1/2009
Chương 7 (phần cuối) :
7.5 Các quá trình nhiệt động cơ bản của KK ẨM
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
(cid:190) 1) Quá trình gia nhiệt và làm lạnh không khí
(cid:190) 2) Quá trình bốc hơi, tăng ẩm
(cid:190) 3) Hỗn hợp của các dòng không khí
p.1p.1
(cid:190) 4) Quá trình sấy
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
1 Quá trình gia nhiệt và làm lạnh KK
a) Quá trình GIA NHIỆT không khí
Ga , d , T1 , I1
Ga ,d, T2 , I2
(cid:190)
Q
d = const
)
(cid:190) Sau khi gia nhiệt
E ntanpi I (kJ/kg a)
ϕ = 30 %
ϕ = 8 0 %
t2 (oC) > t1 (oC)
ϕ = 1 0 0 %
ϕ2 < ϕ1 8
a g k / g ( d i ơ h a ứ h c ộ Đ
1 d = const 2
Q
I
−
=
(cid:190) Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình GIA NHIỆT )1
30oC 14oC
( IG a
12
2
kJ
kga
p.2p.2
kJ/kga
Nhiệt độ t (oC)
1/2009
b) Quá trình LÀM LẠNH không khí
(cid:190) Làm lạnh KK trên nhiệt độ điểm sương
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
)
ϕ = 100 %
Q
I
=
−
12
(quá trình 1-2 trên hình) d = const
( IG a
1
)2
a g k / g ( d
ϕ = 50 %
ϕ = 30 %
E ntanpi I (kJ/kg a)
14
kJ kga kJ/kga 3
10.6
(cid:190) Làm lạnh KK dưới nhiệt độ điểm sương (quá trình 1-4 trên hình)
1 2 4
40oC
* Lượng nước ngưng tụ:
tđs = 19oC Nhiệt độ t (oC)
I
−
=
15oC
14
1
Nhiệt lượng lấy đi:
kJ kga
Gn = Ga (d1 – d4) )4 ( Q IG a kJ/kga
p.3p.3
1/2009
c) Quá trình KHỬ ẨM (giảm ẩm) không khí
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
)
Làm lạnh Gia nhiệt
ϕ = 100 %
a g k / g ( d
1 2 3
ϕ 1
E ntanpi I (kJ/kg a)
KK ẩm
ϕ 3
p = 1 at 1 2 d1 d2=d3 3
Gn
t2
Ga ϕ2 = 100% t2 < t1 d2 < d1 Ga ϕ3 t3 > t2 d3 = d2 t3 t1 Nhiệt độ t (oC) Ga ϕ1 t1 d1
Làm lạnh dưới nhiệt độ điểm sương Gia nhiệt 2 3 1
(1 phần hơi nước ngưng tụ thành nước) d = const
G
d
(
kg
)
=
−
)
n
( dG a
1
2
p.4p.4
Lượng nước ngưng tụ:
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM Ví dụ 7.2 sách “Nhiệt động lực học KT”
làm lạnh KK ẩm gia nhiệt t3 = 30oC
t1 = 30oC ϕ1 = 50% t2 = 10oC ϕ2 = 100% Vk = 280 m3/ph p = 1.013 bar
Gn ngưng tụ
Xác định:
a) Lưu lượng khối lượng KK khô qua hệ thống Ga (kg/ph) b) Lượng nước ngưng tụ trong 1h Gn (kg/h) c) Độ ẩm KK khi ra khỏi thiết bị ϕ3 (%) d) Năng suất máy lạnh cần thực hiện Q12 (kW)
ph1 , có ( pa1 , Vk , t1 ) Ga pa1 = p – ph1
a) Biết (t1 , ϕ1) b) Gn = Ga (d1-d2) Cần tính d1 , d2 từ trạng thái 1 và 2 đã biết
c) Trạng thái 3 đã biết (t3 , d3 = d2 ) ϕ3
p.5p.5
d) Năng suất máy lạnh cần thực hiện: Q12 = Ga (I1-I2)
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
2 Quá trình bốc hơi, tăng ẩm
(cid:190) Có thể tăng độ ẩm của KK bằng 2 cách phun khác nhau:
)
I
=
c
o
ϕ 2
n st
a g k / g ( d
E ntanpi I
ϕ 1
a) Phun bằng nước lạnh : quá trình này có I = const
0 %
0
d2 d1
ϕ = 1
2
1
t1
t2
G
d
)
kg
/
h
=
w
( dG a
2 −
1
Lượng nước cần phun vào:
t (oC)
G
d
)
=
−
ϕ2 = 100% Tăng ẩm = phun nước Ví dụ 7.4: KK ẩm có Ga = 90 kg/ph t2 ? Gw ? t1 = 40oC ϕ1 = 20%
w
dG ( a
2
1
d1 , I1 d2 Biết (t1, ϕ1)
Có ϕ2 , I2 = I1 p.6p.6
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
b) Phun bằng hơi nước
)
(t2, d2, I2) KK ẩm (t1, d1, I1)
ϕ 2
a g k / g ( d
G1 = Ga+Gh1 G2 = Ga+Gh2
E ntanpi I
d2
0 %
0
2
ϕ = 1
d1
ϕ 1
Hơi nước (Gw , ih3) 1
G
G
G
=
+
h
2
1 h
w
t2
G
d
)
=
−
* Pt cân bằng chất:
t1 t (oC)
w
dG ( a
2
1
Lượng hơi nước phun thêm vào:
=
iGIG + hw
1
a
3
IG a
2
(kg/h) * Pt cân bằng năng lượng:
Ví dụ 7.3: KK ẩm có Ga = 90 kg/ph tk1 = 22oC tư1 = 9oC Tăng ẩm = phun hơi nước bão hòa khô (110oC, Gw=52 kg/h) t2 ? ϕ2 ? I2 ?
