-HƠI ở trạng thái hơi bão hòa ẩm (cid:198) khái niệm ĐỘ KHÔ x:
x
0;
1
=
=
x ≤≤
G h G
G h GG +
l
h
x = 0: trạng thái lỏng sôi (có v’, i’, s’)
p.7p.7
x = 1: trạng thái hơi bão hòa khô (có v”, i”, s”)
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
5.3 Cách xác định các thông số trạng thái của CTK
(cid:190) Hơi nước là khí thực (cid:198) phải dùng BẢNG hoặc đồ thị để tính
p
Trạng thái nước chưa sôi (Điểm 1): Bảng 3 (Phụ lục 2): nước chưa sôi và hơi quá nhiệt
x
=
c
1 2 3 4 5
x
o
Bảng 1&2 (Phụ lục 2): nước và hơi nước bão hòa
x = 0
n
=
s
t
Trạng thái hơi bão hòa ẩm (Điểm 2, 3, 4):
1
v
p.8p.8
Trạng thái hơi quá nhiệt (Điểm 5): Bảng 3 (Phụ lục 2): nước chưa sôi và hơi quá nhiệt
1/2009
a/ Trường hợp nước chưa sôi hoặc hơi quá nhiệt
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
p Bảng 3 (Phụ lục 2): Nước chưa sôi và hơi quá nhiệt v, i, s
T
20 40 60 80 100 120 … T oC
p bar …. …
v (m3/kg) 0.001 0.001 0.001 0.001 1.695 1.795
1.0 i (kJ/kg) 83.7 167.5 251.1 334.9 2676 2717
s (kJ/kg.K) 0.296 0.572 0.831 1.075 7.361 7.465
…. …
Chú ý: nội năng u có thể tính từ:
u = i - pv
p.9p.9
1/2009
b/ Trường hợp hơi bão hòa ẩm: vì p phụ thuộc vào T
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
Bảng 1 (Phụ lục 2): Nước và hơi nước bão hòa (theo nhiệt độ)
Hoặc Bảng 2 (Phụ lục 2): Nước và hơi nước bão hòa (theo áp suất)
Ví dụ:
Bảng 1 (Phụ lục 2): Nước và hơi nước bão hòa (theo nhiệt độ)
T oC
p bar
v’ m3/kg
v” m3/kg
ρ” kg/m3
i’ kJ/kg
i” kJ/kg
r kJ/kg
s’ kJ/kg.K
s” kJ/kg.K
2501
0.006
0.001
206.3
0.005
0
2501
0
9.154
0.01
…
…
1.013
0.001
1.673
0.598
419.1
2676
2257
1.307
7.355
100
1.208
0.001
1.419
0.705
440.2
2683
2243
1.363
7.296
105
…
p.10p.10
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
Ví dụ: xác định trạng thái và các thông số trạng thái của H2O tại:
1) t = 45oC; v = 0.00101 m3/kg
Giải: t = 45oC (cid:198) bảng hơi bão hòa theo nhiệt độ (Bảng 1)
(cid:198) v’ = 0.0010099 m3/kg (cid:198) v = v’ : trạng thái nước sôi
(cid:198) i = i’ = 188.4 kJ/kg ; s = s’ = 0.6384 kJ/kg.K
2) p = 2 MPa; s = 7.366 kJ/kg.K
p = 2 Mpa = 20 bar (cid:198) bảng hơi bão hòa theo áp suất (Bảng 2) Giải:
(cid:198) s’ = 2.447 kJ/kg.K ; s” = 6.340 kJ/kg.K (cid:198) s > s” : hơi quá nhiệt (cid:198) bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt: ( với p = 20 bar ; s = 7.366 kJ/kg.K)
(cid:198) T nằm giữa 450oC và 500oC (cid:198) dùng phép NỘI SUY đế tính T, v, i
p.11p.11
u thì tính từ định nghĩa: u = i - pv
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
3) p = 0.7 MPa; i = 2600 kJ/kg
p = 0.7 Mpa = 7 bar (cid:198) bảng hơi bão hòa theo áp suất (Bảng 2) Giải:
(cid:198) nhiệt độ sôi ts = 164.96oC ; i’ = 697.2 kJ/kg ; i” = 2764 kJ/kg
(cid:198) i’ < i < i” : trạng thái hơi bão hòa ẨM
p.12p.12
Để tính các thông số còn lại (v, s) (cid:198) phải tính thông qua độ khô x
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
Phương pháp xác định các thông số trạng thái của hơi bão hòa ẩm
p
* Ứng với áp suất p1 (cid:198) T1 (sôi) tương ứng
p1
x
=
c
1’ * Vì trạng thái 1 nằm giữa 1’ và 1”, ta luôn có: 1 1”
x
o
x = 0
n
=
s
t
1
v’ < v < v” i’ < i < i” s’ < s < s”
v
* Nếu đặt φ là 1 thông số nào đó trong 3 thông số (v, i, s), nội suy ta có:
x
φ
+′ ′′ φφ
=x
( x1 −=
)
1”
′− φφ ′−′′ φφ
1
φ” φ φ’ 1’
p.13p.13
x 0 x 1
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
3) p = 0.7 MPa; i = 2600 kJ/kg
p = 0.7 Mpa = 7 bar (cid:198) bảng hơi bão hòa theo áp suất (Bảng 2) Giải:
(cid:198) nhiệt độ sôi ts = 164.96oC ; i’ = 697.2 kJ/kg ; i” = 2764 kJ/kg
(cid:198) i’ < i < i” : trạng thái hơi bão hòa ẨM
x
92.0
=
=
=
2600 2764
697 697
2. 2.
− −
′− i i ′−′′ i i
′′
v
vx
+′
Để tính các thông số còn lại (v, s) (cid:198) phải tính thông qua độ khô x
( −= 1
) vx
′′
s
sx
+′
( −= 1
) sx
p.14p.14
