CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI II
GIÁO TRÌNH
NHIỆT KỸ THUẬT
NGHỀ CÔNG NGHỆ Ô TÔ
(Ban hành theo quyết định số 820/QĐ-CĐHHII, ngày 22 tháng 12 năm
2020 của Hiệu trưởng Trường Cao Đẳng Hàng Hải II)
(Lưu hành nội bộ)
TP.HCM, năm 2020
LỜI NÓI ĐẦU
HiÖn nay, nhu cÇu gi¸o tr×nh d¹y nghÒ ®Ó phôc vô cho c¸c trưêng Trung
häc chuyªn nghiÖp vµ D¹y nghÒ trªn toµn quèc ngµy mét t¨ng, ®Æc biÖt lµ
nh÷ng gi¸o tr×nh ®¶m b¶o tÝnh khoa häc, hÖ thèng, æn ®Þnh vµ phï hîp víi
®iÒu kiÖn thùc tÕ c«ng t¸c d¹y nghÒ ë nưíc ta. Trưíc nhu cÇu ®ã, trưêng
Cao ®¼ng nghÒ C«ng nghiÖp Thanh Hãa thùc hiÖn biªn so¹n c¸c gi¸o tr×nh
phôc vô cho viÖc ging d¹y vµ häc tËp trªn c¬ së tËp hîp vµ chän läc c¸c
gi¸o tr×nh tiªn tiÕn ®ang ®ưîc ging d¹y t¹i mét sè trưêng cã bÒ dµy truyÒn
thèng thuéc c¸c ngµnh nghÒ kh¸c nhau.
Cuèn Gi¸o tr×nh nhiÖt kü thuËt ®ưîc biªn so¹n trªn c¬ së ®óc rót
nh÷ng kinh nghiÖm cña c¸c gi¸o tr×nh vµ kinh nghiÖm gi¶ng d¹y cña c¸c
gi¸o viªn. Nội dung môn học Nhiệt kỹ thuật nghiên cứu các quy luật về
nhiệt động của khí, hơi nước và các đại lượng đặc trưng của nó, chu trình
động cơ đốt trong và các dạng truyền nhiệt ....Gi¸o tr×nh cßn giúp
sinh viên có điều kiện tự học, tự nghiên cứu môn học này trong quá trình
học tập và vận dụng để giải quyết các bài tập của môn học và thực tế sản
xuất.
Các kiến thức trong giáo trình này được trình bày ngắn gọn, đảm bảo thể
hiện những kiến thức chính, quan trọng của môn học. Các công thức
được trình bày có hệ thống, đầy đủ, rõ ràng, bám sát chương trình của
môn học.
MÆc dï ®· cã nhiÒu cè g¾ng trong qu¸ tr×nh biªn so¹n nhưng kh«ng thÓ
tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt nhÊt ®Þnh, rÊt mong ®ưîc b¹n ®äc gãp ý ®Ó
gi¸o tr×nh ®ưîc hoµn thiÖn h¬n trong lÇn t¸i b¶n sau.
Tổ bộ môn
Chương I
KHÁI NIỆM VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
1. Những khái niệm và thông số cơ bản
1.1. Nhiệt động học và phương pháp nghiên cứu nhiệt động học
Nhiệt động học là môn khoa học nghiên cứu những quy luật biến đổi năng
lượng trong các quá trình biến đổi nhiệt năng thành công.
Môn nhiệt động học được xây dựng trên cơ sở hai định luật thực nghiệm:
Định luật nhiệt động thứ nhất và định luật nhiệt động thứ hai.
- Định luật nhiệt động thứ nhất thực chất là định luật bảo toàn và
biến
hoá năng lượng ứng dụng trong phạm vi nhiệt, nó đặc trưng về mặt số
lượng của những quá trình biến đổi năng lượng.
- Định luật nhiệt thứ hai xác định chiều hướng và mức độ tiến hành
các quá trình xảy ra trong tự nhiên. Đặc trưng cho mặt chất lượng của
những quá trình biến hoá năng lượng.
- Dựa trên hai định luật này, bằng phương pháp toán học có thể rút ra
những kết luận cơ bản của nhiệt động học.
