bài báo cáo nhiệt động lực học

Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Nhiệt động lực học
I. TRÍCH YẾU :
1. Mục đích thí nghiệm:
Mục đích bài thí nghiệm là giúp sinh viên tìm hiểu bằng thực tế một số vấn đề cơ bản
về lý thuyết đã học trong môn học Nhiệt động lực học kỹ thuật. Từ đó giúp sinh viên có
một khái niệm chung về môn học, hiểu được vai trò và sự áp dụng của nó trong công
nghiệp và đời sống.
2. Phương pháp thí nghiệm:
Trong bài thí nghiệm này, sinh viên phải thực hiện các công việc như sau:
a) Xác đònh trạng thái không khí bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm của không khí tại các vò trí
trước giàn lạnh 4 (cũng chính là trạng thái của không khí ở môi trường xung
quanh), trước thiết bò sấy nóng không khí 5 (sau giàn lạnh 4), trước vòi phun hơi 6
và sau dàn phun hơi (thải ra ngoài trời). Từ các số liệu đo được, sinh viên phải vẽ
các quá trình thay đổi trang thái của không khí trên giản đồ i - d và trên cơ sở đó
sinh viên phải xác đònh enthalpy và độ chứa hơi của không khí tại các vò trí nói
trên.
b) Tính toán cân bằng nhiệt của ống khí động bao gồm các công việc như : xác đònh
lưu lượng gió thổi qua ống, xác đònh năng suất lạnh của giàn lạnh và phụ tải nhiệt
của thiết bò sấy.
II. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM :
1. Mô hình thí nghiệm :
Sơ đồ nguyên lý của mô hình thí nghiệm được biểu diễn trên hình 1. Nó là một ống khí
động, trong đó không khí được thổi qua từ đầu này đến đầu kia của ống và lần lượt được
làm lạnh bằng dàn bốc hơi của máy lạnh, sấy nóng bằng điện trở và làm ẩm bằng cách
phun hơi nước từ một bình tạo hơi.
2. Mô tả sơ đồ:
Không khí nhờ quạt gió (có cửa điều chỉnh lưu lượng) 1 thổi qua ống khí động 2, lần
lượt được làm lạnh trong giàn lạnh 4, sau đó được sấy nóng bằng điện trở trong thiết bò sấy
5, sau đó được làm ẩm bằng vòi phun hơi 6 và được thổi ra ngoài. Ở các vò trí trước và sau
mỗi thiết bò nằm trong ống khí động đều có đặt các nhiệt kế bầu khô 7 và các nhiệt kế
bầu ướt 8 để đo nhiệt độ và độ ẩm của không khí. Tại đầu ra của ống khí động có đặt

đồng hồ đo vận tốc gió 9 để xác đònh lưu lượng gió thổi qua ống. Phía dưới giàn lạnh 4 có
đặt dụng cụ đo thể tích nhằm xác đònh lưu lượng nước ngưng tụ từ không khí bò làm lạnh.
Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Nhiệt động lực học
1
2
4
5
3
6
7 8 7 8 7 8 7 8
9
Hình 1
:

Sơ đồ hệ thống thí nghiệm nhiệt động lực học
1. Quạt gió
3. Máy lạnh
5. Thiết bò sấy nóng không khí bằng điện trở
7. Nhiệt kế bầu khô
9. Đồng hồ đo vận tốc gió
2. Ống khí động
4. Dàn lạnh
6. Vòi phun hơi
8. Nhiệt kế bầu ướt
III. DỤNG CỤ VA PHƯƠNG PHÁP ĐO:
1) Dụng cụ:
ï Nhiệt kế bầu ướt và nhiệt kế bầu khô để đo nhiệt độ bầu ướt và nhiệt độ bầu khô.
ng đông để đo lượng nước ngưng. Đồng hồ
2) Quy trình vận hành:
1) Bật công tắc tổng, kiểm tra đèn báo đủ ba pha trên tủ điện.

