Bài tập ứng dụng kỹ thuật nhiệt: Phần 1

Chia sẻ: Minh Nhân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:119

Thêm vào BST

Báo xấu

85
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 1 cuốn "Bài tập kỹ thuật nhiệt" cung cấp cho người học các bài tập về: Những khái niệm cơ bản và phương trình trạng thái của môi chất ở pha khí, định luật nhiệt thứ nhất và các quá trình cơ bản của môi chất ở pha khí và hơi,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài tập ứng dụng kỹ thuật nhiệt: Phần 1

P H Ạ M LÊ D Ầ N - Đ Ặ N G Q U Ố C P H Ú B À I T Ậ P C ơ S Ở ^ K i T H U 6 T N H I Ệ T
PGS. T& PHẠM LÊ DẰN GS. T& ĐẶNG QUỐC PHÚ B À I T Ậ P C O S Ỏ K Ĩ T H U Â T N H I Ê T (Tái bản lân thứ bảy) ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯNG TAM HỌC L I Ệ U NHÀ XUẤT BẨN GIÁO DỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
- 2006/CXB/49 -1860/GD M ã số: 7B240T6-DAI Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
LÒI NÓI ĐẦU (Lần xuất bản thứ 4) Từ năm 1991, Nhà xuất bản Giáo dục đã xuất bản cuốn bài giảng "Cơ sờ kỉ thuật nhiệt". Để có tài liệu hoàn chỉnh và dòng bộ, chúng tôi biên soạn cuốn "Bài tập Cơ sỏ kỉ thuật nhiệt", đã xuất bản vào các năm 1992, 1995, 1998 uà lần này xin tái bản có bổ sung và sửa chữa. Sách gồm hai phần : Phần "Nhiệt động kỉ thuật" có 5 chương do PGS. PTS. Phạm Lê Dần, nguyên Chù tịch Hội đồng môn học Kỉ thuật nhiệt của Bộ Giáo dục và Đào tạo biên soạn uà phàn "Truyền nhiệt" có 4 chương do GS. TS. Đặng Quốc Phú, hiện là Chủ nhiệm Bộ môn Máy lạnh và Thiết bị nhiệt trường Đại học Bách khoa Hà Nội biên soạn. Mỗi chương đều có phần tóm tát lý thuyết, công thức, đè bài, đáp'số, và nhiều b ài có hướng dẫn, cuối sách có phàn phụ lục cung cấp đủ số liệu cần thiết đế làm bài tập. Các bài tập có nhiêu mức độ khác nhau, nên cuốn sách còn có thề dùng cho các trường trung cấp kỉ thuật, cao đẳng, và cũng có thể dùng cho sinh viên các ngành học sâu, học viên cao học, hoặc nghiên cứu sinh thuộc ngành nhiẹt. Chúng tôi dã hết sức cố gắng kế thừa, cập nhật những kinh nghiêm tốt ờ trong nước củng như ngoài nước, dã sửa chữa sau các làn xuất bản, nhưng chác vẫn không tránh khỏi những thiếu sót và nhầm lẫn nhỏ. Chúng tôi rát vui mừng khi dược bạn dọc sử dụng và góp ý kiến. Xin chăn thành cảm an bạn dọc. Các tác giả 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
PHẦN MỘT NHIỆT ĐỘNG Kĩ THUẬT CHƯƠNG Ì NHỮNG KHÁI NIỆM CO BẤN VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA M Ô I CHÁT Ỏ PHA KHÍ A - TÓM TẮT NỘI DUNG 1. Định luật pha của Gibbs V = c + 2 - p (1-10) V - số t h ô n g số độc lập t ố i t h i ể u cần t h i ế t đ ể xác định m ộ t trạng thái ; c - số t h à n h p h ầ n đổng n h ấ t t r o n g h ệ ; p - số pha c ù n g t ổ n t ạ i t r o n g h ệ . 2. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng Đ ố i với Ì k g k h í lí t ư ở n g : pv = RT (l-12a) Đ ố i với G kg khí lí t ư ở n g : pV = GRT (l-12b) Đối với Ì kmôl (//kg) khí lí t ư ở n g : pV// = R//.T (l-12c) p - á p suất t u y ệ t đ ố i , đơn vị ở đ â y d ù n g N / m 2 (Pa) • T - n h i ệ t độ t u y ệ t đ ố i , K ; V - t h ể tích của môi chất, m 3 ; G - khối lượng của môi chất, k g ; • V- t h ế tích r i ê n g của môi chất, m / k g ; / > = - - 3 m ậ t độ c ù a môi chất, k g / m 3 ; ụ - p h â n t ử lượng của môi chất ; fi k g gọi là m ộ t kilômôl. 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
V - t h ể tích của Ì k m ô l môi chất, thay đ ổ i theo t r ạ n g t h á i ; ở đ i ề u k i ệ n tiêu c h u ẩ n (760 m m H g và 0°C), t ấ t cả khí lí t ư ở n g đ ể u có t h ể tích b ằ n g 2 2 , 4 m , nghĩa là V = 2 2 , 4 m t c / k m ô l . 3 3 R - h à n g số phổ b i ế n của môi chất, t ấ t cả khí lí tưởng đ ể u có bằng nhau, và t r o n g h ệ đ ơ n vị t r ê n bằng 8314 J/kmôl.K. R - h ằ n g số chất khí, m ỗ i chất có giá trị k h á c nhau và bằng : Bịt 8314 = ụ = ft J / k S K 3. Phương trình trạng thái của hỗn hợp khí lí tưởng Đ ố i với h ỗ n hợp k h í lí tưởng, cđ t h ể d ù n g các p h ư ơ n g t r ì n h ( l - 1 2 a , b, c), chỉ c ầ n x á c định các đ ạ i lượng t ư ơ n g đ ư ơ n g của h ỗ n hợp. R i ê n g với t ừ n g chất k h í t h à n h phần, cố t h ể .viết p h ư ơ n g t r ì n h trạng thái : Pj . V = Gị.Rị.T (l-18a) hoặc p.Vj = Gị.R.T (l-18b) trong đó : T - nhiệt độ tuyệt đối của hỗn hợp, bàng nhiệt độ của t ừ n g chất khí t h à n h p h ẩ n , K. G - khối lượng của h ỗ n hợp, bằng t ổ n g khối lượng của các chất G khí t h à n h phần : G = 5 ] G. và £T = g (l-13a) i =Ì là t h à n h phần k h ố i l ư ợ n g của chất khí t h à n h p h ầ n t h ứ i . M - số kmól của h ỗ n hợp, bằng t ổ n g số kmôl cùa các chất khí n M t h à n h phần : M = 2 ] Mị và Tị = ^ ( l - 1 3 b ) là t h à n h p h ầ n k m ô l i = Ì- của chất khí t h à n h p h ầ n t h ứ í. V - t h ể tích của h ỗ n hợp, khi t á c h theo p h â n á p suất thì b à n g t h ể tích của t ừ n g c h ấ t khí t h à n h phần, còn k h i t á c h r i ê n g t ừ n g 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
chất m à v ẫ n g i ữ bằng n h i ệ t độ v à á p suất của h ỗ n hợp t h i b à n g t ổ n g p h â n t h ể tích của các c h á t khí t h à n h phần. n V. V = ỵ Vị v à Tị = y (l-13b) là thành phẩn thể tích của chất khí thành phần thứ i, bằng t h à n h p h ầ n kmôl của n ó . Cũng có t h ể t í n h đ ổ i : íjM gj i . _ J7V _ i gj = R r ỵ r i = ĩãựMỘ IteịRị) v a g ị " Irỷiị ~ I(r/R.) p - áp suất tuyệt đối của hỗn hợp. Khi tách theo phần thể tích thì b à n g á p suất của t ừ n g chất khí t h à n h phần, k h i tách m à g i ữ b ằ n g n h i ệ t độ v à t h ể tích của h ỗ n hợp, t h ì b ằ n g t ổ n g p h â n á p suất theo định l u ậ t Đ a l t o n : n p = ỵ Pi (1-14), i =Ì đối với khí lí tưởng, có t h ể chủng m i n h được (theo l-18a, b) : Pi r i = p (l-13c) n ft - p h â n t ử lượng t ư ơ n g đ ư ơ n g : // = 2 fi. . r (l-15a) i =Ì h °ặ /' = -7—^ ; (l-15b) c ẳ(g//'i) i =Ì Hằng số chất khí tương đương, có thể tính theo : R = J/kgJÍ ri hoặc R = 2 ể i i ( l - 1 6 a ) hoặc R = R (l-16b) i=Ì 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
