Nghiên cứu tính toán và thiết kế phần sơ cấp hệ thống trao đổi nhiệt hai vòng tuần hoàn

1


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy Trịnh Hữu Toản, thầy đã trực
tiếp hướng dẫn em, chỉ bảo tận tình cho em để em có thể thực hiện tốt đồ án này.
Qua thời gian được học tập và rèn luyện tại trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
em đã được các thầy các cô truyền đạt cho những kiến thức vô cùng quý báu cả về lý
thuyết và thực nghiệm, em muốn gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong viện
Kỹ Thuật Hạt Nhân và Vật Lý Môi Trường, người luôn tận tình giúp đỡ em trong suốt
thời gian được học tập và rèn luyện tại trường.

2


MỤC LỤC
Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ lò PWR hai vòng tuần hoàn [1] 8
Bảng 1.1. Thuộc tính cơ bản của một số lò phản ứng: 9
Hình 1.2 Bố trí hệ thống cho lò PWR. [3] 10
Hình 1.3 Tâm lò phản ứng PWR 11
Bảng 1.2. Thông số cụ thể của một lò PWR công suất 1160 MWe [1] 12
Hình 1.4. Đặc điểm của thanh nhiên liệu trong lò phản ứng nước nhẹ [3] 15
Hình 1.5 Bó nhiên liệu tiêu biểu cho lò phản ứng nước nhẹ.[3] 16
Hình 2.1 Áp suât cân bằng trong suốt quá trình [3] 19
Hình 2.2 Thể tích xác định và các dòng chảy [3] 21
Hình 2.3 Thí dụ về một động cơ nhiệt hoạt động theo chu trình Cacnô [3] 26
Hình 2.5 Hai chu trình thuận nghịch chứng minh một thực tế đó là entropy là trạng thái
của một chất.[3] 30
Hình 2.6 Sơ đồ thể tích xác định được phân tích theo nguyên lý nhiệt động thứ 2. [3] 33
Hình 2.7 USUF [3] 36
Hình 2.8 Quá trình thuận nghịch thay đổi tương tự hình 2.7 [3] 36

Hình 3.1 Các thành phần của hệ thống PWR cho ví dụ áp dụng nguyên lý 1 [3] 42
Hình 3.2 Phân bố nhiệt độ vùng trao đổi nhiệt lò PWR [3] 43
Bảng 3.1 thông số của bài toán 45
Hình 3.3 Thí dụ thủy nhiệt trong một lò PWR đơn giản. [3] 45
Hình 3.4 Đồ thị T – S cho chu trình trong lò PWR [3 46
Hình 3.5 Từng thành phần trong nhà máy điện [3] 50
Hình 3.6 Hệ thống lò phản ứng PWR đơn giản. [3] 51
Hình 3.7 Bình điều áp 54
Hình 4.1 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm 56
Hình 4.2a Thùng chịu áp lực theo phương bán kính 59
Hình 4.2b Thùng chịu áplực theo phương đứng 59
Hình 4.3 Thùng lò thiết bị thí nghiệm 61
Hình 4.4 .Mô tả đường ống 62
Hình 4.5 Đoạn ống cong 65
Hình 4.6 Đồ thị biểu thị sự thay đổi của k1 theo Ro/d và k2 theo góc 66
Hình 4.7 Ứng suất lớn nhất trong ống 66
KẾT LUẬN 68
Hình 4.8 Dòng chảy rẽ nhánh 70
Hình 4.9 Kf là hàm của r/d 70
Hình 4.10 Ống có đường kính tăng dần 71
Hình 4.11 Kf phụ thuộc vào beta 71
Hình 4.12 Ống đường kính thu hẹp dần 71
Hình 4.13 Kf phụ thuộc vào beta 72
Hình 4.14 Ứng lực lên ống thay đổi hình học 72
Hình 4.15 Dòng chảy va chạm trong ống 72
Hình 4.16 Ứng lực trong ống dòng chảy va chạm 73
Hình 4.17 Dòng chảy tách trong ống 73

3

Hình 4.18 Ứng lực trong ống dòng chảy tách 74
Hình 4.19 Ống có dòng chảy va chạm tạo với nhau góc bất kỳ 74
Hình 4.20 Ống có dòng chảy tách ra với góc bất kỳ 75
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thuộc tính cơ bản của một số lò phản ứng: Error: Reference source not found
Bảng 1.2. Thông số cụ thể của một lò PWR công suất 1160 MWe [1] Error: Reference
source not found
Bảng 3.1. Thông số của bài toán Error: Reference source not found

