Chương 3 - Một Số Quá Trình Khác Của Khí Và Hơi

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

Chương 3 - Một số quá trình khác của khí và hơi

Ngồi các q trình cơ bản, ở đây sẽ giới thiệu một số quá trình khác: quá trình lưu động, quá trình tiết lưu và một số q trình của khơng khí ẩm.

A. Q trình lưu động

3.1. Một số khái niệm và công thức cơ bản

Trong phần này có chú ý thêm sự thay đổi tốc độ và lưu lượng của dịng. Q trình lưu động thường gặptrong ống tăng tốc và ống tăng áp.

3.1.1. Các giả thiết khi nghiên cứu

1 – Quá trình lưu động được coi là quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch, có thể dùng tất cả cơng thức của q trình đó.

2 – Dịng mơi chất chuyển động liên tục, ổn định với vận tốc coi là phân bố đều trong mỗi tiết diện. Điều đó được thể hiện trong phương trình liên tục ổn định:

<i>G= ρ. f . ω=f .^ω</i>

<i>v</i>⁼<i>^const</i>

^{, (kg/s)} ^(3-1)

ở đây:

<i>G</i>

– lưu lượng khối lượng(kg/s);

<i>f</i>

– diện tích tiết diện của dịng ở nơi khảo sát (

<i>m</i>

<small>2</small>);

<i>ω</i>

– vận tốc của dòng ở tiết diện được khảo sát (m/s);

<i>ρ ;v</i>

– khối lượng riêng và thể tích riêng của mơi chất ở tiết diện khảo sát (

<i>kg /m</i>

³), (

<i>m</i>

³

/kg

).3 – Tồn bộ cơng kĩ thuật chỉ làm thay đổi động năng của dịng:

Đối với khí lí tưởng có:

<i>a=</i>_√<i>kpv=</i>_√<i>kRT</i>

(3-2b)

<i>a</i>

phụ thuộc vào bản chất và thông số trạng thái cùa môi chấtTỷ số

<i>ω</i>

Gọi là trị số Mác (Mach) trong đó

<i>ω</i>

là tốc độ của dịng ở một tiết diện nào đó và a là tốc độ âm thanh trong môi chất ở tiết diện đó. Nếu

<i>ω <a</i>

Tức

<i>M <1</i>

ta có dịng dưới âm; nếu

<i>ω >a</i>

, tức

<i>M >1</i>

, ta có dịng siêu âm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

3.1.3. Quan hệ giữa tốc độ và áp suất của dòng

So sánh hai dạng của định luật nhiệt I:

<i>dq=di−vdp</i>

và

<i>dq=di+^{d ω}</i>

- Với chất lỏng không nén được,

<i>dρ=0</i>

nên:

3.2. Xác định tốc độ của dịng lưu động3.2.1. Cơng thức chung

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Thay giá trị của

<i>l</i>

<i>_kt</i>_{của quá trình đoạn nhiệt, sẽ tính được}

<i>ω</i>

₂_.

Nếu thay

<i>l</i>

<i>_kt</i>

=i

₁

−i

₂_{, ta được}

<i>_ω</i>

₂

=√<i>2(i</i>

₁

−i

₂

)

, m/s (3-7a)

Trong cơng thức trên

<i>i</i>

có đơn vị là J/kg, nếu dùng

<i>i</i>

có đơn vị kJ/kg thì có cơng thức:

Chú ý:

<i>p</i>

₂_{là áp suất của môi chất ở tiết diện cuối cùng của ông tăng tốc, không phải là áp suất của môi}

trường sau ống tăng tốc.

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<i>p</i>

₁^{giảm dần,}

<i>^ω</i>

²^{cũng tăng đúng như quy luật của công thức (3-7c), nhưng khi}

<i>^ω</i>

²^{tăng đến giá trị tới}

hạn thì khơng thay đổi nữa, mặc dầu

<i>p</i>

₂<i>^'</i>

<i>p</i>

₁^{tiếp tục giảm đến không.}

Ban đầu, người ta ngỡ là thực tế mâu thuẫn với lí thuyết, nhưng về sau đã được giải thích: sự giảm áp suất của mơi trường sau ống truyền vào trong ống với một tốc độ bằng (

