Tài liệu CHƯƠNG IV CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ NHIỆT doc

CHƯƠNG IV
CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT
SỐ THIẾT BỊ NHIỆT
A. Chu trình thuận chiều
IV.1. Chu trình của khí lý tưởng
IV.2. Chu trình của khí thực
B. Chu trình ngược chiều
IV.3. Chu trình của khí lý tưởng
IV.4. Chu trình của khí thực


A. Chu trình thuận chiều
IV.1. CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA
KHÍ LÝ TƯỞNG - XÉT CỤ THỂ CHO
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1. Khái niệm
2. Phân loại
Xy lanh
Piston


- Theo loại nhiên liệu: xăng và diezen
- Theo cách cháy nhiên liệu: cháy cưỡng
bức (buzi), động cơ tự cháy
- Theo hành trình làm việc của piston: 2 kỳ,
4 kỳ
- Theo tính chất quá trình cháy: động cơ đốt
trong cấp nhiệt đẳng tích, động cơ đốt trong
cấp nhiệt đẳng áp, cấp nhiệt hỗn hợp.

3. Các giả thiết khi nghiên cứu chu trình

Ta giả thiết có 1 kg chất môi giới là khí
lý tưởng

Quá trình nén và giãn nở là đoạn nhiệt
thuận nghịch.

Ta lý tưởng hoá quá trình cháy của nhiên
liệu thành quá trình cấp nhiệt

Lý tưởng hoá quá trình thải sản phẩm
cháy của nhiên liệu thành quá trình thải
nhiệt đẳng tích


4. Các đại lượng đặc trưng của chu trình
động cơ đốt trong

Tỷ số nén:
2
1
v
v
=ε

Tỷ số tăng áp:
2

3
p
p
=λ

Hệ số giãn nở sớm:
2
3
v
v
=ρ


5. Các chu trình động cơ đốt trong cụ thể
5.1. Chu trình động cơ đốt trong có quá
trình cấp nhiệt đẳng tích
1-2: Nén đoạn nhiệt
2-3: Cấp nhiệt đẳng tích
3-4: Giãn nở đoạn nhiệt
4-1:Thải nhiệt đẳng tích


1
4
sv
p
3
2
T
1

2
3
4
1
2
t
q
q
1−=η
q
1
= q
23
= C
v
(T
3
– T
2
)


q
2
= q
41
= C
v
(T
1

– T
4
)
v 4 1 4 1
t
v 3 2 3 2
C (T T ) (T T )
1 1
C (T T ) (T T )
− −
η = − = −
− −
Xác định hiệu suất nhiệt của động cơ đốt
trong cấp nhiệt đẳng tích theo T
1
và các
thông số đặc trưng (ε, λ)


5.2. Chu trình động cơ đốt trong có quá
trình cấp nhiệt đẳng áp
1-2: Nén đoạn nhiệt
2-3: Cấp nhiệt đẳng áp
3-4: Giãn nở đoạn nhiệt
4-1:Thải nhiệt đẳng tích


1
4
sv

p
3
2
T
1
2
3
4
1
2
t
q
q
1−=η
q
1
= q
23
= C
p
(T
3
– T
2
)


q
2
= q

41
= C
v
(T
1
– T
4
)
v 4 1 4 1
t
p 3 2 3 2
C (T T ) (T T )
1 1
C (T T ) k(T T )
− −
η = − = −
− −
Xác định hiệu suất nhiệt của động cơ đốt
trong cấp nhiệt đẳng áp theo T
1
và các
thông số đặc trưng (ε, ρ)


5.3. Chu trình động cơ đốt trong có quá
trình cấp nhiệt hỗn hợp
1-2: Nén đoạn nhiệt
2-2’: Cấp nhiệt đẳng tích v
2
=v

2’
2’-3: Cấp nhiệt đẳng áp p
2’
=p
3
3-4: Giãn nở đoạn nhiệt
4-1:Thải nhiệt đẳng tích


1
4
sv
p
3
2
T
1
2
3
4
2’
2’
1
2
t
q
q
1
−=η
q

1
= q
22’
+ q
2’3

q
1
= C
v
(T
2’
– T
2
) + C
p
(T
3
– T
2’
)
q
2
= q
41
= C
v
(T
1
– T

4
)


v 4 1
t
v 2' 2 p 3 2'
C (T T )
1
C (T T ) C (T T )
−
η = −
− + −
4 1
t
2' 2 3 2'
(T T )
1
(T T ) k(T T )
−
η = −
− + −
Xác định hiệu suất nhiệt của động cơ đốt
trong cấp nhiệt hỗn hợp theo T
1
và các
thông số đặc trưng (ε, λ, ρ)


k 1

k 1
2 1
1 2
T v
T v
−
−
 
= =ε
 ÷
 
k 1
2 1
T T
−
→ = ε

2' 2'
2 2
T p
T p
= =λ
k 1
2' 2 1
T T T
−
→ = λ= ε λ

k 1
3 3

3 2' 1
2' 2'
T v
T T T
T v
−
= =ρ → = ρ= ε λρ


k 1
4 3
3 4
T v
T v
−
 
=
 ÷
 
k 1
k 1
k 1 k 1
k 1 k
4 2
4 3 1 1
k 1 k 1
3 1
T v
T T T T
T v

−
−
− −
−
− −
 
ρ ρ ρ ρ
 
= = → = = ε λρ = λρ
 ÷
 ÷
ε ε ε
 
 
( ) ( )
[ ]
1k1
1
1
1k
k
t
−ρλ+−λε
−λρ
−=η
−


( ) ( )
[ ]

1k1
1
1
1k
k
t
−ρλ+−λε
−λρ
−=η
−
- Nếu 3≡2’ thì ρ =1
t
k 1
1
1
−
η = −
ε
- Nếu 2 ≡ 2’ thì λ=1
k
t
k 1
1 1
1 .
k( 1)
−
ρ −
η = −
ε ρ−

IV. 2. CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG
LỰC HƠI NƯỚC
1. Sơ đồ nguyên lý thiết bị
1
2
3
4
5
6
Nước vào
Nước ra


1
2
3
4
5
6
Nước vào
Nước ra


2. Chu trình Rankine
1-2: Quá trình giãn nở đoạn nhiệt sinh công
trong tuabin
2-3: Quá trình ngưng hơi đẳng áp, đẳng
nhiệt trong bình ngưng
3-4: Quá trình bơm nước ngưng về lò hơi

4-5-6-7-1: Quá trình cấp nhiệt đẳng áp
trong lò hơi






4

x=0 x=1
s
7

5

2

3

1

k
T
6

1
q
2
q

1
t
−=η
q
1
= q
45671
= ∆i = i
1
– i
4
= i
1
– i
3
(do i
3
= i
4
)
q
2
= q
23
= i
3
– i
2

Công của chu trình là:
1 2
t
1 1 3
l i i
q i i
−
η = =
−
l=q
1
- q
2
=i
1
-i
2
Nhận xét


1
2
3
4
5
6
Nước vào
Nước ra
Quá nhiệt trung gian