Giáo trình phân tích khả năng ứng dụng cấu tạo đoạn nhiệt theo dòng lưu động một chiều p4

Chia sẻ: Asda Ytyity | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

54
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'giáo trình phân tích khả năng ứng dụng cấu tạo đoạn nhiệt theo dòng lưu động một chiều p4', kỹ thuật - công nghệ, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình phân tích khả năng ứng dụng cấu tạo đoạn nhiệt theo dòng lưu động một chiều p4

§−êng ph©n ¸p suÊt h¬i n−íc ph = const lµ ®−êng th¼ng nghiªng ®i lªn ®−îc dùng theo quan hÖ (6-46), ®¬n vÞ ®o ph lµ mmHg. Tr¹ng th¸i kh«ng khÝ Èm ®−îc x¸c ®Þnh khi biÕt hai trong c¸c th«ng sè i, d, t, ϕ . . . . Khi ®· x¸c ®Þnh ®−îc tr¹ng th¸i cña kh«ng khÝ Èm trªn ®å thÞ i-d, ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc c¸c th«ng sè cßn l¹i. 6.4.2. C¸c qu¸ tr×nh cña kh«ng khÝ Èm 6.4.2.1.Qu¸ tr×nh sÊy Qu¸ tr×nh sÊy lµ qu¸ tr×nh lµm gi¶m ®é Èm cña vËt muèn sÊy. M«i chÊt dïng ®Ó sÊy th−êng lµ kh«ng khÝ Èm ch−a b·o hßa hoÆc s¶n phÈm ch¸y cña nhiªn liÖu, vÒ nguyªn t¾c hoµn toµn gièng nhau, ë ®©y ta kh¶o s¸t qu¸ tr×nh sÊy dïng kh«ng khÝ lµm m«i chÊt sÊy. Qu¸ tr×nh sÊy ®−îc chia lµm hai giai ®o¹n: Giai ®o¹n cÊp nhiÖt cho kh«ng khÝ vµ giai ®o¹n kh«ng khÝ sÊy nãng vËt sÊy vµ hót Èm tõ vËt sÊy. Qu¸ tr×nh sÊy ®−îc biÓu diÔn trªn h×nh 6-11. Kh«ng khÝ tõ tr¹ng th¸i 1 ®−îc cÊp nhiÖt theo qu¸ tr×nh 1-2 nhiÖt ®é t¨ng t1 ®Õn t2 , entanpi t¨ng tõ i1 ®Õn i2, ®é Èm t−¬ng ®èi gi¶m tõ ϕ 1 ®Õn ϕ2 nh−ng ®é chøa h¬i kh«ng thay ®æi d1 = const. Kh«ng khÝ sau khi ®−îc sÊy nãng ®i vµo buång sÊy, tiÕp xóc víi vËt sÊy, sÊy nãng vËt sÊy vµ lµm cho n−íc trong vËt sÊy bay h¬i. Qu¸ tr×nh sÊy 2 –3 cã entanpi kh«ng ®æi (i2 = i3), ®é Èm t−¬ng ®èi cña kh«ng khÝ t¨ng tõ ϕ2 ®Õn ϕ3 vµ ®é chøa h¬i t¨ng tõ d1 ®Õn d3, nghÜa lµ ®é chøa h¬i trong vËt sÊy bèc gi¶m. - Kh«ng khÝ nhËn mét l−îng h¬i n−íc tõ vËt sÊy bèc ra Gn: Gn = d3 – d1; [kgh/kgK] (6-48) - L−îng kh«ng khÝ kh« cÇn thiÕt lµm bay h¬i 1kg n−íc: Gk = 1/(d3 – d1); [kgh/kgK] (6- 49) - l−îng kh«ng khÝ Èm ë tr¹ng th¸i ban ®Çu cÇn ®Ó lµm bay h¬i 1kg n−íc trong vËy sÊy: G = (1 + d1) Gk (6-50) - L−îng nhiÖt cÇn ®Ó ®èt nãng 1kg kh«ng khÝ kh« chøa trong (1+d)kg kh«ng khÝ Èm lµ: q = i2 – i1 ; [kJ/kgK] (6- 51) - L−îng nhiÖt cÇn thiÕt ®Ó lµm bay h¬i 1kg n−íc trong vËt sÊy: Q = gkq = (i2 – i1)/(d3 – d2); [kJ/kgh] (6-52) 6.4.2.2. Qu¸ tr×nh ®iÒu hßa kh«ng khÝ 70