<i>a−ω</i>

₂_{), khi}

<i>ω</i>

₂

<<i>a</i>

_thì

<i>_p</i>

₂<i><small>'</small></i>

giảm làm cho

<i>p</i>

₂_{giảm và}

<i>_p</i>

₂<i><small>'</small></i>

=<i>p</i>

₂, nhưng khi

<i>ω</i>

₂

=a

_{, sự giảm áp suất của môi trường không truyền vào trong}ống được nên

<i>p</i>

₂_{giử nguyên như khi}

<i>ω</i>

₂

=a

_{, mặc dầu}

<i>_p</i>

₂<i><small>'</small></i>

tiếp tục giảm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Do vậy khi cho tỷ số tỷ số

<i>p</i>

₂<i><small>'</small></i>

<i>p</i>

₁^{, cần so sánh với tỷ số áp suất tới hạn}

<i>^β</i>

^{(ứng với tốc độ tới hạn của dịng}

<i>ω</i>

<i>_k</i>

=a

_{), nếu}

<i>^p</i>

<small>2</small><i>^'</i>

<i>p</i>

₁

<i>^{≥ β}</i>

^thì

<i>^p</i>

<small>2</small><i>^'</i>

=<i>p</i>

₂, nghĩa là thay

<i>p</i>

₂<i><small>'</small></i>

vào

<i>p</i>

₂_{, tìm được}

<i>ω</i>

₂_.

Nếu

<i>p</i>

₂<i><small>'</small></i>

<i>p</i>

₁

<i>^{≤ β}</i>

^{, thì phải lấy}

<i>^p</i>

<small>2</small>

=β p

₁

><i>p</i>

₂<i>^'</i> thay vào để tính

<i>ω</i>

₂_{, (H.3-2)}

Ta chứng minh được tỷ số áp suất tới hạn:

Nó phụ thuộc vào k, xấp xỉ bằng 0,5 và:

<i>k +1^p</i>

<small>1</small>

<i>v</i>

₁ , (m/s) (3-9a)

3.2.3. Tốc độ qua ống tăng tốc hỗn hợp (Lavan)

Với ống tăng tốc nhỏ dần, có thể thay đổi tỷ số

<i>p</i>

₂

<i>p</i>

₁^{từ 1 đến}

<i>^β</i>

^{để có tốc độ tăng từ 0 đến}

<i>^ω</i>

<i>^k</i>^{, nhưng đối}

với ống tăng tốc hỗn hợp, chỉ có một chế độ làm việc để đảm bảo tốc độ ở cổ ống bằng

<i>ω</i>

<i>_k</i>

=a

_{, để cả}phần nhỏ dần và phần lớn dần cùng thỏa mãn điều kiện àm việc của ống tăng tốc.

Tốc độ ở cổ ống , luôn luôn là tốc độ tới hạn, có thể tính theo cơng thức:

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<i>f</i>

₂

<i>v</i>

₂

<i>v</i>

₂

⁼<i>^…=</i>

]

, (kg/s) (3-10c)3.3.2. Đối với ống tăng tốc nhỏ dần

Đối với ống tăng tốc nhỏ dần tỷ số áp suất

<i>p</i>

₂

<i>p</i>

₁^{có thể giảm từ}

<i>^{1 đến β}</i>

^{, tốc độ của dòng tăng từ 0 đến}

<i>ω</i>

<i>_k</i>

=a

_{và lưu lượng tăng từ 0 đến}

<i>G</i>

<i>_max</i>_{. Khi}

<i>^p</i>

<small>2</small>

<i>p</i>

₁

⁼<i>^β</i>

^{, thay}

<i>^ω=a=ω</i>

<i><small>k</small></i> theo công thức 8) và 9) vào 10c) ta được:

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<i>k +1p</i>

₁

<i>p</i>

<small>1</small> được biểu thị trong hình 3-3.