4


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ lò PWR hai vòng tuần hoàn [1] Error: Reference source not
found
Hình 1.2 Bố trí hệ thống cho lò PWR. [3] Error: Reference source not found
Hình 1.3 Tâm lò phản ứng PWR Error: Reference source not found
Hình 1.4. Đặc điểm của thanh nhiên liệu trong lò phản ứng nước nhẹ [3]Error: Reference
source not found
Hình 1.5 Bó nhiên liệu tiêu biểu cho lò phản ứng nước nhẹ.[3] Error: Reference source
not found
Hình 2.1 Áp suât cân bằng trong suốt quá trình [3] Error: Reference source not found
Hình 2.2 Thể tích xác định và các dòng chảy [3] Error: Reference source not found
Hình 2.3 Thí dụ về một động cơ nhiệt hoạt động theo chu trình Cacnô [3] Error:
Reference source not found
Hình 2.4 Chu trình Cácnô……………………………………………………………………… 25
Hình 2.5 Hai chu trình thuận nghịch chứng minh một thực tế đó là entropy là trạng thái
của một chất.[3] Error: Reference source not found
Hình 2.6 Sơ đồ thể tích xác định được phân tích theo nguyên lý nhiệt động thứ 2. [3]

Error: Reference source not found
Hình 2.7 USUF [3] Error: Reference source not found
Hình 2.8 Quá trình thuận nghịch thay đổi tương tự hình 2.7 [3] Error: Reference source
not found
Hình 3.1 Các thành phần của hệ thống PWR cho ví dụ áp dụng nguyên lý 1 [3] Error:
Reference source not found
Hình 3.2 Phân bố nhiệt độ vùng trao đổi nhiệt lò PWR [3] Error: Reference source not
found
Hình 3.3 Thí dụ thủy nhiệt trong một lò PWR đơn giản. [3] Error: Reference source not
found
Hình 3.4 Đồ thị T – S cho chu trình trong lò PWR [3 Error: Reference source not found
Hình 3.5 Từng thành phần trong nhà máy điện [3] Error: Reference source not found
Hình 3.6 Hệ thống lò phản ứng PWR đơn giản. [3] Error: Reference source not found
Hình 3.7 Bình điều áp Error: Reference source not found
Hình 4.1 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm. Error: Reference source not found
Hình 4.2a Thùng chịu áp lực theo phương bán kính Error: Reference source not found
Hình 4.2b Thùng chịu áplực theo phương đứng Error: Reference source not found
Hình 4.3 Thùng lò thiết bị thí nghiệm Error: Reference source not found
Hình 4.4 .Mô tả đường ống Error: Reference source not found
Hình 4.5 Đoạn ống cong Error: Reference source not found
Hình 4.6 Đồ thị biểu thị sự thay đổi của k
1
theo R
o
/d và k
2
theo góc Error: Reference
source not found
Hình 4.7 Ứng suất lớn nhất trong ống Error: Reference source not found
Hình 4.8 Dòng chảy rẽ nhánh Error: Reference source not found

Hình 4.9 K
f
là hàm của r/d. Error: Reference source not found
Hình 4.10 Ống có đường kính tăng dần Error: Reference source not found

5


Hình 4.11 K
f
phụ thuộc vào beta Error: Reference source not found
Hình 4.12 Ống đường kính thu hẹp dần Error: Reference source not found
Hình 4.13 K
f
phụ thuộc vào beta Error: Reference source not found
Hình 4.14 Ứng lực lên ống thay đổi hình học Error: Reference source not found
Hình 4.15 Dòng chảy va chạm trong ống Error: Reference source not found
Hình 4.16 Ứng lực trong ống dòng chảy va chạm Error: Reference source not found
Hình 4.17 Dòng chảy tách trong ống. Error: Reference source not found
Hình 4.18 Ứng lực trong ống dòng chảy tách. Error: Reference source not found
Hình 4.19 Ống có dòng chảy va chạm tạo với nhau góc bất kỳ. Error: Reference source
not found
Hình 4.20 Ống có dòng chảy tách ra với góc bất kỳ. Error: Reference source not found
MỞ ĐẦU
Đến năm 2014 Việt Nam sẽ xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên tại Ninh
Thuận để đáp ứng nhu cầu năng lượng cho phát triển nền kinh tế. Vì vậy việc đào tạo
nguồn nhân lực để sẵn sàng nắm bắt chuyển giao công nghệ về nhiều khía cạnh liên
quan đến nhà máy điện hạt nhân là rất quan trọng và cần thiết. Đặc biệt là đội ngũ kỹ
sư hạt nhân am hiểu về thiết kế và tính toán vật lý lò, tính toán nhiên liệu, tính toán an
toàn, thủy nhiệt và động học lò phản ứng…