2) Bật quạt thổi khí, điều chỉnh lưu lượng không khí bằng cách đóng/ mở cửa gió.
3) Bật công tắc máy lạnh.
4) Bật công tắc điện trở gia nhiệt (sử dụng một điện trở hay cả hai điện trở).
5) Bật nút điều khiển bình hơi (ON) cho hơi bão hoà. Theo dõi nhiệt độ và áp suất tại
bình hơi. Nếu áp suất đạt 1,5 kg/cm
2
thì bắt đầu mở van phun hơi.
6) Sau khi mở van phun hơi, để hệ thống chạy khoảng 15 giây nhằm đạt độ ổn đònh.
Lần lượt đo nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt tại các vò trí. Dùng ống đong và
thì kế đo lưu lượng nước ngưng phía sau dàn lạnh.
7) Bật nút điều khiển bình hơi (ON) cho hơi quá nhiệt. Để hệ thống tiếp tục chạy
khoảng 5 phút nhằm đạt ổn đònh rồi cũng tiến hành đo như trên.
8) Thay đổi chế độ hoạt động khác bằng cách thay đổi vò trí cửa gió, tăng hoặc giảm
điện trở, tăng hoặc giảm lượng hơi phun vào.
Chú ý:
Mực nước trong bình hơi được kiểm tra sau mỗi thí nghiệm (tắt điện trở) bằng cách
đóng mở van thông giữa bình hơi và bình chứa nước để cấp thêm nước cho bình hơi. Mực
nước cấp ngang với nhiệt kế hơi bão hòa.
IV. TÍNH TOÁN
Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Nhiệt động lực học
1. Xác đònh lưu lượng không khí chuyển động trong ống khí động
G
kk
= v.F.
ρ (kg/s)
v
: vận tốc ống khí động (m/s).
F = 0.0144 m
2
: diện tích miệng ra của ống khí động.

ρ :
khối lượng riêng của không khí
2. tính toán dàn lạnh
a) năng suất lạnh của dàn lạnh Q
o
Q
o
= G
kk
(i
1
– i
2
)
G
kk
: lưu lượng trọng lượng của không khí chuyển động trong ống khí động
(kg/s) .
i
1
và i
2
: enthalpy của không khí vào và ra khỏi dàn lạnh (kj/kg)
b) lượng nước tách ra từ dàn lạnh tính toán theo lý thuyết G
nước
G
nước
=3600.G
kk
.(d

2
– d
1
) , (kg/h)
d
1
và d
2
: độ chứa hơi của không khí vào và ra khỏi dàn lạnh (kg/kg)
c) lượng nước thực tế tách ra từ dàn lạnh G’
nước
G’
nước
= 0.06.V
1
/t
1
, (kg/h)
V
1
(ml) : thể tich nước tách ra từ dàn lạnh trong thời gian t
1
3. Tính toán thiết bò sấy nóng không khí
a) Phụ tải nhiệt của thiết bò sấy nóng không khí Q
Q = G’
kk
(i
3
– i
2

) , ( kW)
i
2
và i
3
: enthalpy của không khí vào và ra khỏithiết bò sấy nóng không khí
(kj/kg)
b) Lương nhiệt do dòng điện cung cấp qua điện trở :
Q’= 1kW (một điện trở)
Q’= 2kW (hai điện trở)
Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Nhiệt động lực học
V. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Bảng 1: Số liệu thô
Chế độ
vận tốc
gió,
(m/s)
Lần
đo
Trạng thái
hơi
Điểm 1 Điểm 2 Điểm 3 Điểm 4
Thể
tích
nước
ngưn
g
V
1
(ml)

Thời
gian
nước
ngưn
g
τ
1
(s)
Trước
dàn
lạnh
(
o
C)
Trước
thiết bò
sấy
(
o
C)
Trước
vòi
phun
hơi (
o
C)
Sau vòi
phun
hơi
(

o
C)
t
k
t
ư
t
k
t
ư
t
k
t
ư
t
k
t
ư
2,73
1
Bão hòa
32 29 24 24 32 28 34 33 29 60
Quá nhiệt
32 29 23 22 32 26 32 32 29 60
2
Bão hòa
32 30 24 24 32 29 33 33 29 60
Quá nhiệt
32 29 23 23 31 26 32 32 29 60
3

Bão hòa
32 29 25 25 33 29 35 35 29 60
Quá nhiệt
32 29 24 23 32 26 33 33 29 60
2,3
1
Bão hòa
32 30 23 21 33 28 34 34 27 60
Quá nhiệt
32 30 22 20 31 28 32 32 27 60
2
Bão hòa
33 29 24 22 35 29 36 35 27 60
Quá nhiệt
33 28 23 22 32 32 33 32 27 60
3
Bão hòa
33 30 24 22 34 28 35 35 27 60
Quá nhiệt
33 30 24 22 33 31 32 33 27 60
1,7
1
Bão hòa
33 29 24 20 31 29 35 35 24 60
Quá nhiệt
33 30 24 21 32 30 35 35 24 60
2
Bão hòa
33 28 24 21 33 30 37 37 24 60
Quá nhiệt