3.3.3. Đối với ống tăng tốc hỗn hợp

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Khác với ông tăng tốc nhỏ dần, ống tăng tốc hỗn hợp chỉ làm việc ở một chế độ lưu động, chỉ có một lưu lượng, vì ở cổ ống, tốc độ phải là tốc độ tới hạn. Có thể tính lưu lượng trong ống tăng tốc hỗn hợp hoặc ở cửa ra theo các công thức (3-10b) và (3-10c), hoặc ở cổ ống, tương ứng với tốc độ tới hạn theo các công thức sau:

<i>v</i>

₁

(<i>k +1</i>²)

<i><small>k−1</small></i>² , (kg/s) (3-10g)Hoặc

<i>G=^f</i>

<i><small>min</small></i>

√<i>2(i</i>

₁

−i

<i>_k</i>

)

B.Quá trình tiết lưu

3.4.Khái niệm cơ bản

3.4.1. Khái niệm: Tiết lưu là hiện tượng của một dòng lưu động, qua một tiết diện thay đổi đột ngột, qua đó áp suất giảm nhưng khơng sản ra cơng. Tiết lưu là một q trình khơng thuận nghịch nhưng có nhiều ứng dụng thực tế trong kĩ thuật nhiệt (H.3-4), nhất là trong máy lạnh.

3.4.2. Đặc điểm

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Khi tiết lưu môi chất trao đổi nhiệt với mơi trường ít khơng đáng kể, nên có thể coi là q trình đoạn nhiệt, do khơng thuận nghịch nên entropi tăng lên. Một đặc điểm quan trọng là entanpi

<i>của môi chất trước và sau khi tiết lưu bằng nhau: i</i>

<small>2</small>

=i

<small>1</small>

(3−11). Thực vậy, qua quá trình tiết lưu,để lưu động, cần một công bằng (<i>p</i>

₁

<i>v</i>

₁

−<i>p</i>

₂

<i>v</i>

₂

₎_{, công này làm tăng nội năng của môi chất}₍<i>u</i>

₂

−u

₁

₎_,tăng động năng (<i>^ω</i>

<small>2</small>²

2^{=0, nên sau khi chuyển vế, ta được i}

¹

⁼ⁱ

²

^.

<i>Như vậy trên đồ thị i−s, trạng thái môi chất sau tiết lưu nằm trên đường song song với trục </i>

hoành và về phía bên phải của trạng thái ban đầu.

Ngồi ra, quan sát thấy qua tiết lưu, áp suất giảm xuống, còn nhiệt độ có thể tăng, giảm hoặc khơng đổi.

3.5. Hiệu ứng tiết lưu Joule – Thomson (Jun – Tômxơn 1852)

Là tỷ số giữa lượng thay đổi nhiệt độ với lượng thay đổi áp suất của mơi chất qua q trình tiết lưu, có thể biểu thị bằng:

<i>T</i>

^nên

<i>^{dT =0}</i>

^và

<i>^T</i>

<small>1</small>

=T

₂_{, nghĩa là qua tiết lưu nhiệt độ của khí lí tưởng khơng thay đổi.}

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Đối với khí thực, qua tiết lưu, nếu

<i>T</i>(<i>∂T^{∂ v}</i>)

<i><small>p</small></i>

−v >0

_thì

<i>dT <0</i>

, nhiệt độ giảm; nếu

<i>T</i>(<i>∂T^{∂ v}</i>)

<i><small>p</small></i>

−v <0

_{, thì}

<i>dT >0</i>

, nhiệt độ tăng; nếu

<i>T</i>(<i>∂T^{∂ v}</i>)

<i>_p</i>

−v=0

_{, thì}

<i>T =0</i>

nhiệt độ không thay đổi.

Trạng thái mà qua tiết lưu, nhiệt độ môi chất không thay đổi (hiệu ứng tiết lưu

<i>α</i>

<i>_i</i>_{đổi dấu) gọi là trạng}

thái chuyển biến, nhiệt độ ở trạng thái đó gọi là nhiệt độ chuyển biến, có thể tính:

<i>T</i>

<i>_cb1</i>

<<i>T <T</i>

<i>_cb2</i>_thì

<i>T >v</i>(<i>^{∂ T}∂ v</i>)

<i><small>p</small></i>.

Nếu áp suất lớn hơn khoảng 9 lần áp suất tới hạn thì qua tiết lưu, nhiệt độ chỉ có thể tăng lên.C. Một số q trình của khơng khí ẩm

3.6. Khái niệm cơ bản

Khơng khí ẩm được sử dụng rất rộng rãi, nó là hỗn hợp của hơi nước với một số khí khác, chủ yếu là khí 2 nguyên tử oxy và Nito. Nếu tách hết nước, ta được khơng khí khơ. Khơng khí ẩm có thể xem là hỗn hợp khí lí tưởng (kể cả hơi nước, vì phân áp suất của nó rất nhỏ) nên có thể dùng các phương trình của hỗn hợp khí lí tưởng nhưng nó có điểm đặc biệt là trong đó có một chất khí thành phần (hơi nước) dễ chuyển pha trong khi tiến hành các quá trình nhiệt.