Th−ck chÊt cña qu¸ tr×nh ®iÒu hßa kh«ng khÝ lµ ssÊy nãng lµm l¹nh kh«ng khÝ, ®ång thêi ®iÒu chØnh ®é Èm cña nã ®Õn mét gi¸ trÞ nµo ®ã tr−íc khi ®−a kh«ng khÝ vµo phßng. §iÒu hßa kh«ng khÝ gåm c¸c qu¸ tr×nh läc bôi, hçn hîp kh«ng khÝ míi víi kh«ng khÝ trong phßng, t¨ng hoÆc gi¶m ®é Èm, nhiÖt ®é cho phï hîp víi yªu cÇu cña m«i tr−êng sèng hoÆc ®Ó b¶o qu¶n vËt t−, thiÕt bÞ 71
Ch−¬ng 7. c¸c chu tr×nh nhiÖt ®éng 7.1. chu tr×nh ®éng c¬ ®èt trong 7.4.1. Chu tr×nh Carno h¬i n−íc 7.1.1. Kh¸i niÖm §éng c¬ ®èt trong lµ ®éng c¬ nhiÖt mµ qu¸ tr×nh ch¸y ®−îc tiÕn hµnh bªn trong xi lanh vµ s¶n phÈm ch¸y ®−îc th¶i ra m«i tr−êng. §©y lµ chu tr×nh biÕn ®æi nhiÖt thµnh c«ng. HiÖn nay ®éng c¬ ®èt trong ®wocj sö dông nhiÒu trong s¶n xuÊt vµ sinh ho¹t nh− dïng lµm ®éng c¬ cho «t«, m¸y kÐo, xe löa, m¸y ph¸t ®iÖn . . . M«i chÊt lµm viÖc trong ®éng c¬ ®èt trong lóc ®Çu lµ kh«ng khÝ vµ nhiªn liÖu, sau ®ã lµ s¶n phÈm ch¸y cña hçn hîp kh«ng khÝ vµ nhiªn liÖu. Cã nhiÒu c¸ch ph©n lo¹i ®éng c¬ ®èt trong, cã thÓ ph©n lo¹i theo nhiªn liÖu sö dông, theo hµnh tr×nh piston, theo qu¸ tr×nh cÊp nhiÖt . . . ë ®©y, theo quan ®iÓm nhiÖt ®éng, dùa vµo chu tr×nh cÊp nhiÖt ta ph©n ®éng c¬ ®èt trong thµnh 3 lo¹i: chu tr×nh cÊp nhiÖt ®¼ng ¸p, chu tr×nh cÊp nhiÖt ®¼ng tÝch, chu tr×nh cÊp nhiÖt hçn hîp. §Ó nghiªn cøu c¸c qu¸ tr×nh cña ®éng c¬ ®èt trong, ta gi¶ thiÕt: - M«i chÊt lµ khÝ lý t−ëng vµ ®ång nhÊt, - C¸c qu¸ tr×nh xÈy ra ®Òu lµ thuËn nghÞch, - Qu¸ tr×nh ch¸y lµ qu¸ tr×nh cÊp nhiÖt, qu¸ tr×nh th¶i s¶n phÈm ch¸y lµ qu¸ tr×nh nh¶ nhÞªt. - C«ng trong qu¸ tr×nh n¹p m«i chÊt vµ qu¸ tr×nh th¶i s¶n phÈm ch¸y triÖt tiªu lÉn nhau vµ biÕn hÖ ë ®©y thµnh hÖ kÝn. 7.1.2. Chu tr×nh cÊp nhiÖt hçn hîp 7.1.2.1. M« t¶ chu tr×nh Trong chu tr×nh cÊp nhiÖt hçn hîp, nhiªn liÑu sÏ ®−îc b¬m cao ¸p nÐn ®Õn ¸p suÊt cao, phun vµo xi lanh ë d¹ng s−¬ng mï. Trong xi lanh kh«ng khÝ sÏ ®· ®−îc nÐn ®Õn ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é cao, vµo xi lanh gÆp kh«ng khÝ nhiªn liÖu sÏ tù bèc ch¸y ngay. Qu¸ tr×nh ch¸y gåm hai giai ®o¹n: giai ®o¹n ®Çu ch¸y ®¼ng tÝch, giai ®o¹n sau ch¸y ®¼ng ¸p. Chu tr×nh ch¸y lý t−ëng cña ®éng c¬ ®èt trong cÊp nhiÖt hçn hîp ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh 7.1. Chu tr×nh gåm: 1-2 lµ qu¸ tr×nh nÐn ®oan nhiÖt, 2-2’ lµ qu¸ tr×nh cÊp nhiÖt ®¼ng tÝch, m«i chÊt nhËn nhiÖt l−îng q1’, 2’-3 lµ qu¸ tr×nh cÊp nhiÖt ®¼ng ¸p, m«i chÊt nhËn nhiÖt l−îng q1” 3-4 lµ qu¸ tr×nh d·n në ®o¹n nhiÖt, 4-1 lµ qu¸ tr×nh nh¶ nhiÖt ®¼ng tÝch, nh¶ nhiÖt l−îng q2, 72