34 31 24 21 33 30 36 36 24 60
3
Bão hòa
34 31 24 21 34 30 37 37 24 60
Quá nhiệt
34 31 24 21 33 30 37 37 24 60
Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Nhiệt động lực học
Bảng 2: Các thông số của không khí ẩm
v= 2.73 m/s v= 2.3 m/s v= 1.7 m/s
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Lầ
n 1
Bão
hòa
d
0.025 0.019 0.022 0.032 0.026 0.015 0.022 0.036 0.025 0.013 0.026 0.037
ϕ
85 100 75 92 85 85 70 100 75 70 85 100
I
96.3 71.2 92.1 113 99.2 60.7 90 125.6 96.3 56.5 96.2 131.9
Quá
nhiệt
d
0.025 0.016 0.018 0.031 0.026 0.014 0.023 0.030 0.026 0.014 0.027 0.037
ϕ
85 95 61 100 85 83 75 100 80 78 85 100
I
96.3 62.8 73.3 110.9 99.2 56.5 90 108.8 98.4 58.6 99.6 131.9
Lầ
n 2

Bão
hòa
d
0.026 0.019 0.025 0.032 0.024 0.015 0.024 0.036 0.023 0.014 0.026 0.038
ϕ
88 100 82 100 75 78 67 95 75 75 78 100
I
99.2 73.3 96.3 115.1 94.2 60.7 96.3 129.8 92.1 58.6 100.5 140.2
Quá
nhiệt
d
0.026 0.018 0.019 0.030 0.023 0.016 0.027 0.030 0.027 0.014 0.026 0.038
ϕ
88 100 70 100 75 95 92 90 78 75 78 100
I
99.2 68.2 77.4 107.2 90 60.7 101.3 110.9 102.6 58.6 110.5 140.2
Lầ
n 3
Bão
hòa
d
0.025 0.020 0.025 0.037 0.026 0.015 0.023 0.037 0.027 0.014 0.026 0.040
ϕ
80 100 78 100 80 80 68 100 78 75 75 100
I
96.3 75.3 96.3 134 94.2 60.7 94.2 131.9 102.6 58.6 100.5 138.1
Quá
nhiệt
d
0.025 0.017 0.018 0.032 0.026 0.015 0.026 0.033 0.027 0.014 0.026 0.040

ϕ
80 90 60 100 80 80 78 100 78 75 78 100
I
96.3 67.0 77.4 115 94.2 60.7 100.5 115.1 102.6 58.6 100.5 138.1
Bảng 3: Năng suất dàn lạnh Q
o
t
1
ρ
Gkk(kg/s
) i
1
i
2
Q
o
v =
2.73
Bão
hòa
Lần 1
32 1.157 0.045 96.3 71.2 1.142
Lần 2
32 1.157 0.045 99.2 73.3 1.178
Lần 3
32 1.157 0.045 96.3 75.3 0.955
Quá
nhiệt
Lần 1
32 1.157 0.045 96.3 62.8 1.524

Lần 2
32 1.157 0.045 99.2 68.2 1.410
Lần 3
32 1.157 0.045 96.3 67 1.333
v = 2.3
(m/s)
Bão
hòa
Lần 1
32 1.157 0.038 99.2 60.70 1.475
Lần 2
33 1.154 0.038 94.2 60.7 1.280
Lần 3
33 1.154 0.038 94.2 60.70 1.280
Quá
nhiệt
Lần 1
32 1.157 0.038 99.2 56.50 1.636
Lần 2
33 1.154 0.038 90 60.70 1.120
Lần 3
33 1.154 0.038 94.2 60.70 1.280
v = 1.7
(m/s)
Bão
hòa
Lần 1
33 1.154 0.028 96.3 56.5 1.124
Lần 2
33 1.154 0.028 92.1 58.6 0.946

