Giáo trình phân tích quy trình ứng dụng đoạn nhiệt theo dòng lưu động một chiều p4 potx

70
Đờng phân áp suất hơi nớc p
h
= const là đờng thẳng nghiêng đi lên
đợc dựng theo quan hệ (6-46), đơn vị đo p
h
là mmHg.
Trạng thái không khí ẩm đợc xác định khi biết hai trong các thông số i, d,
t, . . . . Khi đã xác định đợc trạng thái của không khí ẩm trên đồ thị i-d, ta có
thể xác định đợc các thông số còn lại.

6.4.2. Các quá trình của không khí ẩm

6.4.2.1.Quá trình sấy


Quá trình sấy là quá trình làm giảm độ
ẩm của vật muốn sấy. Môi chất dùng để sấy
thờng là không khí ẩm cha bão hòa hoặc sản
phẩm cháy của nhiên liệu, về nguyên tắc hoàn
toàn giống nhau, ở đây ta khảo sát quá trình sấy
dùng không khí làm môi chất sấy.
Quá trình sấy đợc chia làm hai giai đoạn: Giai
đoạn cấp nhiệt cho không khí và giai đoạn
không khí sấy nóng vật sấy và hút ẩm từ vật sấy.
Quá trình sấy đợc biểu diễn trên hình 6-11. Không khí từ trạng thái 1
đợc cấp nhiệt theo quá trình 1-2 nhiệt độ tăng t
1
đến t
2

,

entanpi tăng từ i
1
đến i
2
,
độ ẩm tơng đối giảm từ
1
đến
2
nhng độ chứa hơi không thay đổi d
1
= const.
Không khí sau khi đợc sấy nóng đi vào buồng sấy, tiếp xúc với vật sấy, sấy nóng
vật sấy và làm cho nớc trong vật sấy bay hơi. Quá trình sấy 2 3 có entanpi
không đổi (i
2
= i
3
), độ ẩm tơng đối của không khí tăng từ
2
đến
3
và độ chứa
hơi tăng từ d
1
đến d
3
, nghĩa là độ chứa hơi trong vật sấy bốc giảm.

- Không khí nhận một lợng hơi nớc từ vật sấy bốc ra G
n
:
G
n
= d
3
d
1
; [kgh/kgK] (6-48)
- Lợng không khí khô cần thiết làm bay hơi 1kg nớc:
G
k
= 1/(d
3
d
1
); [kgh/kgK] (6-
49)
- lợng không khí ẩm ở trạng thái ban đầu cần để làm bay hơi 1kg nớc
trong vậy sấy:
G = (1 + d
1
) G
k
(6-50)
- Lợng nhiệt cần để đốt nóng 1kg không khí khô chứa trong (1+d)kg
không khí ẩm là:
q = i
2

i
1
; [kJ/kgK] (6-
51)
- Lợng nhiệt cần thiết để làm bay hơi 1kg nớc trong vật sấy:
Q = g
k
q = (i
2
i
1
)/(d
3
d
2
); [kJ/kgh] (6-52)

6.4.2.2. Quá trình điều hòa không khí


71
Thck chất của quá trình điều hòa không khí là ssấy nóng làm lạnh không
khí, đồng thời điều chỉnh độ ẩm của nó đến một giá trị nào đó trớc khi đa
không khí vào phòng.
Điều hòa không khí gồm các quá trình lọc bụi, hỗn hợp không khí mới với
không khí trong phòng, tăng hoặc giảm độ ẩm, nhiệt độ cho phù hợp với yêu cầu
của môi trờng sống hoặc để bảo quản vật t, thiết bị

72
Chơng 7. các chu trình nhiệt động

7.1. chu trình động cơ đốt trong

7.4.1. Chu trình Carno hơi nớc

7.1.1. Khái niệm

Động cơ đốt trong là động cơ nhiệt mà quá trình cháy đợc tiến hành bên
trong xi lanh và sản phẩm cháy đợc thải ra môi trờng. Đây là chu trình biến đổi
nhiệt thành công. Hiện nay động cơ đốt trong đwocj sử dụng nhiều trong sản xuất
và sinh hoạt nh dùng làm động cơ cho ôtô, máy kéo, xe lửa, máy phát điện . . .
Môi chất làm việc trong động cơ đốt trong lúc đầu là không khí và nhiên
liệu, sau đó là sản phẩm cháy của hỗn hợp không khí và nhiên liệu.
Có nhiều cách phân loại động cơ đốt trong, có thể phân loại theo nhiên liệu
sử dụng, theo hành trình piston, theo quá trình cấp nhiệt . . . ở đây, theo quan
điểm nhiệt động, dựa vào chu trình cấp nhiệt ta phân động cơ đốt trong thành 3
loại: chu trình cấp nhiệt đẳng áp, chu trình cấp nhiệt đẳng tích, chu trình cấp nhiệt
hỗn hợp.
Để nghiên cứu các quá trình của động cơ đốt trong, ta giả thiết:
- Môi chất là khí lý tởng và đồng nhất,
- Các quá trình xẩy ra đều là thuận nghịch,
- Quá trình cháy là quá trình cấp nhiệt, quá trình thải sản phẩm cháy là quá
trình nhả nhịêt.
- Công trong quá trình nạp môi chất và quá trình thải sản phẩm cháy triệt
tiêu lẫn nhau và biến hệ ở đây thành hệ kín.