3.6.1.2. Khơng khí ẩm chưa bão hịa, là khơng khí mà lượng hơi nước chưa cực đại, cịn có thể chấp nhậnthêm hơi nước, hơi nước trong đó là hơi quá nhiệt.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

3.6.1.3. Khơng khí ẩm q bão hịa, là khơng khí ẩm mà trong đó đã có một bộ phận ngưng tụ hoặc ngưng kết. Tất nhiên phần hơi cịn lại là hơi bão hịa khơ; phần đã ngưng , tùy theo nhiệt độ mà có thể ở pha nước, hoặc pha rắn hoặc cả hai pha.

3.6.2. Các thơng số của khơng khí ẩm

3.6.2.1. Nhiệt độ của khơng khí ẩm bằng nhiệt độ của khơng khí khơ cũng như của hơi nước.\3.6.2.2. Áp suất của khơng khí ẩm

Theo định luật Dalton, áp suất của khơng khí ẩm bằng tổng phân áp suất của hơi nước và của khơng khí khơ:

Nhiệt độ bão hịa của nước ứng với phân áp suất của hơi nước gọi là nhiệt độ đọng sương

<i>t</i>

<i>_s</i>_.

3.6.2.3. Khối lượng của khơng khí ẩm

Theo định luật bảo toàn khối lượng, bằng tổng khối lượng của hơi nước và khơng khí khơ:

3.6.2.4. Độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tương đối

Nếu trong

<i>V m</i>

<small>3</small> khơng khí ẩm có chứa

<i>G</i>

<i>_h</i>_{kg hơi nước, thì tỷ số:}

<i>G</i>

<i>_h</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

ở đây

<i>p</i>

<i>_hmax</i>_{chính là áp suất bõa hòa của hơi nước ứng với nhiệt độ của khơng khí ẩm.}

3.6.2.5. Độ chứa hơi d là tỷ số giữa khối lượng hơi nước với khối lượng khơng khí khơ trong khơng khí ẩm

Ở đây tìm

<i>d</i>

<i>_max</i>_và

<i>p</i>

<i>_hmax</i>_{theo điều kiện tìm}

<i>p</i>

<i>_hmax</i>_{tức là giữa nhiệt độ khơng đổi; cịn}

<i>p</i>

<i>_h</i>_{là phân áp suất}

của hơi nước chính là áp suất bão hịa của nước ứng với nhiệt độ đọng sương (có thể đo được bằng thưc nghiệm).

3.6.2.6. Entanpi của khơng khí ẩm bằng tổng entanpi của khơng khí khơ và của hơi nước chứa trong đó. Thường tính entanpi của lượng khơng khí ẩm có chứa 1 kg khơng khí khơ, cũng có nghĩa là của

(1+∑<i>d</i>)

kg khơng khí ẩm.Ta có:

<i>I=i</i>

<i>_k</i>

+∑(<i>d</i>

<i>_i</i>

<i>.i</i>

<i>_hi</i>

₎

(kJ/kg) (3-17a)

<i>i</i>

<i>_k</i>_{– entanpi của 1 kg khơng khí khơ, có thể tính bằng 1,0048 kJ/kg;}

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

∑(<i>d</i>

<i>_i</i>

<i>. i</i>

<i>_hi</i>

₎

_{– tổng entanpi của hơi nước ở các pha khác nhau trong khơng khí.}

Đối với khơng khí ẩm chưa bão hịa , chỉ có hơi quá nhiệt

<i>d</i>

<i>_h</i>_{và entanpi của 1kg có thể tính theo:}

<i>i</i>

<i>_h</i>

=r

_0℃

+<i>c</i>

_{¿ ¿}_(kJ/kg)

Trong khơng khí ẩm q bão hịa có

<i>d</i>

<i>_max</i>_{hơi bão hịa khơ, ngồi ra còn}

<i>d</i>

<i>_i</i>_{kg nước ngưng với entanpi}

<i>i</i>

<i>_l</i>

=c

<i>_l</i>

<i>t=4,19 t</i>

_{kJ/kg và có thể có}

<i>d</i>

<i>_r</i>_{kg ở thể rắn với entanpi:}

Để tính tốn các q trình của khơng khí ẩm, thường dùng tọa độ có trục tung là entanpi của lượng khơng khí ẩm có chứa 1 kg khơng khí khơ và trục hồnh là độ chứa hơi d. Có nhiều cách vẽ đồ thị I – d. Theo cách vẽ đồ thị I – d. Theo áp suất khí quyển thường dùng hai loại, một loại có

<i>p=760 mmHg</i>

và một loại có

<i>p=745 mmHg</i>

.