Lần 3
34 1.15 0.028 102.6 58.6 1.239
Quá
nhiệt
Lần 1
33 1.154 0.028 98.4 58.6 1.124
Lần 2
34 1.15 0.028 102.6 58.6 1.239
Lần 3
34 1.15 0.028 102.6 58.6 1.239
Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Nhiệt động lực học
Bảng 4 : Lượng nước tách ra từ dàn lạnh theo tính toán lý thuyết
d
1
d
2
Gkk(kg/s) Gnước(kg/h)
v = 2.73
(m/s)
Bão hòa
Lần 1
0.025 0.019 0.045 0.982
Lần 2
0.026 0.019 0.045 1.146
Lần 3
0.025 0.020 0.045 0.819
Quá nhiệt
Lần 1
0.025 0.016 0.045 1.474
Lần 2

0.026 0.018 0.045 1.310
Lần 3
0.025 0.017 0.045 1.310
v = 2.3
(m/s)
Bão hòa
Lần 1
0.026 0.015 0.038 1.517
Lần 2
0.024 0.015 0.038 1.238
Lần 3
0.026 0.015 0.038 1.514
Quá nhiệt
Lần 1
0.026 0.014 0.038 1.655
Lần 2
0.023 0.016 0.038 0.963
Lần 3
0.026 0.015 0.038 1.514
v = 1.7
(m/s)
Bão hòa
Lần 1
0.025 0.013 0.028 1.220
Lần 2
0.023 0.014 0.028 0.915
Lần 3
0.027 0.014 0.028 1.318
Quá nhiệt
Lần 1

0.026 0.014 0.028 1.220
Lần 2
0.027 0.014 0.028 1.318
Lần 3
0.027 0.014 0.028 1.318
Bảng 5: Lượng nước thực tế tách ra từ dàn lạnh G’
nước
(kg/h)
V
1
(ml)
T
1
(ph)
G’
nướ
c (kg/h)
v = 2.73
(m/s)
Bão hòa
Lần 1
29.0 1.000 1.74
Lần 2
29.0 1.000 1.74
Lần 3
29.0 1.000 1.74
Quá nhiệt
Lần 1
29.0 1.000 1.74
Lần 2

29.0 1.000 1.74
Lần 3
29.0 1.000 1.74
v = 2.3 (m/s)
Bão hòa
Lần 1
27.0 1.000 1.62
Lần 2
27.0 1.000 1.62
Lần 3
27.0 1.000 1.62
Quá nhiệt
Lần 1
27.0 1.000 1.62
Lần 2
27.0 1.000 1.62
Lần 3
27.0 1.000 1.62
v = 1.7 (m/s)
Bão hòa
Lần 1
24.0 1.000 1.44
Lần 2
24.0 1.000 1.44
Lần 3
24.0 1.000 1.44
Lần 1
24.0 1.000 1.44
Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Nhiệt động lực học
Quá nhiệt Lần 2

24.0 1.000 1.44
Lần 3
24.0 1.000 1.44
Bảng 6:Phụ tải của thiết bò sấy không khí Q
i
3
i
2
Gkk(kg/s) Q(kW)
Bão hòa
Lần 1
92.1 71.2 0.045 1.0
Lần 2
96.3 73.3 0.045 1.0
Lần 3
96.3 75.3 0.045 1.0
Quá nhiệt
Lần 1
73.3 62.8 0.045 0.5
Lần 2
77.4 68.2 0.045 0.4
Lần 3
77.4 67 0.045 0.5
v = 2.3
(m/s)
Bão hòa
Lần 1
90 60.70 0.038 1.1
Lần 2
96.3 60.7 0.038 1.4

Lần 3
94.2 60.70 0.038 1.3
Quá nhiệt
Lần 1
90 56.50 0.038 1.3
Lần 2
101.3 60.70 0.038 1.6
Lần 3
100.5 60.70 0.038 1.5
Bão hòa
Lần 1
96.2 56.5 0.028 1.1
Lần 2
100.5 58.6 0.028 1.2
Lần 3
100.5 58.6 0.028 1.2
Quá nhiệt
Lần 1
99.6 58.6 0.028 1.2
Lần 2
100.5 58.6 0.028 1.2
Lần 3
100.5 58.6 0.028 1.2
Bảng 7 : Khối lượng riêng của không khí
ρ
(kg/m
3
) phụ thuộc vào nhiệt độ t (
o
C) của nó

