Giáo trình hướng dẫn giải các bài toán về hệ thống nén khí từ các bài tập có sẵn phần 3 ppt

78

Công của chu trình tính theo hiệu suất nhiệt:
l
0
=
t
.q
1

q
1
nhiệt cấp vào cho quá trình cháy đẳng tích 2-3:
q
1
= C
p
(t
3
- t
2
)
Từ quá trình đoạn nhiệt 1-2 ta có:
C
p
= 1kJ/kg.
0
K nhiệt dung riêng đẳng áp của không khí.
Nhiệt độ T
2

trong quá trình nén đoạn nhiệt 1-2 với không khí có k = 1,4:

k
1k
k
1k
1
2
1
2
p
p
T
T


=








=

T
2
=

k
1k
1
T

= (27 + 273).7
0,286
= 523
0
K.
Nhiệt độ T
3
trong quá trình đẳng áp 2-3:
==
2
3
2
3
v
v
T
T
; T
3
= T
2
. = 523.1,3 = 680
0
K.
Vậy ta có:

q
1
= 1.(680 523) =157 kJ/kg,
l
0
= 0,43.157 = 67,5 kJ/kg


Bài tập 2.6 Chu trình Rankin thiết bị động lực hơi nớc có nhiệt độ và áp suất
vào tuabin t
1
= 500
0
C, p
1
= 100 bar, áp suất bình ngng p
2
= 0,05 bar Xác định
hiệu suất nhiệt và công của chu trình.
Lời giải
Hiệu suất nhiệt của chu trình Rankin
theo (2-15):

31
21
1
0
ct
ii
ii

q
l


==

Entanpi i
1
đợc xác định theo hình 2-4
qua điểm 1 và đồ thị i-s của H
2
O trong phần
phụ lục, hoặc sử dụng bảng 5 hơi nớc quá
nhiệt trong phần phụ lục theo p
1
= 100 bar,

t
1
= 500
0
C; i
1
= 3372kJ/kg, s = 6,596 kJ/kg.
0
K
Entanpi i
2
cũng có thể đợc xác định theo đồ thị i-s (hình 2-4), hoặc đợc
tính toán cùng bảng hơi nớc:

i
2
= i
2
+ x(i
2
- i
2
)
Từ bảng 4 hơi nớc bão hoà trong phần phụ lục theo p
2
= 0,05bar ta có:
i
2
= 138 kJ/kg; i
2
= 2561 kJ/kg; s
2
= 0,476 kJ/kg.
0
K ; s
2
= 8,393 kJ/kg
0
K
Vì quá trình 1-2 là đoạn nhiệt:
s
1
= s
2

= s
2
+ x(s
2
+ s
2
)


77,0
476,0393,8
476,0596,6
's"s
'ss
x
22
21
=




= ,
i
2
= 138 0,773(2561-138) = 2011 kJ/kg,

79
Vậy hiệu suất nhiệt và công của chu trình:

%4242,0
1383372
20113372
t
==


=
,
l
0
= i
1
i
2
= 3372 2011 = 1361 kJ/kg.


Bài tập 2.7 Chu trình Rankin thiết bị động lực hơi nớc có entanpi vào tuabin
5600 kJ/kg, entanpi ra khỏi tuabin 4200 kJ/kg, entanpi của nớc ngng ra khỏi
bình ngng 1000 kJ/kg. Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình.

Lời giải
Hiệu suất nhiệt của chu trình Rankin theo (2-15) với: i
1
=5600 kJ/kg, i
2
=
4200 kJ/kg, i
2

= 1000 kJ/kg:

%4,30304,0
10005600
42005600
ii
ii
q
l
31
21
1
0
ct
==


=


== .


Bài tập 2.8 Hơi nớc trong chu trình Rankin dãn nở đoạn nhiệt trong tua bin,
entanpi giảm đi 150 kJ/kg, sau đó hơI nớc ngng tụ đẳng áp trong bình ngng
thảI nhiệt 280. Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình.

Lời giải
Hiệu suất nhiệt của chu trình Rankin theo (2-15):

1
0
t
q
l
=
, với q
1
= l
0
+ q
2
= 150 +280 = 430 kJ/kg

%3535,0
430
150
t
===


Bài tập 2.9 Chu trình máy lạnh không khí với nhiệt độ không khí vào máy nén
-13
0
C, nhiệt độ không khí sau khi nén 47
0
C. Xác định hệ số làm lạnh và hệ số
bơm nhiệt.

Lời giải

Hệ số làm lạnh của máy nén không khí với t
1
= -13
0
C, t
2
= 47
0
C, theo (2-
16):

33,4
)27313()27347(
27313
TT
T
12
1
c
=
++
+
=

=

Hệ số bơm nhiệt:
= + 1 = 4,33 + 1 = 5,33.