Theo góc tạo thành tọa độ, thường gặp ba loại: trục I vng góc với trục d; trục I tạo với trục d một góc

<i>135 °</i>

và một loại lấy đường đẳng nhiệt

<i>t=0</i>

vuông góc với trục I. Ta thường dùng loại đồ thị có

<i>p=745 mmHg</i>

, I tạo thành với d một góc

<i>135 °</i>

. Trên đồ thị, vẽ các đường sau:

3.7.1.1. Đường

<i>t=const</i>

là đường gần thẳng, có hệ số góc bằng

(<i>∂ d^{∂ I}</i>)

<i>_l</i>, ta thấy đoạn khơng khí chưa bãohịa có hệ số góc lớn hơn, đường biểu diễn dốc hơn; đoạn có nước ngưng, hệ số góc nhỏ hơn và đoạn có đá, hệ số góc nhỏ hơn cả.

3.7.1.2. Đường

<i>φ=const</i>

chia thành hai đoạn, khi nhiệt độ không khí cịn nhỏ hơn nhiệt độ bão hịa của nước ứng với áp suất khí quyển (

99,4<i>℃</i>

ứng với

<i>p=745 mmHg</i>

và

100<i>℃</i>

ứng với

<i>p=760 mmHg</i>

) là đường cong đi lên; cịn đoạn trên nhiệt độ đó, đường biểu diễn gần như songsong với trục I. Riêng đường

<i>φ=100 %</i>

là đường cong đi lên tiệm cận với đường nhiệt độ bão hịa của nước ứng với áp suất khí quyển (

99,4<i>℃</i>

hoặc

100<i>℃</i>

). Ta vẽ

<i>φ=const</i>

theo công thức (3-16d).

3.7.1.3. Đường

<i>I=const</i>

, song song với trục d và đường

<i>d=const</i>

song song với trục I.

3.7.1.4. Đường

<i>τ =const</i>

,

<i>τ</i>

là nhiệt độ bão hòa đoạn nhiệt, tức là nhiệt độ cân bằng của khối khơng khí hữu hạn có chứa nước và để nước bốc hơi hết mức mà chỉ nhờ vào nhiệt của khơng khí; đường

<i>τ =const</i>

gần song song với đường

<i>I=const</i>

cũng có thể coi

<i>τ</i>

gần bằng nhiệt độ đọc trên nhiệt kế ướt

<i>t</i>

<i>_ư</i>_.

3.7.1.5. Ngồi ra cịn đường

<i>p</i>

<i>_h</i>

=<i>f (d)</i>

theo tọa độ vng góc.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

3.7.2. Ứng dụng của đồ thị I – d

3.7.2.1. Xác định thông số của không khí ẩm

Nếu cho biết hai thơng số của khơng khí ẩm, thí dụ

<i>t</i>

₁_{, và}

<i>φ</i>

₁_{thì giao điểm 1 của hai đường}

<i>t</i>

₁

=const

_và

<i>φ</i>

₁

=const

_{trên đồ thị sẽ biểu thị trạng thái đó và từ đó xác định được}

<i>I</i>

₁_,

<i>d</i>

₁_,

<i>p</i>

<i>_{h 1}</i>_,

<i>t</i>

<i>_{s 1}</i>_,

<i>p</i>

<i>_hmax</i>_,

<i>d</i>

<i>_max</i>_(H.3-5).