Một trong những yếu tố cốt lõi trong thiết kế và tính toán lò là vấn đề về thủy nhiệt
động học lò phản ứng. Thực tế nước ta hầu như rất hạn chế về mặt thực nghiệm, thậm
chí về mặt lý thuyết chúng ta cũng có rất ít tài liệu về thủy nhiệt động học lò phản ứng
hạt nhân.
Chính vì vậy việc xây dựng những mô hình mô phỏng các quá trình và tính toán
thủy nhiệt diễn ra trong lò phản ứng là rất cần thiết trong thời điểm hiện nay. Việc làm
đó sẽ từ đó nâng cao khả năng nghiên cứu và đào tạo.
Trên cơ sở đó em được nhận đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu, tính toán và thiết kế
phần sơ cấp của hệ thống thí nghiệm trao đổi nhiệt hai vòng tuần hoàn” với mục tiêu là
thiết kế được một số thành phần chủ chốt trong phần sơ cấp của hệ thí nghiệm trao đổi
nhiệt hai vòng tuần hoàn.

6


Luận văn của em gồm những nội dung chính sau đây :
CHƯƠNG I: Giới thiệu tổng quan về lò phản ứng PWR
CHƯƠNG II: Các nguyên lý nhiệt động và ứng dụng
CHƯƠNG III: Phân tích thủy nhiệt lò PWR đơn giản và lựa chọn các thiết bị
phần sơ cấp của hệ thống thí nghiệm
CHƯƠNG IV: Tính toán thiết kế hệ thống sơ cấp.

7


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THỦY NHIỆT LÒ PWR.
1.1Giới thiệu tổng quát
Năng lượng của một lò phản ứng năng lượng bắt nguồn từ quá trình phân hạch
trong nhiên liệu. Năng lượng tạo ra từ nhiên liệu được truyền cho các chất làm mát dẫn
nhiệt bằng đối lưu và bức xạ.

Các đặc tính của thủy nhiệt động mô tả chu trình năng lượng trong lò phản ứng liên
quan đến quá trình thiết kế tâm lò và thiết kế thanh nhiên liệu trong lò phản ứng.
1.2Chu trình năng lượng
Trong lò phản ứng nhiệt độ được truyền từ thanh nhiên liệu ra chất làm mát vòng sơ
cấp rồi trao đổi nhiệt cho vòng thứ cấp, cuối cùng là tạo ra điện nhờ tuabin hơi nước.
Tùy thuộc vào sự thiết kế của lò phản ứng, tuabin có thể được điều khiển trực tiếp từ
vòng sơ cấp hoặc vòng làm mát thứ cấp nhận năng lượng nhiệt từ vòng sơ cấp. Lò phản
ứng nước áp lực (PWR) và lò nước nặng (PHWR) có hệ thống hai vòng tuần hoàn.
Vòng sơ cấp phải đảm bảo nước luôn ở một trạng thái đó là lỏng để đảm bảo truyền
nhiệt với vòng thứ cấp đạt hiệu suất cao nhất và không xảy ra sự cố. Vòng thứ cấp
được duy trì ở áp suất thấp hơn và nước sẽ sôi trong các bộ trao đổi nhiệt của thiết bị
sinh hơi. Hơi nước làm quay tuôc bin máy phát để sản xuất điện, sau đó lại được làm
ngưng tụ thành nước với nhiệt độ thấp hơn và qua các bộ trao đổi nhiệt để quay trở lại
vòng sơ cấp.