7.1.2. Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp

7.1.2.1. Mô tả chu trình

Trong chu trình cấp nhiệt hỗn hợp, nhiên liẹu sẽ đợc bơm cao áp nén đến
áp suất cao, phun vào xi lanh ở dạng sơng mù. Trong xi lanh không khí sẽ đã
đợc nén đến áp suất và nhiệt độ cao, vào xi lanh gặp không khí nhiên liệu sẽ tự
bốc cháy ngay. Quá trình cháy gồm hai giai đoạn: giai đoạn đầu cháy đẳng tích,
giai đoạn sau cháy đẳng áp. Chu trình cháy lý tởng của động cơ đốt trong cấp
nhiệt hỗn hợp đợc trình bày trên hình 7.1. Chu trình gồm:
1-2 là quá trình nén đoan nhiệt,
2-2 là quá trình cấp nhiệt đẳng tích, môi chất nhận nhiệt lợng q
1
,
2-3 là quá trình cấp nhiệt đẳng áp, môi chất nhận nhiệt lợng q
1

3-4 là quá trình dãn nở đoạn nhiệt,
4-1 là quá trình nhả nhiệt đẳng tích, nhả nhiệt lợng q
2
,




73
7.1.2.2. Hiệu suất chu trình cấp nhiệt hỗn hợp

Hình 7.1 Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp

* Các đại lợng đặc trng cho chu trình:

- Thông số trạng thái đầu: p
1
, T
1
,
- Tỷ số nén:

2
1
v
v
= (7-1)
- Tỉ số tăng áp:

2
3
p
p
= (7-2)
- Hệ số dãn nở sớm:

2
3
'v
v
=

(7-3)

* Hiệu suất của chu trình:

1
21
ct
q
qq
=
(7-4)
Trong đó:
q
1
là nhiệt lợng chu trình nhận đợc từ quá trình cháy nhiên liệu, gồm

q
1
là nhiệt lợng nhận đợc từ quá trình cháy đẳng tích 2-2,
q
1
là nhiệt lợng nhận đợc từ quá trình cháy đẳng áp 2-3,
vậy: q
1
= q
1
+ q
1
,
q

2
là nhiệt lợng cho nguồn lạnh trong quá trình nhả nhiệt đẳng tích 4-1, Từ
đó ta có hiệu suất chủa chu trình là:

"''
11
2
ct
qq
q
1
+
=
(7-5)
vì 2-2 là quá trình cấp nhiệt đẳng tích, nên q
1
= C
v
(T
2
- T
2
),
vì 2-3 là quá trình cấp nhiệt đẳng áp, q
1
= C
p
(T
3
- T

2
),
vì 4-1 là quá trình nhả nhiệt đẳng tích, nên q
2
= C
v
(T
4
- T
1
),
Thay các giá trị của q
1
, q
1
và q
2
vào (7-5) ta đợc:

74

(
)
()()
''
2
3p2
2
v
14v

ct
TTCTTC
TTC
1
+

= (7-6a)

()
()()
''
2
32
2
14
ct
TTkTT
TT
1
+

= (7-6b)
Dựa vào đặc điểm quá trình của các chu trình, ta tiếp tục biến đổi để có thể
tính hiệu suất của chu trình theonhiệt độ đầu T
1
và các đại lợng đặc trng cho
chu trình nh sau:
- Vì 1-2 là quá trình nén đoan nhiệt nên ta có

1k

1k
2
1
1
2
v
v
T
T


=








= , suy ra:
1k
12
TT

= ,
2-2

là quá trình cấp nhiệt đẳng tích nên:

==
2
'2
2
'2
p
p
T
T
, suy ra:
1k
12'2
TTT

== ,
2

-3 là quá trình cấp nhiệt đẳng áp nên:

==
'2
3
'2
3
v
v
T
T
, suy ra:
1k

1'23
TTT

== ,
3-4 là quá trình dãn nở đoạn nhiệt nên:

1k
1k
1
2
2
3
1k
1
3
1k
4
3
3
4
v
v
v
v
v
v
v
v
T
T

=








=








=

= .
, suy ra:

k
1
1k
1k
1
1k
34
TTTT =








=

=




Thay các giá trị T
2
, T
2
, T
3
và T
4
vào (7-6) ta có:


()( )
1k
1
1k
1
1k
1
1k

1
1
k
1
ct
TTkTT
TT
1

+

=

Rút gọn lại ta có hiệu suất chu trình:

()()
[]
1k1
1
1
1k
k
ct
+

=

(7-7)

7.1.3. Các chu trình khác

Ngoài chu trình cấp nhiệt hỗn hợp, còn có chu trình cấp nhiệt đẳng áp, chu
trình cấp nhiệt đẳng tích.

7.1.3.1. Chu trình cấp nhiệt đẳng tích

ở chu trình cấp nhiệt đẳng tích, nhiên liệu (xăng) và không khí đợc hỗn
hợp trớc ở ngoài xi lanh. Sau đó hỗn nhiên liệu và không khí đợc nạp vào xi
lanh và nén đoạn nhiệt đến áp suất và nhiệt độ cao (đợc biểu diễn bằng đoạn 1-
2) nhng vẫn thấp hơn nhiệt độ tự bốc cháy của nó nên nó không tự bốc cháy