d2 d1 , I1 Có (Gw, Ga, d1)
p.7p.7
t2 , ϕ2 Biết (tk1, tư1) Hơi bão hòa khô 110oC ih3 Có (Gw, Ga, I1, ih3) I2
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
3 Hỗn hợp của các dòng không khí
p.8p.8
1/2009
(cid:190) Hai trường hợp hòa trộn KK thường gặp trong thực tế:
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
I 2
)
I 3
a) Hỗn hợp đoạn nhiệt của các dòng KK
d2
a g k / g ( d
I 1
Ga1 2 t1 , d1 , I1
d3
0 %
0
t3 , d3 , I3 3
ϕ = 1
d1
Ga3 Ga2 t2 , d2 , I2 1
t3
t2
3 nằm trên đoạn thẳng nối 1 và 2
t1 t (oC)
t
=
3
11 a G
2
a
a 1
G
G
G
+
=
a 1
a
2
a
3
1
2
2
IGIG +
=
d
=
a 1
1
a
2
2
IG a 3
3
3
1 a G
a G
a
dGdG +
=
a 1
1
a
2
2
dG a 3
3
2
1
2
I
=
3
a G
1 a G
tGtG + 22 a G + dGdG + + 1 a 2 IGIG + +
a
2
a 1
p.9p.9
Từ:
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
I 2
)
b) Hỗn hợp phi đoạn nhiệt của các dòng KK
I M
Gia nhiệt Q
d2
I 1
a g k / g ( d d3=dM
0 %
0
ϕ = 1
d1
2 Ga1 3 t1 , d1 , I1 M t3 , d3 , I3
tM
t2
M Ga3 1 Ga2 t2 , d2 , I2
t3
t1 t (oC)
t
=
M
a G
11 a G
a
2
a 1
1
2
2
d
=
M
1 a G
a G
2
a
d =3 Md t3 đã biết
2
1
2
I
=
M
a G
1 a G
tGtG + 22 + dGdG + + 1 a IGIG + +
a
2
a 1
p.10p.10
Ta có: Các thông số còn lại tại 3
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
Ví dụ 7.5:
I 2
)
I 3
d2
a g k / g ( d
I 1
V1 = 142 m3/ph p1 = 1 bar d1 = 0.002 kg/kga t1 = 5oC
2 (1)
d3
0 %
0
ϕ = 1
3 (3)
d1
t3
t2
t3 ? d3 ? I3 ? (2) 1
t1 t (oC)
V2 = 425 m3/ph p2 = 1 bar ϕ2 = 50 % t2 = 24oC
Biết (t1, d1) I1 , ph1 Ga1 (kg/ph) Từ (ph1, V1 , T1)
Ga2 (kg/ph) Biết (t2, ϕ2) I2 , ph2 Từ (ph2, V2 , T2)
Có Ga3, t3, d3, I3, ϕ3
p.11p.11
Ga1, t1, d1, I1 Ga2, t2, d2, I2
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
4 Quá trình SẤY
ϕ2
I2
2
I
ϕ = 100%
t2
ϕ3 t3
I=const 3
Q
ϕ1
1
I1
t1
ϕ1, t1 ϕ2, t2 ϕ3, t3
d1 = d2
d3 > d1
Gia nhiệt Buồng sấy
d
- KK lạnh ban đầu ở trạng thái 1 được gia nhiệt đến trạng thái 2. Quá trình 1-2 có tính chất: d = const
- Sau đó KK nóng ở trạng thái 2 thổi qua buồng sấy, lấy đi một lượng hơi nước (hút ẩm) từ các vật cần sấy. Quá trình 2-3 có tính chất : I = const
G
d
=
−
n
(kg/h)
( dG a
3
* Lượng hơi nước lấy đi từ vật sấy:
I
=
−
* Nhiệt lượng cần cung cấp cho bộ gia nhiệt: (kJ/h)
)1 ( IGQ
a
)1
2
p.12p.12
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
Ví dụ 7.6:
Bộ gia nhiệt Buồng sấy
t2 = 95oC t3 = 35oC KK
t1 = 20oC ϕ1 = 60 %
Tính:
a) Lưu lượng gió (KK) V (m3/h) cần cung cấp nếu biết lượng nước cần phải lấy đi là Gn = 50 kg/h b) Lưu lượng hơi Gh (kg/h) mà lò hơi cần cung cấp cho bộ gia nhiệt nếu biết hơi sử dụng trong lò hơi là hơi bão hòa khô, nhiệt độ nước ngưng thải là 100oC , áp suất đồng hồ lò hơi chỉ 4 bar.