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

3.7.2.2. Q trình đốt nóng (nhận nhiệt) và làm lạnh (nhả nhiệt) đẳng áp

Vì trong q trình đó d không đổi, nên là đường song song với trục I, nếu đốt nóng, I và t sẽ tăng, đường biểu diễn đi từ dưới lên, thí dụ 12; nếu làm lạnh, I và t giảm,

<i>φ</i>

tăng, đường biểu diễn đi xuống, thí dụ 21.Khi

<i>φ</i>

tăng đến 100%, nếu tiếp tục nhả nhiệt, hơi sẽ ngưng tụ và quá trình đi xuống theo đường

<i>φ=100 %</i>

, d hơi sẽ giảm. Thường cần tính nhiệt lượng cung cấp hoặc nhả ra theo cơng thức (3-18) của q trình đẳng áp:

<i>Q=∆ I</i>

kJ/kg.kkkhơ.

3.7.2.3. Q trình hút ẩm và phun ẩm (sấy)

Là quá trình

<i>I=const</i>

, đường biểu diễn song song với trục d. Trong q trình phun ẩm vào khơng khí (cũng là q trình sấy khơ vật) d và

<i>φ</i>

tăng (đường 2a), trong quá trình hút ẩm, d và

<i>φ</i>

giảm (đường 2b). Thường yêu cầu xác định lượng ẩm cần phun thêm hoặc hút đi.

3.7.2.4. Quá trình hỗn hợp đẳng áp

Trong kĩ thuật thường gặp quá trình hỗn hợp hai loại khơng khí có trạng thái khác nhau. Trạng thái hỗn hợp nằm trong đoạn thẳng nối liền 2 trạng thái và chia đoạn thẳng đó làm 2 phần tỉ lệ nghịch với khối lượng khơng khí khơ của chúng (H.3-6).

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Thực vậy, vì

<i>G .i=G</i>

₁

<i>i</i>

₁

+<i>G</i>

₂

<i>i</i>

₂_và

<i>G=G</i>

₁

+G

₂_nên

<i>G .i=G</i>

<small>1</small>

<i>i</i>

<small>1</small>

+(G−G

<small>1</small>

)i

<small>2</small>

và

<i>G</i>

₁

<i>G</i>

₁

+G

₂

⁼

3.7.2.5. Quá trình làm việc của hệ thống sấy, thường gồm 2 giai đoạn:

- Giai đoạn đốt nóng (cấp nhiệt) khơng khí để giảm độ ẩm tương đối từ

<i>φ</i>

₁_đến

<i>φ</i>

₂_{(nhiệt độ tăng từ}

<i>t</i>

₁

đến

<i>t</i>

₂_{), trên đồ thị đoạn 12 đi từ dưới lên và song song với trục I.}

- Giai đoạn sấy khơ vật ẩm, độ ẩm của khơng khí tăng từ

<i>φ</i>

₂_đến

<i>φ</i>

₃_{(nhiệt độ giảm từ}

<i>t</i>

₂_xuống

<i>t</i>

₃_{), trên}

đồ thị là đoạn 23 song song với trục d và theo chiều d tăng. Khi

<i>φ</i>

₃_{tăng đến 100% thì khơng khí hết khả}

năng sấy khơ, mặc dầu nhiệt độ hãy cịn tương đối cao. Thường cần tính:Lượng khơng khí khơ cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm trong vật muốn sấy:

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

3.7.2.6. Q trình điều hịa khơng khí. Thường bao gồm các q trình sau:- Hỗn hợp khơng khí mới với khơng khí tái tuần hồn theo một tỉ lệ chọn trước.- Điều chỉnh hỗn hợp đến nhiệt độ và độ ẩm thích hợp.

Độ ẩm thường đưa vào thấp hơn một ít, cịn nhiệt độ đưa vào thì tùy theo mùa, về mùa đông thường đưa vào cao hơn, về mùa hè thấp hơn một ít so với nhiệt độ trong phịng. Để điều chỉnh độ ẩm có thể dùng biện pháp phun ẩm, hút ẩm hoặc ngưng tụ; để điều chỉnh nhiệt độ có thể dùng biện pháp cấp nhiệt hoặc thải nhiệt.

D. Quá trình làm việc của máy nén3.8. Khái niệm cơ bản

Khí và hơi nén được sử dụng rất rộng rãi, nên máy nén cũng rất hay gặp. Dựa vào ngun lí làm việc có thể chia thành hai nhóm chính: máy nén pitton và máy nén quay. Tuy cấu tạo khác nhau nhưng đặc tính về nhiệt như nhau nên ở đây lấy máy nén pitton để nghiên cứu. Quá trình nghiên cứu được hạn chế trong các điều kiện:

- Tồn bộ thể tích của xylanh là thể tích có ích.

