CHƯƠNG IV CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ NHIỆT ppsx

CHƯƠNG IV
CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT
SỐ THIẾT BỊ NHIỆT
A. Chu trình thuận chiều
IV.1. Chu trình của khí lý tưởng
IV.2. Chu trình của khí thực
B. Chu trình ngược chiều
IV.3. Chu trình của khí lý tưởng
IV.4. Chu trình của khí thực

A. Chu trình thuận chiều
IV.1. CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA
KHÍ LÝ TƯỞNG - XÉT CỤ THỂ CHO
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
IV.1.1. Khái niệm
Xy lanh
Piston

- Theo loại nhiên liệu: xăng và diezen
- Theo cách cháy nhiên liệu: cháy cưỡng bức
(buzi), động cơ tự cháy
- Theo hành trình làm việc của piston: 2 kỳ, 4 kỳ
- Theo tính chất quá trình cháy: động cơ đốt
trong cấp nhiệt đẳng tích, động cơ đốt trong cấp
nhiệt đẳng áp, cấp nhiệt hỗn hợp.
IV.1.2. Phân loại

IV.1.3. Các giả thiết

Ta giả thiết có 1 kg chất môi giới là khí

lý tưởng

Quá trình nén và giãn nở là đoạn nhiệt
thuận nghịch.

Ta lý tưởng hoá quá trình cháy của nhiên
liệu thành quá trình cấp nhiệt

Lý tưởng hoá quá trình thải sản phẩm
cháy của nhiên liệu thành quá trình thải
nhiệt đẳng tích

IV.1.4. Các đại lượng đặc trưng

Tỷ số nén:
1
2
v
v
ε =

Tỷ số tăng áp:
3
2
p
p
λ =

Hệ số giãn nở sớm:
3

2
v
v
ρ =

IV.1.5. Các chu trình động cơ đốt trong
IV.1.5.1. Động cơ cấp nhiệt đẳng tích
a. Khái niệm

1-2: Nén đoạn nhiệt
2-3: Cấp nhiệt đẳng tích
3-4: Giãn nở đoạn nhiệt
4-1:Thải nhiệt đẳng tích
b. Chu trình nhiệt động
1
4
v
p
3
2
s
T
1
2
3
4
2
t
1
q

1
q
η = −
q
1
= q
23
= C
v
(T
3
– T
2
)
q
2
= q
41
= C
v
(T
1
– T
4
)
v 4 1
4 1
t
v 3 2 3 2
C (T -T )

(T -T )
η = 1- =1-
C (T -T ) (T -T )

IV.1.5.2. Động cơ cấp nhiệt đẳng áp
2
t
1
q
1
q
η = −
1-2: Nén đoạn nhiệt
2-3: Cấp nhiệt đẳng áp
3-4: Giãn nở đoạn nhiệt
4-1:Thải nhiệt đẳng tích
q
1
= q
23
= C
p
(T
3
– T
2
)
q
2
= q

41
= C
v
(T
1
– T
4
)
v 4 1
4 1
t
p 3 2 3 2
C (T -T )
(T -T )
η = 1- =1-
C (T -T ) k(T -T )

IV.1.5.3. Động cơ cấp nhiệt hỗn hợp
1-2: Nén đoạn nhiệt
2-2’: Cấp nhiệt đẳng tích
2’-3: Cấp nhiệt đẳng áp
3-4: Giãn nở đoạn nhiệt
4-1:Thải nhiệt đẳng tích
1
4
p
3
2
2’
v

s
T
1
2
3
4
2’
1
2
t
q
q
1
−=η

v 4 1
t
v 2' 2 p 3 2'
C (T -T )
η = 1-
C (T - T )+C (T -T )
4 1
t
2' 2 3 2'
(T -T )
η = 1-
(T - T )+k(T -T )
q
1
= q

22’
+ q
2’3

q
1
= C
v
(T
2’
– T
2
) + C
p
(T
3
– T
2’
)
q
2
= q
41
= C
v
(T
1
– T
4
)