t
30 31 32 33 34 35 36 37 38 39
ρ
1,165 1,161 1,157 1,154 1,150 1,146 1,142 1,139 1,135 1,131
t
40 41 42 43 44 45 46 47 48 49
ρ
1,128 1,124 1,121 1,117 1,114 1,110 1,107 1,103 1,100 1,096
t
50 51 52 53 54 55 56 57 58 59
ρ
1,093 1,089 1,086 1,083 1,079 1,076 1,073 1,070 1,066 1,063
t
60 61 62 63 64 65 66 67 68 69
ρ
1,060 1,057 1,054 1,051 1,047 1,044 1,041 1,039 1,035 1,032
t
70 71 72 73 74 75 76 77 78 79
ρ
1,029 1,026 1,023 1,020 1,017 1,014 1,011 1,009 1,006 1,003
Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Nhiệt động lực học
VI. BÀN LUẬN :
Câu 1 : Giải thích sự thay đổi trạng thái của không khí khi đi qua ống khí động dựa trên
sư thay đổi độ ẩm của không khí.
E
i
A
D E’
B
ϕ = 1

C
d
Hình 2 : Giản đồ biểu diễn sự thay đổi trạng thái của không khí khi đi qua ống khí động
theo lý thuyết
♦ Khi đi qua dàn lạnh: sự thay đổi trạng thái của không khí được biểu diễn bằng 2
đoạn thẳng AB và BC.
- Trong giai đoạn đầu của quá trình làm lạnh (AB): độ ẩm tuyệt đối d của không khí
không đổi (do hàm lượng nước không đổi) còn nhiệt độ của không khí thì giảm dần
xuống đến nhiệt độ điểm sương. Độ ẩm tương đối ϕ tăng dần đến trạng thái bão
hòa ϕ = 1. Tại nhiệt độ điểm sương B, ứng với trạng thái bão hòa, nước bắt đầu
ngưng tụ.
- Trong giai đoạn sau của quá trình làm lạnh (BC): độ ẩm tương đối ϕ của không khí
không đổi và bằng 1, do lúc này không khí đã đạt trạng thái bão hòa. Do vẫn tiếp
tục làm lạnh nên nhiệt độ của không khí vẫn tiếp tục giảm. Độ ẩm tuyệt đối d của
không khí giảm do có nước ngưng tụ làm giảm hàm lượng của nước trong không
khí ẩm.
♦ Khi đi qua thiết bò sấy: sự thay đổi trạng thái của không khí được biểu diễn bằng
đoạn thẳng CD. Độ ẩm tuyệt đối d của không khí không đổi (do hàm lượng nước không
đổi) còn nhiệt độ của không khí thì tăng dần. Độ ẩm tương đối ϕ giảm dần.
♦ Khi đi qua vòi phun hơi: sự thay đổi trạng thái của không khí được biểu diễn bằng 1
đoạn thẳng nằm trong khoảng DE và DE’.
- Nếu sử dụng hơi nước bão hòa: sự thay đổi trạng thái của không khí được biểu diễn
bằng đoạn DE. Độ ẩm tuyệt đối d của không khí tăng lên do không khí nhận thêm
ẩm. Enthalpy i cũng tăng lên do không khí nhận thêm nhiệt lượng từ hơi nước bão
hòa.
Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Nhiệt động lực học
- Nếu sử dụng hơi quá nhiệt: sự thay đổi trạng thái của không khí được biểu diễn
bằng 1 đoạn thẳng nằm giữa DE và DE’. Hơi nước càng quá nhiệt thì đoạn thẳng
càng gần DE’. Độ ẩm tuyệt đối d của không khí tăng lên do không khí nhận thêm
ẩm. Enthalpy i cũng tăng lên do không khí nhận thêm nhiệt lượng từ hơi nước quá