- Khơng có ma sát, nên khi nạp và xả thì áp suất trong xylanh bằng áp suất bên ngồi.3.9. Ngun lí làm việc của máy nén pitton một cấp

3.9.1. Các quá trình

Máy nén làm việc theo 3 quá trình, biểu thị trên đồ thị chỉ thị p – V (H.3-7): quá trình nạp 4-1, quá trình nén 1-2 và q trình xả khí nén 2-3. Cần chú ý là các quá trình 41 và 23 là q trình thay đổi khối lượng cịn trạng thái của mơi chất trong từng q trình khơng đổi, nên trên đồ thị trạng thái pV hoặc Ts thì 4 trùng với 1 và 3 trùng với 2.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

3.9.2. Cơng tiêu thụ của máy nén

Vì cần tính công tiêu thụ nên thường quy ước về dấu ngược với các chương khác.Cơng tiêu thụ trong q trình nap:

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Cơng tiêu thụ trong q trình xả:

<i>n−1</i>⁽<i>^p</i>

<small>2</small>

<i>V</i>

₂

−<i>p</i>

₁

<i>V</i>

₁

)

, (kJ)Ứng với 1kg khí nén :

3.9.3. Nhiệt lượng cần thải ra

- Nhiệt thải ra trong quá trình nén qua cánh tỏa nhiệt hoặc nước làm mát xung quanh xylanh:

<i>p</i>

₁

)

<i>ⁿ⁻¹<small>n</small></i>

−1]

, kJ/kg (3-23d)

Ghi chú: nếu dùng máy nén nhiều cấp mà trước và sau các cấp, nhiệt độ như nhau, thì tỷ số áp suất, cơng tiêu thụ và nhiệt thải ra trong mỗi cấp bằng nhau.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Công tiêu thụ cho máy nén nhiều cấp lúc đó bằng:

<i>l</i>

<i>_i</i>_{– cơng tiêu thụ cho mỗi cấp nén.}

Dùng máy nén nhiều cấp như vậy sẽ giảm được nhiệt độ khơng khí nén thải ra, giảm được cơng và giảm được tác hại của thể tích thừa giữa pitton và dầu xylanh.

Giả sử có một bình kín thể tích V, được vách N ngăn thành 2 phần, phần

<i>V</i>

₁_chứa

<i>G</i>

₁_{kg chất khí thứ}

nhất có

<i>p</i>

₁_,

<i>T</i>

₁_{và phần}

<i>V</i>

₂_chứa

<i>G</i>

₂_{kg chất khí thứ hai có}

<i>p</i>

₂_,

<i>T</i>

₂_{. Nếu rút vách ngăn N, sẽ được một hỗn}

hợp khí có khối lượng

<i>G=G</i>

₁

+G

₂_{, thể tích}

<i>V =V</i>

₁

+<i>V</i>

₂_{, áp suất p và nhiệt độ T.}

Ở đây là hệ kín nên năng lượng tồn phần là nội năng, nên ta có:

Hoặc

<i>Gu=G</i>

₁

<i>u</i>

₁

+<i>G</i>

₂

<i>u</i>

₂_.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

Giả sử có dịng khí thứ nhất lưu lượng

<i>G</i>

₁_{, thơng số}

<i>p</i>

₁_,

<i>T</i>

₁_{hỗn hợp với dịng khí thứ hai có}

<i>G</i>

₂_,

<i>p</i>

₂_,

<i>T</i>

₂_{. Ở}

đây là hệ hở nên năng lượng tồn phần là entanpi nên ta có:

Giả sử ta nạp một dịng khí có áp suất

<i>p</i>

₂_{, nhiệt độ}

<i>T</i>

₂_{, khối lượng}

<i>G</i>

₂_{vào một bình kín có thể tích}

<i>V</i>

₁_đã

có sẵn một khối lượng

<i>G</i>

₁_{chất khí thứ nhất với}

<i>p</i>

₁_,

<i>T</i>

₁_{, ta sẽ được một hỗn hợp khối lượng là}

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

<i>G=G</i>

₁

+<i>G</i>

₂_{, thể tích giữa ngun}

<i>V</i>

₁_{, có thơng số là p và T. Ta có năng lượng tồn phần của khối khí}

Áp suất tính theo phượng trình trạng thái của hỗn hợp.

</div>