•
Xác định hiệu suất nhiệt theo T
1
và ε, λ, ρ
k-1
k-1
2 1
1 2
T v
= =ε
T v
 
 ÷
 
k-1
2 1
T =T .ε→

Quá trình 1-2: nén đoạn nhiệt
2' 2'
2 2
T p
= =λ
T p
k-1
2' 2 1
T =T .λ=T .ε .λ→

Quá trình 2-2’: cấp nhiệt đẳng tích

k-1
3 3
3 2' 1
2' 2'
T v
= =ρ T =T .ρ=T.ε .λ.ρ
T v
→

Quá trình 2’-3: cấp nhiệt đẳng áp
k-1
4 3
3 4
T v
=
T v
 
 ÷
 

Quá trình 3- 4: giãn nở đoạn nhiệt
k-1
k-1
k-1 k-1
k-1 k
4 2
4 3 1 1
k-1 k-1
3 1

Tρv ρ ρ ρ
= = T =T . =T.ε .λ.ρ. =T.λ.ρ
T vε ε ε
 
 
→
 ÷
 ÷
 
 

( ) ( )
k
t
k-1
λρ -1
η = 1-
ε λ -1 + kλ ρ -1
 
 
- Nếu 3≡2’ thì ρ =1
t
k-1
1
η = 1-
ε
- Nếu 2 ≡ 2’ thì λ=1
k
t
k-1

1ρ -1
η = 1- .
ε k(ρ-1)

IV. 2. CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG
LỰC HƠI NƯỚC
IV.2.1. Sơ đồ nguyên lý thiết bị
1
2
3
4
5
6
Nước vào
Nước ra
1- Lò hơi
2- Bộ quá nhiệt
3- Tuabin
4- Bình ngưng
5- Bơm cấp
6- Máy phát điện

1
2
3
4
5
6
Nước vào
Nước ra

IV.2. Chu trình Rankine
1-2: Quá trình giãn nở đoạn nhiệt sinh công
trong tuabin
2-3: Quá trình ngưng hơi đẳng áp, đẳng
nhiệt trong bình ngưng
3-4: Quá trình bơm nước ngưng về lò hơi
4-5-6-7-1: Quá trình cấp nhiệt đẳng áp
trong lò hơi

4

s
7

5

2

3

1

k
T
6

q
2
η =1-

t
q
1
q
1
= q
45671
= ∆i = i
1
– i
4
= i
1
– i
3
(do i
3
= i
4
)
q
2
= q
23
= i
3
– i
2

o 1 2
t
1 1 3
l i -i
η = =
q i -i
Nhận xét
Công của chu trình là:
o 1 2 1 2
l = q - q = i -i

1
2
3
4
5
6
Nước vào
Nước ra
Quá nhiệt trung gian

IV.3. CHU TRÌNH THIẾT BỊ LÀM LẠNH
DÙNG MÁY NÉN KHÍ
B. Chu trình ngược chiều
4
IV.3.1. Sơ đồ nguyên lý thiết bị
q
1
q
2

1
3
2
1- Máy nén
2- Dàn làm mát
3- Xylanh giãn nở
4- Buồng lạnh

2. Chu trình nhiệt động
1-2: Nén đoạn nhiệt
2-3: Thải nhiệt đẳng áp
3-4: Giãn nở đoạn nhiệt
4-1: Nhận nhiệt đẳng áp
p
1
2
3
4
v
s
T
4
3
2
1

Xác định hệ số làm lạnh:
2 2
o 1 2
q q

ε = =
l q -q
q
2
= q
41
= C
p
(T
1
– T
4
)
q
1
= q
23
= C
p
(T
3
– T
2
)
2 3
1 4
1
ε=
T -T
-1

T - T

IV.4. CHU TRÌNH THIẾT BỊ LÀM LẠNH
DÙNG HƠI
1. Môi chất lạnh
Môi chất lạnh là môi chất được dùng trong chu trình
ngược chiều, nó làm nhiệm vụ nhận nhiệt từ nơi có
nhiệt độ thấp đến nơi có nhiệt độ cao. Môi chất duy trì
được trong chu trình là nhờ máy nén.
2. Năng suất lạnh
Năng suất lạnh là lượng nhiệt mà 1(kg) môi chất lạnh
nhận được trong buồng lạnh trên một đơn vị thời gian.

MN
DL
TL
DN
DL: Dàn lạnh
MN: Máy nén
DN: Dàn nóng
TL: Van tiết lưu.
3. Sơ đồ nguyên lý thiết bị

TL
DN
MN
DL
Nguyên lý hoạt động của máy lạnh