n T h ể tích r i ê n g t ư ơ n g đ ư ơ n g : V = 2 ể i i v (l-17a) ; í=Ì hoặc V = (l-17b) n I (V i) . v i =Ì Đối với khí thực, khi z = * Ì quá nhiều, dùng các phương t r ì n h t r ạ n g t h á i của khí lí t ư ở n g sẽ đưa đ ế n sai số q u á giới h ạ n cho p h é p thì phải d ù n g p h ư ơ n g t r ì n h t r ạ n g thái xây dựng t r ê n cơ sở p h ư ơ n g t r ì n h t r ạ n g t h á i của khí lí tưởng, đưa t h ê m vào n h ữ n g h ệ số hiệu chỉnh xác định bằng thực nghiệm. Cho đ ế n nay, p h ư ơ n g t r ì n h đơn giản thì t h i ế u c h í n h xác, p h ư ơ n g t r i n h k h á chính xác thì l ạ i phức tạp, nên t h ư ờ n g d ù n g các b ả n g số hoặc đồ thị xây dựng t r ê n cơ sở thực nghiệm ; tuy n h i ê n định l u ậ t về pha v ẫ n có t á c dụng. Trong phụ lục giới t h i ệ u bảng bão hòa của H 0 (16, 17), của H g (18,), N H 2 3 (19), C 0 (20), F r ê o n - 12 (21), bảng nước chưa sôi và hơi q u á nhiệt 2 của H-,0 (22) c ù n g với đổ t h ị i-s của H 0 . 2 B - ĐỀ BÀI 1-1.* Cần bao nhiêu thông số độc lập để xác định một trạng t h á i trong c á c t r ư ờ n g hợp : a) đơn chất có Ì, 2, 3, pha c ù n g t ổ n t ạ i . b) h ỗ n hợp hai t h à n h p h ầ n ở m ộ t pha. 1-2.* Trong m ộ t b ì n h có t h ể t í c h 0,625m chứa ôxy có á p suất 3 t u y ệ t đ ố i là 23 bar và n h i ệ t độ 2 8 0 ° c . H ã y xác định : a) Ấp suất t h ừ a theo c á c đ ơ n vị k h á c nhau : bar, N / m (Pa) ; 2 m m H g (Tor), a t m kĩ t h u ậ t , m m H 0 ; biết á p suất khí q u y ể n b ằ n g 2 750 m m H g ở 0 ° c . b) N h i ệ t độ của ôxy theo độ Ken vin, Farenhet và Rankin. 7 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
c) T h ể tích r i ê n g và k h ố i lượng r i ê n g của ôxy ở t r ạ n g t h á i t r o n g bình và t r ạ n g t h á i tiêu chuẩn. d) K h ố i lượng ôxy chứa t r o n g b ì n h . đ) T h ể tích của ôxy quy ra điêu k i ệ n tiêu chuẩn. 1-3. Xác định t h ể t í c h r i ê n g và k h ố i lượng r i ê n g của N i t ơ ở điêu k i ệ n tiêu c h u ẩ n và đ i ể u k i ệ n có á p suất t h ừ a b ằ n g 0,2 atm kĩ t h u ậ t và n h i ệ t độ 1 2 7 ° c . B i ế t á p suất khí q u y ể n b à n g 780mmHg ở 0°c. 1-4.* M ộ t b ì n h ôxy có t h ể t í c h 0,006m , á p suất tuyệt đ ố i là 3 120 bar, n h i ệ t độ 2 7 ° c . Sau k h i sử dụng, á p suất t u y ệ t đ ố i còn 22 bar, n h i ệ t độ k h ô n g đ ổ i . H ã y t í n h lượng ôxy đ ã lấy ra. 1-5. M ộ t b ì n h k í n có t h ể tích 0 , 5 m chứa k h ô n g khí ở á p suất 3 t u y ệ t đ ố i 2 bar, n h i ệ t độ 2 0 ° c . H ỏ i lượng k h ô n g khí c ẩ n lấy ra b ằ n g bao n h i ê u đ ể đ ộ c h â n k h ô n g t r o n g bình bằng 420mmHg m à n h i ệ t độ k h ô n g đ ổ i , b i ế t á p suất khí quyển bằng 768 m m H g ở 0 ° c . 