8


Lò phản ứng PWR hai vòng tuần hoàn (Xem hình 1.1).
Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ lò PWR hai vòng tuần hoàn [1]

9


Dưới đây thể hiện chi tiết thuộc tính cơ bản của một số lò phản ứng:(xem bảng 1.1)
Bảng 1.1. Thuộc tính cơ bản của một số lò phản ứng:

10

1.3. Vòng sơ cấp.
Xung quanh thùng lò phản ứng PWR có nhiều vòng tuần hoàn được bố trí, mỗi
vòng tuần hoàn bao gồm hệ trao đổi nhiệt theo chiều dọc, và bơm. Dòng nước làm mát
chảy qua bộ trao đổi nhiệt qua những ống hình chữ U trong hệ trao đổi nhiệt. Hệ thống
bình điều áp được lắp đặt trong vòng sơ cấp luôn duy trì áp suất của tâm lò cũng như
trong ống không thay đổi, để đảm bảo được độ ổn định của nhiệt độ trong lò.
Hình 1.2 Bố trí hệ thống cho lò PWR. [3]

11


1.4 Tâm lò phản ứng
Hình 1.3 Tâm lò phản ứng PWR
Tất cả các lò phản ứng hạt nhân loại trừ lò HTGR, đều thiết kế hệ thống nước làm
mát chảy dọc theo thanh nhiên liệu. Nước lạnh hơn từ ngoài chảy vào tâm lò được chảy
xuống phía dưới vùng hoạt và chảy dọc lên trên tiếp xúc với thanh nhiên liệu có nhiệt
độ cao, rồi nước được đưa lên phía trên và chảy ra trong trạng thái nóng hơn để trao
đổi nhiệt với nước vòng thứ cấp. Thùng lò cấu tạo từ một phần hình trụ với các ống
vào ra của chất tải nhiệt và đáy hình elíp. Bên trong thùng lò có giếng lò hình trụ dùng
để bố trí vùng hoạt và tổ chức dòng chuyển động của chất tải nhiệt. Mặt trong vỏ lò
tiếp xúc với nước được phủ một lớp thép không gỉ để chống ăn mòn và giảm quá trình
giòn vỏ lò do tương tác của dòng notron cao, chiếu xạ mạnh. Để bảo đảm độ bền,
thùng lò được làm với số mối hàn ít nhất. Thùng lò được thiết kế để làm việc trong một

12


thời gian dài từ 40 đến 60 năm. Bảng 1.5 dưới đây thể hiện một số thông số chính của
một lò phản ứng hạt nhân PWR.
Bảng 1.2. Thông số cụ thể của một lò PWR công suất 1160 MWe [1]

13



14


1.5Thanh nhiên liệu
Các lò phản ứng nước nhẹ (BWR và PWR) PHWR, ARG và LMFBR đều sử dụng
thanh nhiên liệu. Lò phản ứng nước nhẹ (LWRs) nước làm mát cũng có chức năng làm
chậm nơtron, và sử dụng một loạt các thanh nhiên liệu được bao quanh bởi hệ thống
nước làm mát. Lò phản ứng nước nặng và lò phản ứng khí tiên tiến được thiết kế để
tiếp nhiên liệu tự động và do nhiên liệu được xếp chồng lên nhau trong vòng tròn ống
áp lực không giống như trong lò PWR. Theo thiết kế của lò BWR bó nhiên liệu thường
gồm 64 thanh trong khi đó lò PWR là 225 đến 289 thanh nhiên liệu được xếp lại với
nhau.
Hình 1.4. Đặc điểm của thanh nhiên liệu trong lò phản ứng nước nhẹ [3]
Phía trên có các thanh điều khiển bó nhiên liệu. Các thanh nhiên liệu này có đục lỗ
để cho nước chảy qua. Bó nhiên liệu có chiều cao 4.2m chiều ngang 21cm, một bó gồm
17x17 thanh nhiên liệu. mỗi thanh lại có vỏ bọc bằng hợp kim Zirconium Alloy

15


(Zircalloy) bên trong chứa những viên nhiên liệu, mỗi viên lại có chiều cao là 10mm và
đường kính là 8mm.
Hình 1.5 Bó nhiên liệu tiêu biểu cho lò phản ứng nước nhẹ.[3]
(1.phía trong . 2 lớp biên . 3. phía góc)
Giữa các thanh nhiên liệu có khoảng cách P và trong một khung mỗi khung bọc

ngoài cách nhau 1 khoảng l, cách bố trí như trên hình vẽ 1.5

16


CHƯƠNG II : CÁC NGUYÊN LÝ NHIỆT ĐỘNG VÀ ỨNG DỤNG
2.1 Nguyên lý nhiệt động thứ nhất.
Định nghĩa nhiệt động học đây là mối quan hệ giữa năng lượng và entropy. Một
định nghĩa khác về nhiệt động học mà chúng ta đã quen thuộc là: "nhiệt động lực học
là khoa học của nhiệt và công và những đặc tính của chất mang một mối quan hệ với
nhiệt và công. Thuỷ nhiệt động là mối quan hệ giữa năng lượng, mômen và lưu lượng.
Phương trình nguyên lý nhiệt động thứ nhất cho 1 hệ thống ổn định.
Coi như nguyên lý nhiệt động 1 cho hệ thống trải qua sự biến đổi trạng thái
(Độ biến đổi năng lượng + Công sinh ra = Nhiệt nhận từ môi trường)
(2.1)
Khi công thức (1) được tính từ trạng thái 1 đến trạng thái 2 ta có :