7.1.2.2. HiÖu suÊt chu tr×nh cÊp nhiÖt hçn hîp H×nh 7.1 Chu tr×nh cÊp nhiÖt hçn hîp * C¸c ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cho chu tr×nh: - Th«ng sè tr¹ng th¸i ®Çu: p1, T1, - Tû sè nÐn: v ε= 1 (7-1) v2 - TØ sè t¨ng ¸p: p λ= 3 (7-2) p2 - HÖ sè d·n në sím: v3 ρ= (7-3) v' 2 * HiÖu suÊt cña chu tr×nh: q − q2 η ct = 1 (7-4) q1 Trong ®ã: q1 lµ nhiÖt l−îng chu tr×nh nhËn ®−îc tõ qu¸ tr×nh ch¸y nhiªn liÖu, gåm q1’ lµ nhiÖt l−îng nhËn ®−îc tõ qu¸ tr×nh ch¸y ®¼ng tÝch 2-2’, q1” lµ nhiÖt l−îng nhËn ®−îc tõ qu¸ tr×nh ch¸y ®¼ng ¸p 2’-3, vËy: q1 = q1’+ q1”, q2 lµ nhiÖt l−îng cho nguån l¹nh trong qu¸ tr×nh nh¶ nhiÖt ®¼ng tÝch 4-1, Tõ ®ã ta cã hiÖu suÊt chña chu tr×nh lµ: q η ct = 1 − ' 2 '" (7-5) q1 + q1 v× 2-2’ lµ qu¸ tr×nh cÊp nhiÖt ®¼ng tÝch, nªn q1” = Cv(T2 - T2’), v× 2’-3 lµ qu¸ tr×nh cÊp nhiÖt ®¼ng ¸p, q1” = Cp(T3 - T2’), v× 4-1 lµ qu¸ tr×nh nh¶ nhiÖt ®¼ng tÝch, nªn q2 = Cv(T4 - T1), Thay c¸c gi¸ trÞ cña q1’, q1” vµ q2 vµo (7-5) ta ®−îc: 73
C v (T4 − T1 ) η ct = 1 − C v (T2 − T2 ) + C p (T3 − T2 ) (7-6a) ' ' (T4 − T1 ) η ct = 1 − (T − T2 ) + k (T3 − T2 ) (7-6b) ' ' 2 Dùa vµo ®Æc ®iÓm qu¸ tr×nh cña c¸c chu tr×nh, ta tiÕp tôc biÕn ®æi ®Ó cã thÓ tÝnh hiÖu suÊt cña chu tr×nh theonhiÖt ®é ®Çu T1 vµ c¸c ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cho chu tr×nh nh− sau: - V× 1-2 lµ qu¸ tr×nh nÐn ®oan nhiÖt nªn ta cã k −1 T2 ⎛ v 1 ⎞ = ⎜ ⎟ = ε k −1 , suy ra: T2 = T1 ε k −1 , T1 ⎜ v 2 ⎟ ⎝⎠ 2-2’ lµ qu¸ tr×nh cÊp nhiÖt ®¼ng tÝch nªn: T2' p 2' T2' = λT2 = λT1ε k −1 , = = λ , suy ra: T2 p 2 2’-3 lµ qu¸ tr×nh cÊp nhiÖt ®¼ng ¸p nªn: T3 v 3 T3 = ρT2' = ρλT1ε k −1 , = = ρ , suy ra: T2 ' v 2 ' 3-4 lµ qu¸ tr×nh d·n në ®o¹n nhiÖt nªn: k −1 k −1 k −1 T4 ⎛ v 3 ⎞ k −1 ⎛ v3 ⎞ ⎛ v3 v2 ⎞ ⎟ = ⎜ ⎟ = ⎜ . ⎟ = ⎛ ρ ⎞ , suy ra: ⎜ = ⎜⎟ ⎜v ⎟ ⎜v v ⎟ T3 ⎜ v 4 ⎟ ⎝ε⎠ ⎝ 1⎠ ⎝ 2 1⎠ ⎝ ⎠ k −1 k −1 ⎛ρ⎞ ⎛ρ⎞ T4 = T3 ⎜ ⎟ = T1ρλε k −1 ⎜ ⎟ = λT1ρ k ⎝ε⎠ ⎝ε⎠ Thay c¸c gi¸ trÞ T2, T2’ , T3 vµ T4 vµo (7-6) ta cã: T1 λρ k − T1 η ct = 1 − (T1λε k −1 − T1ε k −1 ) + k (T1ρλε k −1 − T1λε k −1 ) Rót gän l¹i ta cã hiÖu suÊt chu tr×nh: λρ k − 1 η ct = 1 − k −1 (7-7) ε [(λ − 1) + kλ(ρ − 1)] 7.1.3. C¸c chu tr×nh kh¸c Ngoµi chu tr×nh cÊp nhiÖt hçn hîp, cßn cã chu tr×nh cÊp nhiÖt ®¼ng ¸p, chu tr×nh cÊp nhiÖt ®¼ng tÝch. 7.1.3.1. Chu tr×nh cÊp nhiÖt ®¼ng tÝch ë chu tr×nh cÊp nhiÖt ®¼ng tÝch, nhiªn liÖu (x¨ng) vµ kh«ng khÝ ®−îc hçn hîp tr−íc ë ngoµi xi lanh. Sau ®ã hçn nhiªn liÖu vµ kh«ng khÝ ®−îc n¹p vµo xi lanh vµ nÐn ®o¹n nhiÖt ®Õn ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é cao (®−îc biÓu diÔn b»ng ®o¹n 1- 2) nh−ng vÉn thÊp h¬n nhiÖt ®é tù bèc ch¸y cña nã nªn nã kh«ng tù bèc ch¸y 74