80
Bài tập 2.10 Máy lạnh dùng NH
3
, hút hơi vào máy nén là hơi bão hoà khô ở áp
suất p
1
= 1 bar, áp suất sau khi nén p
2
= 5 bar, công của máy nén N = 50 KW.
Xác định hệ số làm lạnh, lợng môi chất lạnh, năng suất lạnh của máy lạnh.

Lời giải
Từ đồ thị lgp-h trong phần phụ lục và hình 2.5 với p
1
= 1 bar =o,1 Mpa,
p
2
= 5 bar = 0,5 Mpa ta tìm đợc:
i
1
= 1720 kJ/kg; i
2
= 1950 kJ/kg; i
3
= i
4
= 520 kJ/kg.
Hệ số làm lạnh theo (2-17):
12,5

17201950
5201720
ii
ii
12
41
c
=


=


=
Lợng môi chất lạnh:
N = G(i
2
i
1
)
G =
s/kg22,0
17201950
50
ii
N
G
12
=

=

=
Năng suất lạnh:
Q
2
= G(i
1
i
4
) = G(i
1
i
3
) = 0,22(1720-520) = 264kW.


Bài tập 2.11 Máy lạnh dùng R
22
có entanpi vào máy nén 700 kJ/kg, entanpi ra
khỏi máy nén 740 kJ/kg, entanpi ra khỏi bình ngng 550 kJ/kg. Xác định hệ số
làm lạnh và hệ số bơm nhiệt.

Lời giải
Hệ số làm lạnh theo (2-16) với chú ý i
1
= 700 kJ/kg, i
3
= 550 kJ/kg = i
4

(là
entanpi vào bình bốc hơi):

75,3
700740
500700
ii
ii
12
41
c
=


=


=

Hệ số bơm nhiệt:
= + 1 = 3,75 + 1 = 4,75.


Bài tập 2.12 Máy lạnh toả nhiệt 1250 kJ cho nguồn nóng, tiêu tốn 250 kJ. Xác
định hệ số làm lạnh.

Lời giải
Theo (2-6) hệ số bơm nhiệt với Q
1
= 1250kJ; L

0
= 250kJ:
5
250
1250
L
Q
0
1
===

Vậy hệ số làm lạnh: = + 1; = - 1 = 5 1 =4.


Bài tập 2.13 Máy lạnh (hoặc bơm nhiệt) nhận nhiệt 800 kJ từ nguồn lạnh, thải
1000 kJ cho nguồn nóng. Xác định hệ số làm lạnh (hoặc hệ số bơm nhiệt ).

81

Lêi gi¶i
Theo (2-5) hÖ sè lµm l¹nh vµ theo (2-2) c«ng cña chu tr×nh:
0
2
L
Q
=ε
; L
0
= Q
1

– ⎢ Q
2
⎪ = 1000 – 800 = 200 kJ,
4
200
800
==ε

VËy hÖ sè b¬m nhiÖt: ϕ = ε + 1 = 4 +1 = 5
HoÆc:
5
200
1000
L
Q
0
1
===ϕ
.








90
Phần II
Truyền nhiệt

Chơng 3
Dẫn nhiệt và đối lu

3.1 Dẫn nhiệt

3.1.1 Dẫn nhiệt ổn định một chiều không có nguồn nhiệt bên trong
3.1.1.1 Dẫn nhiệt qua vách phẳng


=
+



=
n
1i
i
i
)1n(WƯ1WƯ
tt
q
, W/m
2
(3-1)
q mật độ dòng nhiệt, W/m
2

i
- chiều dày của lớp th i, m

i
- hệ số dẫn nhiệt, W/m.K;
t
W1
nhiệt độ bề mặt trong,
t
W(n+1)
nhiệt độ bề mặt ngoài của lớp thứ n.
Phân bố nhiệt độ theo chiều dày vách có qui luật đờng thẳng(khi
I
= const).

3.1.1.2 Dẫn nhiệt qua vách trụ

,
d
d
ln
2
1
tt
q
n
1i
i
1i
i

)1n(WƯ1WƯ
l

=
+
+


=
, (W/m) (3-2)

q mật độ dòng nhiệt trên một mét chiều dài, W/m

d
i
- đờng kính của lớp th i, m
Phân bố nhiệt độ theo chiều dày vách có qui luật đờng cong logarit.

3.1.2 Dẫn nhiệt ổn định một chiều khi có nguồn nhiệt bên trong
3.1.2.1 Tấm phẳng có chiều dày 2



)x(
2
qq
tt
22
vv
f

+


+= (3-3)
Nhiệt độ bề mặt tấm:



+=
v
fw
q
tt
(3-4)
Nhiệt độ tại tâm của tấm:

2
vv
f0
2
qq
tt

+


+= (3-5)
t

f
nhiệt độ moi trờng xung quanh,

i
- hệ số toả nhiệt, W/m
2
.K;