nhiệt, nhưng độ tăng nhỏ hơn so với khi sử dụng hơi nước bão hòa.
Câu 2 : Giải thích tại sao có thể xác đònh được độ ẩm của không khí thông qua nhiệt độ
bầu khô và nhiệt độ bầu ướt.
♦ Nhiệt độ bầu khô: là nhiệt độ của hỗn hợp khí được xác đònh bằng nhiệt kế thông
thường.
Nhiệt độ bầu khô cũng chính là nhiệt độ của không khí vì bầu thủy ngân của nó tiếp
xúc trực tiếp với không khí.
♦ Nhiệt độ bầu ướt: là nhiệt độ ổn đònh đạt được khi một lượng nhỏ nước bốc hơi vào
hỗn hợp khí chưa bão hòa hơi nước ở điều kiện đoạn nhiệt.
Nhiệt độ bầu ướt được đo bằng nhiệt kế thông thường có bọc vải ướt ở bầu thủy ngân.
Cho nước vào cốc bọc đầu thủy ngân, nước bốc hơi đoạn nhiệt trong không khí ẩm thu
nhiệt làm nhiệt độ trong không khí giảm, chờ cho đến khi nhiệt độ không thay đổi nữa thì
nhiệt độ đó chính là nhiệt độ bầu ướt. Do đó phải thường xuyên theo dõi để thêm nước
vào cốc.
Không khí càng khô hay độ ẩm tương đối ϕ của nó càng bé thì nước xung quanh bầu
nhiệt kế của nó sẽ bay hơi càng nhiều và lớp không khí sát đó càng mất nhiều nhiệt lượng
và do đó nhiệt độ bầu ướt càng bé hay độ chênh lệch giữa nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ
bầu ướt càng lớn. Dó nhiên khi không khí khô tương đối ϕ = 0 thì độ chênh lệch nhiệt độ
này là cực đại. Ngược lại khi không khí ẩm bão hòa hay độ ẩm tương đối ϕ = 100% thì
nước quanh bầu nhiệt kế không thể bay hơi và do đó giá trò nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ
bầu ướt bằng nhau hay độ chênh lệch nhiệt độ của 2 nhiệt kế là bằng 0. Có thể thấy,
nhiệt độ bầu ướt chính là nhiệt độ bão hòa tương ứng với phân áp suất bão hòa của hơi
nước trong không khí ẩm. Như vậy, độ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ bầu khô và nhiệt
độ bầu ướt đặc trưng cho khả năng nhận ẩm của không khí và do đó trong kỹ thuật sấy
người ta gọi là thế sấy ε. Như vậy thế sấy bằng:
ε = t
k
- t
ư
i

ϕ < 1
B ϕ = 1
t
k
t
ư
A
i = const
d
Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Nhiệt động lực học
Hình 3 : Cách xác đònh độ ẩm của không khí
thông qua nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt
Từ nhiệt độ t
ư
gióng theo đường t = const, cắt đường ϕ = 1 tại điểm A.
Từ A theo đường i = const cắt đường t
k
tại điểm B. B chính là trạng thái của không khí
xác đònh bởi hai thông số t
k
và t
ư
.
Đường ϕ = const qua B cho biết độ ẩm tương đối của không khí.
♦ Xác đònh độ ẩm của không khí thông qua nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt:
Độ ẩm tương đối của không khí ϕ được xác đònh bằng ẩm kế. Hiện nay có nhiều loại
ẩm kế. Tuy các ẩm kế hoạt động theo nhiều nguyên lý khác nhau nhưng cùng có một cơ
sở nhiệt động. Sau đây chúng ta giới thiệu các cơ sở này.
Các loại ẩm kế xác đònh độ ẩm tương đối của không khí đều dựa trên hiệu số nhiệt độ
nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt (t – t

ư
). Giả sử q
1
là nhiệt lượng mà không khí cung cấp cho
bầu thủy ngân của nhiệt kế ướt và q
2
là nhiệt lượng mà nước quanh bầu thủy ngân tiêu tốn
để bay hơi. Rõ ràng ta có:
q
1
= q
2
(1)
Theo lý thuyết truyền nhiệt thì: q
1
= α (t – t
ư
) (2)
Và : q
2
= q
m
.r (3)
Trong đó α (W/m
2
.K) là hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên, q
m
(kg/m
2
.s) là cường độ

bay hơi và r là nhiệt ẩm hóa hơi.
Cường độ bay hơi q
m
(kg/m
2
.s) có thể tính gần đúng theo công thức Dalton qua hệ số
bay hơi α
m
(kg/m
2
.s.bar) và độ chênh lệch áp suất giữa phân áp suất bão hòa ứng với nhiệt
độ nhiệt kế ướt p
m
và phân áp suất p
a
của hơi nướ trong không khí ẩm:
B
760
)pp(q
ammm
−α=
Trong đó: B là áp suất khí trời nơi ta xác đònh độ ẩm tương đối ϕ.
Dễ dàng thấy rằng nếu áp suất khí trời B được đo bằng bar thì công thức trên được viết
lại dưới dạng:
B
013,1
)pp(q
ammm
−α=
(4)