1-6.* M ộ t k h i n h khí c ẩ u có t h ể tích lOOOm chứa hyđrô được 3 t h ả vào k h í q u y ể n . T í n h lực n â n g khinh khí cầu lên, biết á p suất và n h i ệ t độ của k h ô n g khí và khí c ẩ u bằng Ì bar và 2 7 ° c . 1-7. P i t t ô n g c h u y ể n đ ộ n g t r o n g xilanh chứa khí lí tưởng. Trước k h i chuyển động á p suất thừa t r o n g xylanh là 0,2at ; sau khi chuyển động, độ c h â n k h ô n g t r o n g xylanh b à n g 6 0 0 m m H g ở 0 ° c . B i ế t á p suất khí q u y ể n bằng 7 8 0 m m H g ở 0 ° c . a) X á c đ ị n h sự t h a y đ ổ i t h ể t í c h , n ế u n h i ệ t đ ộ của khí không đổi. b) Xác định sự thay đ ổ i t h ể tích, nếu nhiệt độ g i ả m xuống còn m ộ t nửa. 1-8. Trong m ộ t xylanh kín. ở giữa có m ộ t p i t t ô n g có t h ể đích chuyển k h ô n g ma s á t , bên t r á i p i t t ô n g chứa Ì kg H , bẽn p h ả i chứa Ì kg C 0 . H ã y xác định t i số t h ể tích cùa hai chất khí k h i 2 c h ú n g n ; â n b ằ n g nhau về á p suất và n h i ệ t độ. 1-9.* M ộ t kg k h ô n g khí khô có t h à n h phần khối l ư ơ n g cùa N là 76,8% ; của 0-, là 23,2%. * 2 8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
a) X á c định t h à n h p h ầ n t h ể tích, h ằ n g số chất k h í , p h â n t ử lượng t ư ơ n g đ ư ơ n g của h ỗ n hợp v à p h â n á p suất của t ừ n g chất b i ế t t ổ n g á p suất là 760mmHg. b) T í n h p h â n t h ể tích của t ừ n g chất, n ế u n h i ệ t độ của h ỗ n hợp là 2 7 ° c . 1-10. T h à n h p h ẩ n t h ể tích của sản p h ẩ m c h á y l à : C 0 = 12,3% ; 0 = 7,2% ; N = 80,5%. H ã y x á c định p h â n t ử 2 2 2 lượng, h ằ n g số c h ấ t k h í , t h ể tích r i ê n g và khối lượng r i ê n g của h ỗ n hợp ở á p suất b à n g Ì bar và n h i ệ t độ bằng 8 0 0 ° c . 1 - 1 1 . M ộ t bỉnh chứa có t h ể tích l , 2 3 m , h ỗ n hợp k h í ở t r o n g 3 b ì n h có á p suất 5 bar, n h i ệ t độ 1 8 ° c ; t h à n h p h ầ n t h ể t í c h của H là 46%, của C H la 32%, cua c o la 15%, của N là 7%. Sau 2 4 2 k h i sử dụng, á p suất t r o n g b ì n h c ò n 3,2 bar, n h i ệ t độ c ò n 1 2 ° c . H ã y x á c định l ư ợ n g h ỗ n hợp k h í đ ã l ấ y ra sử dụng. 1-12. M ộ t b ó n g đ è n đ i ệ n chứa k h í N , k h i 2 chưa sáng trong b ó n g đ i ệ n có n h i ệ t đ ộ 2 5 ° c v à độ c h â n k h ô n g 200mmHg ; khi s á n g ổ n định, n h i ệ t đ ộ p h ầ n h ì n h c ầ u là 1 6 0 ° c , p h ầ n h ì n h t r ụ là 7 0 ° c . H ã y x á c định á p suất lúc đó, b i ế t t h ể tích p h ẩ n h ì n h c ầ u là 90cm , p h ầ n h ì n h 3 t r ụ là 15cm và á p suất 3 khí q u y ể n b ằ n g 760mmHg ở 0 ° c . 