1
Q
2
là nhiệt truyền tới hệ thống trong suốt thời gian biến đổi từ trạng thái 1 đến
trạng thái 2, E
1
và E
2
là giá trị ban đầu trạng thái 1 và cuối cùng trạng thái 2 của năng
lượng E của hệ,
1
W
2

là công sinh ra của hệ trong suốt quá trình.
Khi hệ không chuyển động, không đặt trong trường lực à năng lượng của hệ
đúng bằng nội năng của hệ (U) :
Năng lượng = nội năng + thế năng + động năng
Năng lượng được đặc trưng bởi khối lượng vĩ mô,vận tốc và thế năng.
Nội năng U là một dạng khác của năng lượng của hệ và được tính :
(2.2)
Nguyên lý nhiệt động 1 có thể viết lại như sau :
(2.3)

17


Biểu thức động năng của hệ:

2
1
2
KE mV
=
(2.4)
Biểu thức cho thế năng của hệ:

PE mgZ=
(2.5)
Thế biểu thức của động năng và thế năng vào phương trình (2) ta được :
(2.6)
Cộng với sự thay đổi trạng thái 1 và 2 với g là hằng số ta được :
(2.7)
Tương tự như vậy thế biểu thức động năng và thế năng của hệ vào phương trình (2.3)

ta được :
(2.8)
Lấy tích phân từ trạng thái 1 đến trạng thái 2 với g là hằng số :
(2.9)
- Công thức (2.8) và (2.9) chỉ áp dụng cho năng lượng được bảo toàn.
- Độ biến thiên năng lượng của hệ trong quá trình biến đổi bằng tổng công và nhiệt mà
hệ nhận được trong quá trình đó.
- Công thức (2.8) và (2.9) chỉ đưa ra sự thay đổi của nội năng, thế năng và động năng
chúng ta chưa biết được giá trị tuyệt đối của các đại lượng trong các công thức trên.

18


Tính chất nhiệt động học của entanpy
Xem xét một hệ thống có sự cân bằng về áp suât trong suốt quá trình nhiệt động.
Chúng ta thừa nhận rằng không có sự thay đổi của động năng hay thế năng, chỉ là công
sinh ra trong quá trình nhiệt động.
Hình 2.1 Áp suât cân bằng trong suốt quá trình [3]
Áp dụng nguyên lý nhiệt động 1 :
Công thức (2.9) :
(2.10)
Công được tính từ công thức :
(2.11)
Từ đó áp suất được coi là hằng số :
(2.12)
Từ đó :

19

(2.13)
Nhiệt truyền trong quá trình là sự thay đổi của lượng U + PV từ trạng thái đầu đến
trạng thái cuối. Chúng ta định nghĩa 1 đại lượng mới được gọi là entanpy H = U + PV
hay trên 1 đơn vị khối lượng thì là h = u + Pv.
Lưu ý :
• Nhiệt lượng truyền trong suốt quá trình cân bằng trong điều kiện đẳng áp được
tính bằng sự thay đổi của entanpy.
• Nội năng của hệ của chất lỏng bão hòa ở nhiệt độ 32.02
o
F (hay 0.01
o
C) được coi
bằng 0 và được coi là giá trị tham chiếu.
• Cả entanpy và nội năng đều tăng nếu nhiệt độ tăng.
• Đại lượng entanpy rất quan trọng vì nó liên quan tới sự bảo toàn năng lượng của
1 hệ dòng chảy.