Thay giá trò của q
1
theo (2) và q
2
(hay q
m
) theo (3), (4) vào (1) chúng ta được:
p
m
– p
a
=
r.013,1.
m
α
α
B(t – t
ư
) = A.B.( t – t
ư
) (5)
Trong đó: A =
r.013,1.
m
α
α
(6a)
Hệ số A gọi là hệ số ẩm kế và phụ thuộc vào hệ số trao đổi nhiệt α và hệ số bay hơi
α
m

. Các hệ số này lại phụ thuộc vào tốc độ chuyển động tự nhiên của không khí. Như vậy,
có thể xem A = f(v). Thực nghiệm cho thấy khi tốc độ v < 0,5m/s thì A = 66.10
-5
và khi v >
0,5m/s thì hệ số A xác đònh theo công thức sau:
5
10.
V
75,6
65A
−






+=
(6b)
Từ (5) có thể rút ra phân áp suất p
a
của hơi nước :
p
a
= p
m
– A.B.(t – t
ư
) (7)
Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Nhiệt động lực học

Mà: ϕ =
b
a
p
p
⇒ Ta có công thức xác đònh độ ẩm tương đối của không khí ϕ theo áp suất bão hòa p
b
và độ chênh nhiệt (t – t
ư
)
)tt(
p
B.A
p
p
ư
bb
m
−−=ϕ
(8)
Trong (8) p
m
và p
b
đều là áp suất bão hòa nhưng p
m
là áp suất bão hòa ứng với nhiệt độ
nhiệt kế t
ư
còn p

b
là áp suất bão hào ứng với nhiệt độ nhiệt kế khô t. Như vậy, chúng ta có
thể hoàn toàn xác đònh được độ ẩm tương đối của không khí khi biết nhiệt độ nhiệt kế khô
t và nhiệt độ nhiệt kế ướt t
ư
.
Câu 3 : So sánh giữa các quá trình làm lạnh, sấy nóng và phun hơi nước vào không khí
ẩm trên đồ thò i – d của lý thuyết và thực tế.
Sự thay đổi trạng thái của không khí khi đi qua ống khí động được biểu diễn trên các
đồ thò từ 1 đến 9. Nhìn chung, chúng có dạng như sau:
E
i
E’ A
D
B
ϕ = 1
C
d
Hình 4 : Giản đồ biểu diễn sự thay đổi trạng thái của không khí khi đi qua ống khí động
theo thực tế
♦ Khi đi qua dàn lạnh (AB, BC) : sự thay đổi trạng thái của không khí không giống so
với lý thuyết. Tại vò trí cuối cùng của quá trình làm lạnh (điểm C), trạng thái của không
khí không phải là bão hòa như lý thuyết mà là trạng thái chưa bão hòa. Đó là do khi
không khí đi ra khỏi dàn lạnh đã nhận thêm nhiệt lượng từ môi trường xung quanh trước
khi đến nhiệt kế bầu khô và nhiệt kế bầu ướt.
♦ Khi đi qua thiết bò sấy (CD) : sự thay đổi trạng thái của không khí không giống so
với lý thuyết. Quá trình sấy nóng này không phải diễn ra ở điều kiện độ ẩm tuyệt đối d
không đổi như lý thuyết mà ở đây d lại tăng dần. Đó là do không khí sau khi ra khỏi thiết
bò sấy đã nhận thêm ẩm từ môi trường xung quanh trước khi đến nhiệt kế bầu khô và nhiệt
kế bầu ướt.

Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Nhiệt động lực học
♦ Khi đi qua vòi phun hơi nước (DE, DE’) : sự thay đổi trạng thái của không khí giống
với lý thuyết. Do môi trường xung quanh không ảnh hưởng nhiều đến kết quả.
VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO :
[1]. Hoàng Đình Tín, Lê Chí Hiệp, “Nhiệt Động lực học kỹ thuật”, ĐHBK Tp.HCM,1996
[2]. Võ Văn Bang , Vũ Bá Minh, “Quá trình và Thiết bò – Tập 3 – Truyền Khối”, ĐHBK
Tp.HCM,1997.