1-13. M ộ t b ì n h k í n h ì n h t r ụ , p h ầ n t r ê n chứa k h ô n g k h í có chiều cao l à I m á p suất bằng á p suất khí q u y ể n là Ì bar, p h ầ n d ư ớ i là nước có c h i ể u cao 2,24m. Cho nước chảy ra t ừ l ỗ n h ỏ ở đáy, h ỏ i chiểu cao c ộ t nước sẽ là bao n h i ê u k h i nước k h ô n g t h ể chảy ra k h ỏ i b ì n h được nữa, g i ả t h i ế t n h i ệ t độ k h ô n g khí g i ữ k h ô n g đổi. 1-14.* X á c đ ị n h c á c t h ô n g số t r ạ n g t h á i của hơi nước t r o n g 2 t r ư ờ n g hợp : a) p = 12 bar ; t = 200"C ; b) p = 10 bar ; V = 0,17 m / k g . 3 1-15. H ã y x á c đ ị n h bằng b ả n g và đổ t h ị khối lượng v à entanpi của 0,5n} hơi b ã o h ò a ẩm có á p suất l o bar và độ k h ô bằng 0,9. 3 1-16.* H ơ i nước b ã o h ò a ẩm ở á p suất p = 0,05 bar, độ k h ô 0 83, lưu l ư ợ n g là 25kg/s đi v à o b ì n h n g ư n g , n g ư n g t ụ đ ả n g á p t h à n h nước b ã o h ò a . 9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
a) H ã y xác định các t h ô n g số t r ạ n g t h á i trước và sau bình ngưng. b) N ế u nhiệt độ nước l à m m á t t â n g lên Ì l ° c , hãy x á c định lưu lượng nước l à m m á t . 1-17. M ộ t bao hơi có t h ể tích 1 2 m chứa 1800 kg nước sôi và 3 hơi nước bão h ò a k h ô ở á p suất n o bar. H ã y xác định k h ố i l ư ợ n g nước v à hơi ở t r o n g đ ó . 1-18. T í n h độ k h ô của hơi thủy n g â n có á p suất 14,34 bar và t h ể t í c h b à n g 0,021 m / k g . 3 1-19. Xác định t h ô n g số t r ạ n g t h á i của hơi a m ô n i a c có n h i ệ t độ 0 ° c và entanpi b ằ n g 1050,2 kJ/kg. 1-20. Xác định t h ô n g số t r ạ n g t h á i của hơi í r ê o n - 12 có n h i ệ t độ b à n g - 1 0 ° c và entropi b ằ n g 4,63743 k J / k g . đ ộ . c - ĐÁP SỐ VÀ HƯỚNG DẪN 1-1. ĐS : a) 2 ; Ì ; 0. b) 3. Theo định l u ậ t pha : V = C + 2 - P t a t í n h được t h ô n g số độc l ậ p c ầ n t h i ế t đ ể x á c định m ộ t t r ạ n g t h á i : a) Với đơn chất (C = 1), một pha (P = 1) ta có : V = Ì + 2 - Ì = 2 thông số độc lập. Vói đơn chất, hai pha cùng tổn tại p = 2, ta có : V = 1 + 2 - 2 = 1; Với đơn chất, ba pha cùng tổn t ạ i P = 3, ta có : V = 1 + 2 - 3 = 0. N h ư vậy, với đơn chất, m u ố n xác định t r ạ n g thái Ì pha, c ầ n 2 t h ô n g số độc lập, t r ạ n g t h á i có 2 pha cũng t ổ n t ạ i chi cần m ộ t t h ô n g số độc lập, t h ư ờ n g d ù n g p hoặc t ; còn t r ạ n g t h á i 3 pha c ù n g t ồ n t ạ i đ ố i với m ỗ i chất là h o à n t o à n x á c định. k h ô n g còn t h ô n g số độc lập n à o có t h ể chọn, hoặc có t h ể thay đ ổ i . b) V ớ i h ỗ n h ợ p 2 c ấ u t ử (C = 2 ) , m ộ t pha (P = 1) t a c ó V = 2 + 2 - 1 = 3), nghĩa là c ẩ n 3 t h ô n g số độc lập, t h í dụ á p suất, n h i ệ t độ v à t h à n h p h ầ n khối l ư ợ n g hoặc t h ể tích của m ộ t cấu t ử n à o đ ó . 10 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