20


2.2 Nguyên lý hai áp dụng cho thể tích xác định (Control Volume)
Hình 2.2 Thể tích xác định và các dòng chảy [3]

21


Khối lượng cũng như nhiệt và công có thể đi qua bề mặt xác định, và khối lượng
trong thể tích xác định cũng như tính chất của nó thay đổi theo thời gian.
Biểu thức của nguyên lý 1 áp dụng cho thể tích xác định (Control Volume) :
(2.14)

Nhiệt đưa vào thể tích xác định cộng với năng lượng của dòng chảy bằng sự biến
đổi năng lượng trong thể tích xác định cộng với năng lượng dòng chảy ra cộng với
công sinh ra.
Trạng thái ổn định dòng ổn định
Thể tích xác định không thay đổi theo trục tọa độ
Khối lượng và trạng thái trong thể tích xác định không thay đổi theo thời gian :
(2.15)
Và
(2.16)
Trong điều kiện trạng thái ổn định và dòng ổn định ta có phương trình liên tục :
(2.17)
Phương trình nguyên lý 1 :
(2.18)
Dòng qua thể tích xác định không thay đổi theo thời gian, năng lượng thể tích xác định
là hằng số.
Phương trình liên tục :
(2.19)

22


Suy ra phương trình nguyên lý 1 như sau :
(2.20)
Viết lại ta có :
(2.21)
Với :
(2.22)
q và w có đơn vị là kJ/kg
Trạng thái và dòng đồng nhất - uniform state uniform flow (USUF):
1. Thể tích xác định không đổi trong hệ tọa độ.

2. Khối lượng trong thể tích xác định có thể thay đổi theo thời gian, nhưng bất cứ
lúc nào trạng thái đều như nhau trong toàn bộ thể tích xác định.
3. Khối lượng đi qua một đơn vị diện tích của dòng trên bề mặt xác định là không
đổi theo thời gian nhưng lưu lượng có thể thay đổi theo thời gian.
Phương trình liên tục của trạng thái và dòng đồng nhất như sau :
( 2.23)
Tích phân theo thời gian và thay đổi khối lượng trong suốt quá trình :
( 2.24)
Tổng khối lượng chuyển qua thể tích xác định trong thời gian t là :
(2.25)
Và tổng khối lượng đi vào thể tích xác định trong thời gian t là:

23


(2.26)
Như vậy trong 1 chu trình có thời gian t chúng ta có thể viết lại phương trình liên tục
cho trạng thái và dòng đồng nhất (USUF) như sau :
(2.27)
Chúng ta xem rằng phương trình (10) áp dụng cho mọi thời điểm t trong suốt quá trình.
(2.28)
Nếu như coi trạng thái của thể tích xác định đều không đổi trong 1 khoảng thời gian sẽ
trở thành :
(2.29)
Kết hợp với phương trình trên thời gian t :
(2.30)
(2.31)

24

Từ đó, trong một chu trình có thời gian t, chúng ta có thể viết nguyên lý 1 cho trạng
thái và dòng đồng nhất như sau :
(2.32)
2.3 Nguyên lý nhiệt động thứ 2.
2.3.1 Hai phát biểu trong nguyên lý nhiệt động 2 :
1. Phát biểu của Kelvin-Planck:
Một động cơ không thể sinh công, nếu nó chỉ trao đổi với một nguồn nhiệt duy nhất.
Kelvin-Planck phát biểu “không có động cơ nhiệt nào mà chỉ nhận nhiệt rồi phát ra
công bằng với nhiệt nhận vào” tức là không có động cơ nhiệt nào phát nhiệt với hiệu
suất 100%.
2. Phát biểu của Clausius:
Nhiệt không thể tự động truyền từ vật lạnh sang vật nóng hơn.
Phát biểu này liên quan đến tủ lạnh hay máy bơm nhiệt tức là không thể nào chế tạo
được thiết bị mà vận hành không nhận công từ bên ngoài vào.
Điều này cũng ngụ ý rằng các hệ số hiệu suất luôn luôn nhỏ hơn 1.

25


Quá trình thuận nghịch :
Quá trình AàB là thuận nghịch nếu quá trình ngược lại BàA hệ cũng đi qua các
trạng thái trung gian như trong quá trình thuận AàB, suy ra Quá trình thuận nghịch là
quá trình cân bằng A
thuận
= A
nghịch
và
Q
thuận

= Q
nghịch
. Khi hệ trở về trạng thái ban đầu thì môi trường xung quanh không bị
biến đổi.
• Ta phải lưu ý các mối liên quan giữa thuận nghịch, cân bằng, và thời gian.
• Khi hệ ở trạng thái cân bằng nếu thay đổi bất kỳ yếu tố nào thì cân bằng sẽ
chuyển dich theo chiều chống lại sự thay đổi đó.
2.3.2 Chu trình Các nô
Ta miêu tả qua giản đồ sau (hình 2.3)
Hình 2.3 Thí dụ về một động cơ nhiệt hoạt động theo chu trình Cacnô [3]