1.2. Những khái niệm cơ bản
1.2.1. Công và nhiệt lượng
Khi các vật tác dụng lẫn nhau, chúng truyền cho nhau một năng lượng nào
đó. Sự truyền năng lượng này có thể thực hiện bằng hai cách:
a. Thực hiện công của vật này đối với vật kia, khi đó năng lượng của một
vật tăng lên một lượng bằng công nhận từ vật kia.
Công trong nhiệt động kỹ thuật được ký hiệu là l(j/kg) đối với 1kg môi
chất và L(j) đối với G(kg)
Quy ước công do vật sinh ra là dương, công do vật nhận vào là âm.
b. Năng lượng truyền từ vật nóng sang vật lạnh khi chúng tiếp xúc trực
tiếp với nhau, năng lượng trao đổi dưới dạng này gọi là nhiệt lượng.
Nhiệt lượng ký hiệu là q(j/kg) đối với 1(kg) môi chất và Q(j) đối với
G(kg), quy ước nhiệt lượng do vật nhận được là dương, nhiệt lượng do vật
toả ra là âm. Đơn vị đo công và nhiệt lượng ngoài jun còn đo bằng Calo
(ký hiệu Cal).
1 Cal = 4,1868 J, bội số của Cal là KCal.
1KCal = 103Cal.
1.2.2. Chất môi giới và trạng thái của chất môi giới
- Để thực hiện quá trình biến hoá năng lượng giữa nhiệt và công trong
kỹ thuật người ta phải dùng một chất trung gian gọi là chất môi giới.
- Chất môi giới có thể ở thể khí, lỏng hay rắn.
- Trong các động cơ nhiệt chất môi giới thường ở thể khí, vì thể khí có
khả năng thay đổi thể tích lớn, do đó có khả năng sinh công lớn.
- Ở những điều kiện khác nhau, chất môi giới ở trạng thái khác nhau.
Các đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thái của chất môi giới gọi là
thông số trạng thái của chất môi giới. ë mỗi trạng thái xác định thông số
trạng thái là những đại lượng xác định.
- Các thông số trạng thái: áp suất, nhiệt độ và thể tích riêng.
1.2.3. Cân bằng nhiệt động
- Nếu trạng thái của hệ nhiệt động không thay đổi theo thời gian nghĩa
là nếu ở hai thời điểm khác nhau tính chất của hệ như nhau, ta nói
hệ đang ở trạng thái cân bằng nhiệt động đơn giản là trạng thái cân bằng.
- Khi ở trạng thái cân bằng không có trao đổi nhiệt và dịch chuyển cơ
học, nghĩa là nhiệt độ và áp suất ở mọi thời điểm trong hệ bằng nhau.
(Không có cân bằng tuyệt đối).
4
2. Hệ nhiệt động và các thông số trạng thái của chất môi giới
2.1. Hệ nhiệt động
- Tập hợp tất cả các vật có trao đổi nhiệt, công lẫn nhau và với môi
trường xung quanh gọi là hệ nhiệt động.
- Nếu hệ nhiệt động không trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh
gọi là hệ đoản nhiệt, hệ không trao đổi nhiệt và công với môi trường xung
quanh gọi là hệ cô lập.
- Hệ kín là hệ không trao đổi chất với môi trưêng xung quanh.
- Hệ hở là hệ có trao đổi chất với môi trưêng xung quanh.
2.2. Các thông số trạng thái
2.2.1. Áp suất
- Áp suất là lực tác dụng của các phân tử chất khí theo phương pháp
tuyến lên một đơn vị diện tích thành bình chứa chất khí đó.
P=F/S
(1.1)
Trong đó F: Tổng lực tác dụng lên các phân tử khí lên thành bình chứa (N)
S: Diện tích thành bình chứa chất khí (m2)
P: Áp suất chất khí.
ư Đơn vị đo áp suất N/m2, bar (1bar = 105N/m2). Ngoài ra người ta còn đo
áp suất bằng atmotfe (at), chiều cao cột thuỷ ngân (mm Hg) và milimét
nước (mm H2O).
- Quan hệ giữa các đơn vị đo:
1 at = 0,981 bar = 735,6 mm Hg = 10 mm H2O.
1 bar = 750 mm Hg.
- Đo áp suất dùng 3 loại dụng cụ đo:
+ Manomet: Đo phần áp suất chất khí
lớn hơn áp suất khí trời, gọi là áp suất
P
Pk
t
Pt
5