1-2. Đ S : a) p d = 22 bar = 22 X l o N / m (Pa) = 21,57 á t = 5 2 = 21,57 X lo mmH 0 = 16500 mmHg. 4 2 b) t = 280°c = 553K = 546°F = 996°R. c) V = 0,0625 m /kg ; /> = 16 kg/m ; v = 0,7 m /kg; p = l,43kg/m : 3 3 o 3 0 3 d) G = lOkg ; V = 7m t.c. o 3 750 X 133,32 , mm H . D : a) p = p - p d k = 23 - 1 ( ^ = 22 bar = = 22 X 10 N/m (Pa) = 21,57 át 5 2 = 21,57 X 10 mmH O = 16500 mmHg (Tor). 4 2 280 X 9 b) t = 2 8 0 ° c = 280 + 273 = 553K = — - = — - + 32 = 546°F = o _ (280ị.273)9 _ 99eOR 5 c) V =— = - = 0,0625 3/kg ;/> = - = 16 kg/m ; 8314 x 553 m 3 p 32 X 23 X l o 5 v 22 4 v Q = ^ = 0,7 m / k g 3 RT Ì G Po hoặc t í n h theo V = Q ;P ữ = — = jãm- = 1,43 kg/m- 3 Po o o pV V „ 23 X lo X 0,625 5 d) G = g i hoặc = ^ ; được G = 33 " '— K (280 + 273) 32 °> _ im 6 2 5 h °ặ c = Ọ0625 - 1 0 k g p T o = G 10 „ 3 đ) V o=V•T HoặC = ? Ũầ = - = 7m tc 1-3. ĐS : v = 0,8 m /kg ; P = 1,25 kg/m ; V = 0,96 m /kg; o 3 Q 3 3 p = 1,04 kg/m ; 3 1-4. ĐS : AG = 0,76 kg. li Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
HD : G = 2 £ = 1 2 0 x l t f x 0 ' Q 0 6 = 0.93 k e ; HD Gj = = - 0,93 k g ; » ^ ( 2 7 + 273) P2 2 22 X lo X 0,006 _ * V 5 2 (27 + 273) AG = GJ - Go = 0,93 - 0,17 = 0,76 kg hoặc tính AG = Gj - G 2 = ^"(p, - p ) = 0,76 kg. 2 1-5. ĐS : AG = 0,91 kg. 1-6. ĐS : F = 10800N. HD : Khối lượng H trong khinh khí cầu : 2 Ì X lo X 1000 5 °. = 8314 - 8 0 k s ; —ệ- X 300 Khối lượng không khí đã bị khinh khí cầu thay thế : Ì X l
1-9. Đ S : a) r = 21% ; = 79% ; R = 287 J / kg.độ ; ụ = 29 kg/Kmol ; 0 p = 159,4 mmHg ; P = 600,6 mmHg. Qi N b) V„ = 0,16m . 3 2 HD : a) Thành phần thể tích của ôxy tính theo : v o o oJf'o SoJf*o 2 M 2 G 2 r„ = ZVị 0 ỉ SĨ; Bỵ/*j 7*1 Mị 23,2/32 = 0,21 = 2 1 % . 23,2 76,8 32 28 + SN / / ' N 76,8/28 *3 "ẳ^T 2gỊg ^8 - °' = - r 85 79 79% 32 28 + ^- _ , 8314 8314 R = AgịRị = 0 , 2 3 2 ^ - + 0,768 ^ g - = 287 J / k g . đ ộ . V , 8314 , . 8314 ụ = 2L, Tỷiị hoặc = — t h a y vào được// = = 29 kg/Kmol. Pị = jP -* Po = 0,21 X 760 = 159,4mmHg. r P = 0,79 X 760 = 600,6 mmHg. N b, TOpV, = GRT . SGH^V. _ 0.21 x1x 8314 x 300 _ ' ' ' °" ' o (760 /750) lo .32 2 5 V N = V = N ^ r °' 2 r : = G = 6m 1-10. ĐS : ft = 30,3 kg/kmol ; R = 274 J/kg.độ ; V = 2,94 m /kg ; /5 = 0,34 kg/m . 3 3 1-11. ĐS : G = 21,67 kg. 13 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
1-12. Đ S : p = 785 mmHg. 1-13. ĐS ĩ X = 2m. 1-14. Đ S : a) V = 0,1693 m / k g ; i = 2816 kJ/kg • 3 s = 6,588 k J / k g . đ ộ . b) X = 0,875; ^ = 2525,825kJ/kg; s = 6,031 kJ/kg.độ. x H D : a) N ế u d ù n g bảng, so s á n h t h ấ y t = 2 0 0 ° c l ớ n h ơ n n h i ệ t độ b ã o hòa ở á p suất 12 bar (187,95°C) hoặc p = 12 bar, n h ỏ h ơ n á p suất bão h ò a ở n h i ệ t độ 2 0 0 ° c (15,551) n ê n là hơi q u á n h i ệ t , tra b ả n g theo p = 12 bar và t = 2 0 0 ° c ta được V = 0,1693 m / k g ; 3 i = 2816 k J / k g , v à s = 6,588 k J / k g . đ ộ ; m u ố n t í n h u ta t h a y u = i - pv, c ấ n chú ý là i phải d ù n g J/kg, p d ù n g N / m v à V là 2 m / k g , được u là J/kg ; cụ t h ể là : u = 2816 X l o - 12 X l o X 3 3 5 X 0,1693 = 829400 J/kg = 829,4 kJ/kg. N ế u d ù n g đồ t h ị , ta t h ấ y giao đ i ể m của hai đ ư ờ n g p = 12 bar và t = 2 0 0 ° c n ằ m trong v ù n g hơi q u á n h i ệ t v à được đ á p số n h ư trên. b) N ế u d ù n g bảng ta thấy v' < V < v " ở á p suất 10 bar n ê n là hơi , y-ư* 0,17 -0,0011273 bão hòa ấm, có độ khô X : ị ^ p = 0,1946 -0,0011273 °' = 8 7 5 i = i' + x(i" - i') = Ì' + xr = 762,7 + 0,875 X 2015 = = 2525,825 kJ/kg. s = s' + x(s" - s') = 2,138 + 0,875(6,587 - 2,138) = = 6,031 kJ/kg.độ. Nếu dùng đồ thị i-s, tìm giao điểm cùa đường p = lọ bar và V = 0,17 m / k g . ( n ộ i suy g i ữ a 2 đ ư ò n g V = 0,01 m / k g 3 3 và V = 0,20 m / k g ) sẽ t ì m được k ế t q u ả n h ư t r ê n . 3 1-15. ĐS : G = 2,9kg ; ì = 7520kJ. 1-16. Đ S : G n = 1090 kg/s. 14 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
H D : Dùng phương trình cân bằng n h i ệ t : G (ij - y = G .c (t2 - tị), 2 n n được _ G hCÌỊ-Ì )2 ij = x .r ,Ỉ2 = i'j nên ij- i = X^Ị = 0,83 X 2423 = 2011kJ/kg. 1 1 2 C n = 4,18 k J / k g . đ ộ , t 2 - t j = l l ° c n ê n thay v à o được : 2 5 x 2011 G n = M Ì f l ĩ = 1 0 9 0 k / s e - 1-17. Đ S : G h = 643,2kg ; G n = 1156,8 kg. 1-18. Đ S : X = 0,90. 1-19. Đ S : X = 0,50 ; p = 4,294 bar ; V = 0,145783 m /kg ; 3 s = 6,4981 k J / k g . đ ộ ; u = 987,6 k j / k g . 1-20. Đ S : X = 0,80 ; p = 2,1910 bar ; V = 0,062644 m / k g ; 3 i = 536,982 kJ/kg. CHƯƠNG 2 Đ Ị N H L U Ậ T N H I Ệ T T H Ú N H Á T VÀ C Á C Q U Á T R Ì N H C O B Ấ N C Ủ A M Ô I C H Ấ T Ỏ P H A K H Í VÀ H O I A - TÓM TẮT N Ộ I DUNG 1. T í n h n h i ệ t lượng a) Theo s ư thay đ ổ i n h i ê t đ ô : T ừ c = (2-1) út có thê" v i ế t : Đối với m ộ t q u á trình phân tố có : đq = cdt (2-5a) • 15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
. Đ ố i v ớ i m ộ t q u á t r ì n h hữu h ạ n , có : j q = ỉ cdt, có t h ể thay 2 • Ì c(t) r ồ i l ấ y tích p h â n được q hoặc bằng d i ệ n tích 1 2 t t j t r ê n đổ t 2 2 thị c-t, hoặc iq2 = c ]\t - t,ì (2-5d), 2 2 l l l hoặc = / cdt-/cdt = c l . t 2 - c l . t, (2-õe) 0 0 o J J o c - nhiệt dung riêng của môi chất, tùy theo đơn vị đo lường môi chất và đặc đ i ể m của q u á t r ì n h m à chọn cho t h í c h hợp. t, t, t 2 c j . c l . c l - n h i ệ t dung r i ê n g t r u n g b ì n h t r o n g phạm -lo ^0 \ vi n h i ệ t độ t ừ 0 đ ế n t j t ừ 0 đ ế n t v à t ừ t j đ ế n t . T r ỏ n g c á c bảng 2 2 thường cho n h i ệ t dung r i ê n g thực hoặc n h i ệ t d u n g r i ê n g t r u n g bình từ 0 đ ế n t theo c ô n g thức hoặc b ả n g ; lúc đó m u ố n t ì m tj + t 2 c J thì thay t = 2 vào n h i ệ t dung r i ê n g thực hoặc t = t j + t v à o n h i ệ t dung 2 r i ê n g t r u n g b ì n h t ừ 0 đ ế n t. N ế u k h ô n g p h ả i m ộ t đ ơ n vị m ô i chất, p h ả i n h â n t h ê m số đơn vị k h i t í n h n h i ệ t l ư ợ n g . b) T í n h n h i ệ t "lượng theo sự thay đ ổ i e n t r ô p i : đ q = Tds. Ta được jq 2 = / Tds s, ỉ thay quan h ệ của T với s sẽ t í n h được j q , t h ư ờ n g d ù n g với 2 q u á t r ì n h đ ẳ n g n h i ệ t ; j q c ũ n g b ằ n g d i ệ n t í c h 12s Sj t r ê n đ ổ 2 2 thị T-s. 16 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Tỉnh công : C ô n g d ã n nở hoặc công thay đ ổ i t h ể tích : đi = pdv. V, Ì = / pdv, thay quan hệ p(v) lấy tích p h â n được Ì, nó cũng b ằ n g d i ệ n tích 12v-,v. t r ê n đổ t h ị p - v . C ó n g lưu động dl | d = dípv) (2-10) v à !|d = P2 2 -V Pi r v C ô n g kỉ t h u ậ t đl k l = -vdp (2-11) l k t = Ị vdp (2-12), thay v(p) lấy tích p h â n được l , nó cũng k t Pỉ b à n g diên tích 12p^p, t r ê n đổ thị p - v . 3. B i ể u t h ứ c c ủ a định ^ t m g T M H ọ c í ă Ệ u (2-13a). đq = du + pdv (2-13b), di - vdp (2-14a) = di + đi (2-14b). ki Đối với khí lí t ư ở n g : đq = c d T + pdv v (2-15a) = C p dT - vdp (2-15b) 4. Các quá trình cơ bản của khỉ lí tưởng P h ư ơ n g t r ì n h chung của các q u á t r ì n h : pv n = const (2-16) Ị P c C n = c - c„ li = 0 được p h ư ơ n g t r ì n h q u á t r ì n h đ ả n g á p : p = const (2-16a) n = Ì được p h ư ơ n g t r ì n h q u á t r ì n h đ ẳ n g nhiệt : pv = const hoậc T = const (2-16b). 17 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
c n = k = —, được p h ư ơ n g t r ì n h q u á t r ì n h đ o ạ n nhiệt p\A = const (2-16c) n = ± 00 được p h ư ơ n g t r ì n h q u á t r ì n h đ ả n g tích : V = const (2-lGd) Quan hệ giữa các thông số cơ bản : trường hợp chung có : n-Ì /p * n - . T, (2-19c) V / P l k ì 2 T V-, Với q u á t r ì n h đ ả n g á p được :: 7jT~ rp (2-19d) 1 , I V 2 T P2 (2-19e) T1 Pl p 1 •"• ' 2 V Với q u á t r ì n h đ ẳ n g n h i ệ t : — = — hoặc = P-.V., (2-19g) Với quá trình đoạn nhiệt : thay k cho n trong công thức (2-19c>. Lượng thay đ ổ i các t h ô n g số t r ạ n g t h á i : Đ ố i với t ấ t cả q u á t r ì n h cùa khí lí tưởng : T, Au= u-,-Uị= / c,dT (2-20b) = diện tích 1 2 s s , t r ê n đổ t h ị T-s. v ;v T, A i = ĩ-,— i = / c dT (2-21a,b) = diện tích 12 1 Sị trên đổ thị T-s. Ae = e-, - ej = Ai - T As (2-23) V-, ìT' , P-> ~> T, P-> v As= c In 7= + Rin — = c In - - - Rin — = c In — + c In — = cln 7fT 1 v 1 T 1 IV p. p p V, T V t*l p* Ì , f ('2-22a, b, c). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
N h i ộ t lượng có t h ổ t í n h t ừ đq = edt (2-5a, b, c, d, e>, trong dó l i . n - k . 0 ; c = 0 đôi với q u á t r ì n h đoạn nhiệt và c = ± co đối với q u á t r i n h đ ả n g nhiệt. N h i ộ t l ư ợ n g c ũ n g được t í n h từ đq = Tds ; jq-, = / Tds I ing diện bang d i ệ n tích 1 2 ^ ! t r ê n đổ thị T-s. N h i ệ t lượng cũng có t h ể t í n h theo. đq = du + đi ( 2 - 1 3 a » và q = Au + Ì (2-24) đq = di + đl (2-14bl và q = Ai + l kl kl (,2-24b) Công dãn nở được tính theo : đi = pdv và n- Ì 1 = / P d v = v ĩ