3 hm /
)
(
V =
GRT p
GG ≈
=
a
d
1
3
I
)
1
G n d − b) Lưu lượng hơi mà lò hơi cung cấp:
G
(
kg
/
h
)
=
=
h
a) Lưu lượng gió cần cung cấp: cần tính G (kg/h)
I
Q 12 I −
2 −
h
5
n
6
h
5
6
n
− I I h
′′=5 I
cần xác định d1 , d3 (kg/kga) ( IG a I
6nI
p.13p.13
- Hơi trong lò hơi là bão hòa khô (ph = 4 +1= 5 bar, x = 1) - Nước ngưng thải từ lò hơi (100oC, 5 bar)
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
BÀI TẬP
Bài 1: Dòng không khí ẩm có áp suất p = 0.1 MPa nhiệt độ t1 = 30oC, độ ẩm tương đối ϕ1 = 0.8 được làm lạnh đến nhiệt độ t2 = 10oC để khử ẩm, sau đó được gia nhiệt đến t3 = 20oC để thổi vào phòng
a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị I-d b) Xác định các thông số cần thiết tại các điểm 1, 2 , 3 c) Xác định lượng nước ngưng tụ mw (kg/h), năng suất lạnh của thiết bị Qo (kW) biết lưu lượng của dòng không khí Ga = 50 kg/ph
Bài 2: Không khí ở trạng thái ban đầu có nhiệt độ t1 = 20oC, độ ẩm ϕ1 = 60%, áp suất p1 = 0.1 MPa được thổi qua calorifer để gia nhiệt đến nhiệt độ t2 = 50oC, sau đó thổi vào buồng sấy, nhiệt độ ra khỏi buồng sấy t3 = 30oC a) Biểu diễn quá trình trên đồ thị I-d b) Xác định độ ẩm không khí ra khỏi buồng sấy ϕ3 c) Xác định lượng KK cần thiết để bốc hơi 1kg nước từ vật sấy
p.14p.14
d) Tính nhiệt lượng cung cấp cho calorifer
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
ĐÁP ÁN
Bài 1:
b) Thông số tại 1, 2, 3
I1
d
.0
622
*
.0
022
kg
/
kg
=
=
1
a
80%
1 hbh p
ϕ p −
p 1 ϕ
ϕ = 100%
1
1 hbh
30oC
1
I
(
2500
9.85
kJ
/
+
=
1
t += 1
)2 dt 1
1
akg
3
ϕ1
I Điểm 1: t1=30oC (cid:198) phbh1 = 0.04241 bar
20oC I2
10oC
2
2
d
622.0
*
.0
0078
kg
/
kg
=
=
2
a
p 2500
t
I
(
5.29
kJ
/
2 =
=
+
d2 = d3
d1
p ϕ hbh 2 p ϕ − 2 hbh )2 dt + 2
2
2
2
Điểm 2: t2=10oC (cid:198) phbh2 = 0.012277 bar
d
c)
akg Điểm 3: t3=20oC (cid:198) phbh3 = 0.02337 bar / d kg
.0
d
=
=
akg
3
2
0078 dp
m
d
71.0
kg
/
ph
=
−
=
w
2
1
53.0
=
=
ϕ 3
.0
622
p
3 +
I
) )
( dG a ( IG a
2
Q
03.47
kW
=
=
o
I
t
pd 3 2500
6.39
kJ
/
=
hbh 3 ( +
=
− 1 60
3
3
hbh 3 )2 dt + 3
3
akg
p.15p.15
1/2009
Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM
Bài 2:
ϕ2
I2
2
I b) Xác định ϕ3
ϕ = 100%
t2
Biết (t1, ϕ1) (cid:198) d1, I1
ϕ3 t3
I=const 3
ϕ1
1
I1
Biết (t2, d2 = d1) (cid:198) I2
t1
Biết (t3, I3 = I2) (cid:198) d3 (cid:198) ϕ3
d1 = d2
d3 > d1
c) Xác định lượng KK cần thiết để bốc hơi 1kg nước từ vật sấy
(
kg
)
1 kg KK khô tải được (d3 – d1) kg nước d
d
1
(
kg
)
Lượng KK ẩm cần thiết để tải 1 kg nước từ vật sấy là:
1 d
1 d − 3 d + 1 d −
3
1
d) Nhiệt lượng cung cấp cho calorifer:
Q
I
I
(
kJ
)
=
−
(
)
12
2
1
1 d
d + 1 d −
3
1
p.16p.16
Lượng KK khô cần thiết để tải 1 kg nước từ vật sấy là:
